CN112141091B - 解决车位偏移和定位偏移的二次泊车方法、系统及车辆 - Google Patents

解决车位偏移和定位偏移的二次泊车方法、系统及车辆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种解决车位偏移和定位偏移的二次泊车方法、系统、车辆及存储介质，包括以下步骤：步骤1、利用阿克曼转向机构原理确定车辆的最小转弯半径R，并以Rmin=R+threshold作为路径规划的最小转弯半径，threshold根据不同的车辆的转向、控制性能来确定其大小；逆向规划垂直泊车路径，在确保不碰撞的前提下确定出最深出库点A；步骤2、绘制待泊车辆的泊车路径。本发明在车辆泊车过程中，当传感器信息发生变化时，感知车位发生偏移或则车身定位发生偏移后的二次垂直泊车路径规划方法。

Description

解决车位偏移和定位偏移的二次泊车方法、系统及车辆
技术领域
本发明属于汽车泊车技术领域，具体涉及一种解决车位偏移和定位偏移的二次泊车方法、系统、车辆及存储介质。
背景技术
自动泊车系统主要由泊车感知系统、决策规划系统和控制系统3部分组成。泊车感知系统主要完成车位检测和车身位姿的感知，由轮速传感器、陀螺仪、摄像头、超声波等传感器组成；决策规划系统主要完成泊车路径规划等；控制系统接收决策规划系统的指令，驱动执行器动作，如控制方向盘、油门和刹车等。在自动泊车系统中，泊车路径规划作为泊车决策规划环节中最为重要的一部分，为泊车控制提供期望的跟踪位姿。泊车路径规划又直接依赖于感知信息，通过感知得到的信息才能进行规划，感知系统的性能直接影响路径规划的效果。然而，泊车过程中诸多不可控因素，如转向系统执行速度与精度问题等，导致在泊车过程中出现泊车轨迹偏离路径规划轨迹现象。或则泊车传感器很难做到精确地感知，在泊车的过程中，感知信息不稳定，感知系统输出的目标车位和车辆的自身定位会发生偏移。因此，需要提出一种解决车位偏移和定位偏移的二次泊车方法。
如专利文献CN107672585B公开的一种自动泊车路径规划方法及系统，采用连接路径计算来规划汽车停泊的路径。对感知性能要求严格，但是实际中，在车辆泊车前无法精确地感知车位的边界与深度等信息；而且垂直泊车路径规划方法对车辆的初始位姿要求严格，要求车辆的初始位姿基本平行与车位线。
发明内容
本发明的目的是提供一种解决车位偏移和定位偏移的二次泊车方法、系统、车辆及存储介质，在车辆泊车过程中，当传感器信息发生变化时，感知车位发生偏移或则车身定位发生偏移后进行二次垂直泊车路径的规划。
第一方面，本发明所述的解决车位偏移和定位偏移的二次泊车方法，包括以下步骤：
步骤1、利用阿克曼转向机构原理确定车辆的最小转弯半径R，并以Rmin＝R+threshold 作为路径规划的最小转弯半径，threshold根据不同的车辆的转向、控制性能来确定其大小；逆向规划垂直泊车路径，在确保不碰撞的前提下确定出最深出库点A；
步骤2、绘制待泊车辆的泊车路径：
(2a)做目标车位的中心线L1和车辆二次规划时的中心线L2，L1与L2相交于O点，做L1和L2的夹角的平分线L3，过A点做L1的垂线交L3于B点，过B点作L2的垂线交 L2于C点；
(2b)计算AO的长度和AB的长度；
(2c)判断AB的长度是否大于Rmin；
(2d)若AB的长度小于Rmin；
(2d-1)做AB的延长线AO1，AO1等于Rmin，以O1为圆心，半径为2*Rmin做圆二；O1连接圆二上的一点O2为O1O2，O1O2交圆一于E点；
(2d-2)计算O1点到L2的距离d；
(2d-3)计算角EO1A的角度，记角EO1A为α；
(2d-4)计算E点和D点在全局坐标系下的坐标；
(2d-5)泊车路径规划为：车辆先沿着L2行驶到D点，再挂前进挡以半径为Rmin，以圆弧DE行驶到点E，再挂倒挡位以半径为Rmin，以圆弧EA行驶到点A，最后倒挡沿直线 L1行驶到目标位置点T；
(2d-6)泊车路径生成，路径规划结束；
(2e)若AB的长度大于等于Rmin；
(2e-1)泊车路径为：车辆沿着L2行驶到点C，再挂倒挡以半径为AB，以圆弧AC行驶到A点，最后倒挡沿直线L1行驶到目标位置点T；
(2e-2)泊车路径生成，路径规划结束。
进一步，在执行步骤1之前，还执行步骤0：
步骤0、实时获取感知信息中的车位信息，包括车位的四个顶点、车位边界线以及通车道宽度信息，利用轮速脉冲和IMU信号进行航迹推算得到车身在全局坐标系下的位姿(x、 y、yaw)；
判断在全局坐标系下，车位信息变化的大小，当车位的四个顶点、车位边界线以及通车道宽度变化超过设定好的对应阈值后，则根据此时车辆的位姿和感知得到的最新信息进行二次路径规划。
进一步，所述步骤(2d-3)中，利用公式2Rmin*sinα＝Rmin+d计算出角EO1A的角度。
第二方面，本发明所述的一种解决车位偏移和定位偏移的二次泊车系统，包括存储器和控制器；
所述存储器内存储有计算机可读程序；
所述控制器调用执行存储器内的计算机可读程序时，能实现如本发明所述的解决车位偏移和定位偏移的二次泊车方法的步骤。
第三方面，本发明所述的一种车辆，采用如本发明所述的解决车位偏移和定位偏移的二次泊车系统。
第四方面，本发明所述的一种存储介质，其内存储有计算机可读程序，所述计算机可读程序被处理器调用执行时，能实现如权利要求本发明所述的解决车位偏移和定位偏移的二次泊车方法的步骤。
本发明具有以下优点：本发明不仅能够用于泊车初始的路径规划，同时由于算法的计算复杂度低、实时性好，还能够用于泊车过程中的实时路径规划，很大程度上改善了泊车的效果。当车在车位外时，感知很难做到精度的探测到车位的边界与深度，并且传感器性能越好精度越高，传感器的价格越高，该方法弥补了感知的缺陷。即使自主泊车系统采用价格低的低精度传感器，该方法也能够实现良好的泊车效果。该方法采用几何求解的方法，每一步均是以最小转弯半径的圆弧或直线组成的Dubins曲线，能够验证的是该算法得到的垂直泊车路径是最优的泊车路径，提高了垂直泊车路径规划的效率。本方法的逻辑简单，挡位切换次数少，和车辆的起始泊车位姿无关，具有较高的工程使用价值。
附图说明
图1.车位发生偏移或定位偏移后车辆起始位姿图；
图2.当AB大于Rmin时，垂直泊车的二次路径规划图；
图3.当AB小于Rmin时，垂直泊车的二次路径规划图；
图4.本发明实施例1的仿真结果图；
图5.本发明实施例2的仿真结果图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
以下实例中的车辆车身参数均一致，车长为4.5m，车宽为1.855m，车身坐标系均建立在后轴中心点处。
本实施例中，一种解决车位偏移和定位偏移的二次泊车方法，包括以下步骤：
步骤0、实时获取感知信息中的车位信息，包括车位的四个顶点、车位边界线以及通车道宽度信息，利用轮速脉冲和IMU信号进行航迹推算得到车身在全局坐标系下的位姿(x、y、yaw)；
判断在全局坐标系(比如：以车位的右上顶点为原点，以车位的右上顶点和左上顶点的连线为X轴，以车位的右上顶点和右下顶点的连线为Y轴)下，车位信息变化的大小，当车位的四个顶点、车位边界线以及通车道宽度变化超过设定好的对应阈值后，则根据此时车辆的位姿和感知得到的最新信息进行二次路径规划。
实例1中车位的左上顶点坐标为(-2.655，0)，右上顶点坐标为(0，0)，左下顶点坐标为(-2.655，-5.2)，右下顶点坐标为(0，-5.2)，车辆的起始位姿为(-1，2.9，20°)；实例2中车位的左上顶点坐标为(-2.655，0)，右上顶点坐标为(0，0)，左下顶点坐标为 (-2.655，-5.2)，右下顶点坐标为(0，-5.2)，车辆的起始位姿为(-0.5，1.9，20°)。
步骤1、利用阿克曼转向机构原理确定车辆的最小转弯半径R，为保证车辆控制的跟踪效果，和考虑到安全因素，以Rmin＝R+threshold作为路径规划的最小转弯半径，threshold 根据不同的车辆的转向、控制性能来确定其大小。以下实例中，车辆的最小转弯半径R为 4.5m，threshold值均取0.5m。
逆向规划垂直泊车路径，在确保不碰撞的前提下确定出最深出库点A。确保车辆在A点时，以最小转弯半径Rmin出库，不发生碰撞；车辆在A点的下方10cm处，以最小转弯半径Rmin出库，刚好不发生碰撞。如：实例1(参见图2和图4)中的出库点A为(-1.3275， -0.86)；实例2(参见图2和图4)中的出库点A为(-1.3275，-0.988)。
步骤2、绘制待泊车辆的泊车路径：
(2a)做目标车位的中心线L1和车辆二次规划时的中心线L2，L1与L2相交于O点，做L1和L2的夹角的平分线L3，过A点做L1的垂线交L3于B点，过B点作L2的垂线交 L2于C点。需计算出O点，如：实例1(参见图2和图4)中的交点O为(-1.3275，2.781)；实例2(参见图3和图5)中的交点O为(-1.3275，1.598)。
(2b)计算AO的长度和AB的长度；如：实例1(参见图2和图4))中的AO为3.641m， AB为5.2m；实例2(参见图3和图5)中的AO为2.586m，AB为3.7m。
(2c)判断AB的长度是否大于Rmin；如：实例1(参见图2和图4))中AB大于Rmin；实例2(参见图3和图5)中AB小于Rmin。
(2d)若AB的长度小于Rmin；
(2d-1)做AB的延长线AO1，AO1等于Rmin，以O1为圆心，半径为2*Rmin做圆二；O1连接圆二上的一点O2为O1O2，O1O2交圆一于E点；如：在实例2(参见图3和图5)中的O1为(3.6725，-0.86)。
(2d-2)计算O1点到L2的距离d；如：在实例2(参见图3和图5)中的d为4.14m。
(2d-3)利用公式2Rmin*sinα＝Rmin+d计算出角EO1A的角度，记角EO1A为α；如：在实例2(参见图3和图5)中的角度α为46°。
(2d-4)计算E点和D点在全局坐标系下的坐标；
如：在实例2中的E点坐标为(0.204,2.613)，D点坐标为(-0.155,2.3)。
(2d-5)参见图3和图5，泊车路径规划为：车辆先沿着L2行驶到D点，再挂前进挡以半径为Rmin，以圆弧DE行驶到点E，再挂倒挡位以半径为Rmin，以圆弧EA行驶到点A，最后倒挡沿直线L1行驶到目标位置点T。如：在实例2中最后得到的泊车路径为：车辆先挂倒挡从起始位姿(-1，2.9，20°)直线行驶到点D(-0.155,2.3)，然后挂前进挡向前以半径为5m，以圆弧DE行驶到点E(0.204,2.613),再挂倒挡以半径为5m，以圆弧EA行驶到点A(-1.3275，-0.988)，最后倒挡向后直线行驶到点T(-1.3275，-1.5)。
(2d-6)泊车路径生成，路径规划结束；
(2e)若AB的长度大于等于Rmin；
(2e-1)参见图2和图4，泊车路径为：车辆沿着L2行驶到点C，再挂倒挡以半径为AB，以圆弧AC行驶到A点，最后倒挡沿直线L1行驶到目标位置点T。如：实例1中，规划的路径为车辆挂前进挡从(-1，2.9，20°)沿着直线前向行驶到(2.094，4.026，20°)，再挂倒挡以半径为5.2m，以圆弧AC向后行驶到A点(-1.3275，-0.86)，最后倒挡向后行驶到点T(-1.3275，-1.5)。
(2e-2)泊车路径生成，路径规划结束。
本实施例中，一种解决车位偏移和定位偏移的二次泊车系统，包括存储器和控制器；
所述存储器内存储有计算机可读程序；
所述控制器调用执行存储器内的计算机可读程序时，能实现如本实施例中所述的解决车位偏移和定位偏移的二次泊车方法的步骤。
本实施例中，一种车辆，采用如本实施例中所述的解决车位偏移和定位偏移的二次泊车系统。
本实施例中，一种存储介质，其内存储有计算机可读程序，所述计算机可读程序被处理器调用执行时，能实现如权利要求本实施例中所述的解决车位偏移和定位偏移的二次泊车方法的步骤。

Claims (4)

1.一种解决车位偏移和定位偏移的二次泊车方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤0、实时获取感知信息中的车位信息，包括车位的四个顶点、车位边界线以及通车道宽度信息，利用轮速脉冲和IMU信号进行航迹推算得到车身在全局坐标系下的位姿(x、y、yaw)；
判断在全局坐标系下，车位信息变化的大小，当车位的四个顶点、车位边界线以及通车道宽度变化超过设定好的对应阈值后，则根据此时车辆的位姿和感知得到的最新信息进行二次路径规划；
步骤1、利用阿克曼转向机构原理确定车辆的最小转弯半径R，并以Rmin＝R+threshold作为路径规划的最小转弯半径，threshold根据不同的车辆的转向、控制性能来确定其大小；逆向规划垂直泊车路径，在确保不碰撞的前提下确定出最深出库点A；
步骤2、绘制待泊车辆的泊车路径：
(2a)做目标车位的中心线L1和车辆二次规划时的中心线L2，L1与L2相交于O点，做L1和L2的夹角的平分线L3，过A点做L1的垂线交L3于B点，过B点作L2的垂线交L2于C点；
(2b)计算AO的长度和AB的长度；
(2c)判断AB的长度是否大于Rmin；
(2d)若AB的长度小于Rmin；
(2d-1)做AB的延长线AO1，AO1等于Rmin，以O1为圆心，半径为2*Rmin做圆二；O1连接圆二上的一点O2为O1O2，O1O2交圆一于E点；
(2d-2)计算O1点到L2的距离d；
(2d-3)计算角EO1A的角度，记角EO1A为α；
利用公式2R min*sinα＝Rmin+d计算出角EO1A的角度；
(2d-4)计算E点和D点在全局坐标系下的坐标；
(2d-5)泊车路径规划为：车辆先沿着L2行驶到D点，再挂前进挡以半径为Rmin，以圆弧DE行驶到点E，再挂倒挡位以半径为Rmin，以圆弧EA行驶到点A，最后倒挡沿直线L1行驶到目标位置点T；
(2d-6)泊车路径生成，路径规划结束；
(2e)若AB的长度大于等于Rmin；
(2e-1)泊车路径为：车辆沿着L2行驶到点C，再挂倒挡以半径为AB，以圆弧AC行驶到A点，最后倒挡沿直线L1行驶到目标位置点T；
(2e-2)泊车路径生成，路径规划结束。
2.一种解决车位偏移和定位偏移的二次泊车系统，其特征在于：包括存储器和控制器；
所述存储器内存储有计算机可读程序；
所述控制器调用执行存储器内的计算机可读程序时，能实现如权利要求1所述的解决车位偏移和定位偏移的二次泊车方法的步骤。
3.一种车辆，其特征在于：采用如权利要求2所述的解决车位偏移和定位偏移的二次泊车系统。
4.一种存储介质，其特征在于：其内存储有计算机可读程序，所述计算机可读程序被处理器调用执行时，能实现如权利要求1所述的解决车位偏移和定位偏移的二次泊车方法的步骤。
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