CN113183952A - 一种基于坐标补偿的自动停车方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于坐标补偿的自动停车方法及系统，所述方法包括：预计停车时，根据行驶路线选定合适停车点并前往停车；到达预计停车的停车点附近，基于坐标补偿算法规划合适的初始停车路径；根据所述规划好的初始停车路径实施停车入库，同时车上传感器实时探测周边环境是否有变化，根据传感器接收到的周边环境变化信息实时规划出新的停车路径；以及在整个停车入库过程中持续保持动态更新停车路径，直至停车完毕。本发明可有效避免车辆停车过程中因周边环境变化而造成的一系列车辆损坏，增加了停车过程的安全性。

Description

一种基于坐标补偿的自动停车方法及系统
技术领域
本发明涉及自动停车入库技术领域，具体地，涉及一种基于坐标补偿的自动停车方法及系统。
背景技术
在当前，车辆出行基本上已经覆盖了大多数人的出行方式，大量且多种类的停车位也遍布各个城市，然而停车问题也越来越严峻，越来越受到重视，有数据统计我国每年大概有40％左右的事故都是在停车入库等类似行为上引发的，停车入库对于新手来说一直以来相对于其他行车问题都是比较麻烦的。针对这些问题，近几年，各种各样的自动停车方法和系统等层出不穷，自动停车系统是一种能够使得无经验的驾驶员能够方便地停放车辆的系统。在自动停车系统中，当停放车辆时，驾驶员通过使用固定在车辆后部的摄像头或超声波传感器来确定障碍物的位置，并选择侧方停车或入库停车，然后自动停车系统执行预定操作。
然而，现有的自动停车系统通过摄像头和传感器来实现自动停车，缺点在于：无法使整个倒车路径呈现一种实时动态更新的状态，从而避免因周边环境变化而造成的一系列损坏。因此需要提供一种能够实时准确地追踪车辆行进路径，并且能够动态地根据路况调整路径的自动停车方法及系统。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种安全可靠、能够实时准确地追踪车辆行进路径并且能够动态地根据路况调整路径的基于坐标补偿的自动停车方法及系统。
为解决上述问题，本发明的技术方案为：
一种基于坐标补偿的自动停车方法，所述方法包括以下步骤：
预计停车时，根据行驶路线选定合适停车点并前往停车；
到达预计停车的停车点附近，基于坐标补偿算法规划合适的初始停车路径；
根据所述规划好的初始停车路径实施停车入库，同时车上传感器实时探测周边环境是否有变化，根据传感器接收到的周边环境变化信息实时规划出新的停车路径；以及
在整个停车入库过程中持续保持动态更新停车路径，直至停车完毕。
可选地，所述预计停车时，根据行驶路线选定合适停车点并前往停车的步骤具体包括：根据电子地图查找附近合适的停车点并驱车前往，到达停车点，所述车上传感器分布在车身四周，通过车身四周传感器探测车辆周边的路况信息并根据传感器感应强度及探测到的信息分析得到空闲且合适的停车位。
可选地，所述车身四周传感器包括分布在两边车窗下位置和车辆四个角位置处的传感器，所述传感器可以检测到周边障碍物离车的距离、障碍物类型等信息，根据这些信息获取到空闲停车位的位置信息。
可选地，所述到达预计停车的停车点附近，基于坐标补偿算法规划合适的初始停车路径的步骤具体包括：
驱车到达预计停车的停车点附近，通过车身四周的传感器探测空闲停车位大致位置，驱车缓慢行至附近；
确定合适的停车起始点，根据车辆最小转弯半径、最小转弯角以及停车起始点等信息基于坐标补偿算法规划合适的初始停车路径；
车辆驶入空闲停车位前方时先与前一车位平行，行使至一定距离后开始转弯，以某一特定弧度驶入车位，连接该弧度与上述切线延长线得到该车辆的初始停车路径。
可选地，所述确定合适的停车起始点，根据车辆最小转弯半径、最小转弯角以及停车起始点等信息基于坐标补偿算法规划合适的初始停车路径的步骤具体包括：设车身长为l，车宽为w，探测到的停车位宽为W，停车位长用L表示，以停车位后方宽1/2处为坐标原点，沿停车位车头摆放方向做x轴，垂直停车位朝向外侧方向做y轴，以车后轮轴中点位置p(x，y)表示车的位置，在y轴上以车辆最小转弯半径r最小转弯角a画弧，并以弧尾端一点D1做切线并延长该切线，与以前车尾端上方顶点为圆心、半径为0.5w的圆弧相切于点D2。
可选地，所述根据所述规划好的初始停车路径实施停车入库，同时传感器实时探测周边环境是否有变化，根据传感器接收到的周边环境变化信息实时规划出新的停车路径的步骤具体包括：如果传感器实时探测周边环境没有变化，则继续按照初始规划停车路径继续行使的同时不间断地探测周边环境信息；如果传感器实时探测周边环境有变化，则调用A*算法在初始停车路径的基础上根据周边环境变化实时规划出新的停车路径。
可选地，所述调用A*算法在初始停车路径的基础上根据周边环境变化实时规划出新的停车路径具体包括以下步骤：
A*算法结合了贪心算法和Dijikstra算法，并沿用open表；
车辆沿原有路线行进，如果行进到某一节点G1，根据传感器获取到其下一节点G2的状态并判断其是否可行，不可行则搜寻下一可行节点进行替换，并调整当前节点G1经替换节点到达目标节点的代价值；
把原定路线经过G2后的所有受影响的节点都重新放到OPEN表中，不断从中选取代价值最小的节点进行更新以确保最终路径尽可能最短；
当代价值更新完毕后，在OPEN表中选定代价值最低的节点为新的行车路径，车辆沿着新的行车路径继续行进。
进一步地，本发明还提供一种基于坐标补偿的自动停车系统，所述系统包括：
传感器，安装在车辆上，用于探测车辆周边的环境信息；以及
控制器，用于接收所述传感器探测到的车辆周边的环境信息，根据传感器探测的周边环境信息基于坐标补偿算法规划出合适的初始停车路径，然后根据所述规划好的初始停车路径实施停车入库，同时传感器实时探测周边环境是否有变化，根据传感器接收到的周边环境变化信息实时规划出新的停车路径。
可选地，所述传感器安装在车身四周，包括分布在两边车窗下位置和车辆四个角位置处的传感器，所述传感器可以检测到周边障碍物离车的距离、障碍物类型等信息。
可选地，如果传感器实时探测周边环境没有变化，则所述控制器控制车辆继续按照初始规划停车路径继续行使，同时不间断地探测周边环境信息，如果传感器实时探测周边环境有变化，则所述控制器调用A*算法在初始停车路径的基础上根据周边环境变化实时规划出新的停车路径。
与现有技术相比，本发明的自动停车方法采用坐标补偿算法和A*算法，先根据传感器探测的周边环境用坐标补偿算法规划出一条初始停车路径，然后不断根据周边环境的变化调用A*算法，能够实时准确地追踪车辆行进路径，并且能够动态地根据周边环境调整行进路径。基于坐标补偿算法可有效减少定位误差，准确性高，通过A*算法在原有的规划路径中结合传感器所感知的周边环境变化进行路径调整，使整个停车路径呈现一种实时动态更新的状态，从而有效避免了车辆停车过程中因周边环境变化而造成的一系列车辆损坏，增加了停车过程的安全性。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为现有的几种较为普遍的停车位类型图；
图2为本发明实施例提供的基于坐标补偿的自动停车方法的流程框图；
图3为本发明实施例提供的基于坐标补偿的自动停车方法的另一流程框图；
图4为本发明实施例提供的基于坐标补偿的自动停车方法的初始路径规划示意图；
图5为本发明实施例提供的基于坐标补偿的自动停车方法的又一流程框图；
图6为本发明实施例提供的基于坐标补偿的自动停车系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
图1所示为现有的几种较为普遍的停车位类型图，其中，在本发明基于坐标补偿的自动停车方法实施例中，选取横向停车位来举例说明。
图2为本发明实施例提供的基于坐标补偿的自动停车方法流程框图，如图2所示，所述方法包括以下步骤：
S1：预计停车时，根据行驶路线选定合适停车点并前往停车；
具体地，车辆预计停车时，根据电子地图查找附近停车点并驱车前往，到达停车点，利用车身四周传感器探测车辆周边的路况信息，缓慢前进并根据传感器感应强度及探测到的信息分析得到空闲且合适的停车位。所述车身四周传感器包括分布在两边车窗下位置和车辆四个角位置处的传感器，所述传感器可以检测到周边障碍物离车的距离、障碍物类型等信息，根据这些信息获取到空闲停车位的位置信息。
S2：到达预计停车的停车点附近，基于坐标补偿算法规划合适的初始停车路径；
具体地，如图3和图4所示，所述基于坐标补偿算法规划合适的初始停车路径具体包括以下步骤：
S21：驱车到达预计停车的停车点附近，通过车身四周的传感器探测空闲停车位大致位置，驱车缓慢行至附近；
S22：确定合适的停车起始点，根据车辆最小转弯半径、最小转弯角以及停车起始点等信息基于坐标补偿算法规划合适的初始停车路径；
具体地，车身长设为l，车身宽设为w；探测到的停车位宽为W，停车位长用L表示，以前后车位均被占用的某一空闲横向停车位为例，以空闲车位的后方车位宽W的1/2处做坐标原点O，沿停车位车头摆放方向做x轴，垂直停车位朝向外侧方向做y轴，以车后轮轴中点位置p(x，y)表示车的位置；最初车辆驶入空闲停车位前方时是与前一车位平行的，设此时车辆距离停车位的距离为d。
为避免停车过程中与后车位车辆发生碰撞，以坐标原点为一个切点在y轴上以车辆最小转弯半径r为半径，以此选取一确定点作圆心，以最小转弯角a为弧角画弧，在弧度末端点D1处做切线并延长该切线。
为避免停车过程中与前车位车辆发生碰撞，在前车尾端上方顶点处以半径R画圆，R为0.5w，同时与点D1切线延长线相切于点D2。
当线段D1D2长度等于车身长l时，得到最短可用停车位Lmin，最短可用停车位Lmin计算公式为：Lmin＝(r+R)sina0+lcosa0；其中，r为该车辆最小转弯半径，r＝2.4l；R为0.5w，a0可通过公式计算得出：lsina0＝(r+R)cosa0+0.5w-r。
S23：车辆驶入空闲停车位前方时先与前一车位平行，行使至一定距离后开始转弯，以某一特定弧度驶入车位，连接该弧度与上述切线延长线得到该车辆的初始停车路径。
S3：根据所述规划好的初始停车路径实施停车入库，同时车上传感器实时探测周边环境是否有变化，根据传感器接收到的周边环境变化信息实时规划出新的停车路径；
具体地，如果传感器实时探测周边环境没有变化，则继续按照初始规划停车路径继续行使的同时不间断地探测周边环境信息；如果传感器实时探测周边环境有变化，则调用A*算法在初始停车路径的基础上根据周边环境变化实时规划出新的停车路径。
如图4所示，所述调用A*算法在初始停车路径的基础上根据周边环境变化实时规划出新的停车路径具体包括以下步骤：
S31：A*算法结合了贪心算法和Dijikstra算法，并沿用open表；
S32：车辆沿原有路线行进，如果行进到某一节点G1，根据传感器获取到其下一节点G2的状态并判断其是否可行，不可行则搜寻下一可行节点进行替换，并调整当前节点G1经替换节点到达目标节点的代价值；
具体地，所述坐标原点O的代价值h(G1)＝h(G2)+c(G2，G1)，其中c(G2，G1)为从G1到G2的代价值。
S33：把原定路线经过G2后的所有受影响的节点都重新放到OPEN表中，不断从中选取代价值最小的节点进行更新以确保最终路径尽可能最短；
S34：当代价值更新完毕后，在OPEN表中选定代价值最低的节点为新的行车路径，车辆沿着新的行车路径继续行进。
S4：在整个停车入库过程中持续保持动态更新停车路径，直至停车完毕。
进一步地，如图6所示，本发明实施例还提供一种基于坐标补偿的自动停车系统，所述系统包括传感器和控制器，所述传感器安装在车辆上，用于探测车辆周边的环境信息；所述控制器用于接收所述传感器探测到的车辆周边的环境信息，根据传感器探测的周边环境信息基于坐标补偿算法规划出合适的初始停车路径，然后根据所述规划好的初始停车路径实施停车入库，同时传感器实时探测周边环境是否有变化，根据传感器接收到的周边环境变化信息实时规划出新的停车路径。
所述传感器安装在车身四周，包括分布在两边车窗下位置和车辆四个角位置处的传感器，所述传感器可以检测到周边障碍物离车的距离、障碍物类型等信息。
如果传感器实时探测周边环境没有变化，则所述控制器控制车辆继续按照初始规划停车路径继续行使，同时不间断地探测周边环境信息，如果传感器实时探测周边环境有变化，则所述控制器调用A*算法在初始停车路径的基础上根据周边环境变化实时规划出新的停车路径。
与现有技术相比，本发明的自动停车方法采用坐标补偿算法和A*算法，先根据传感器探测的周边环境用坐标补偿算法规划出一条初始停车路径，然后不断根据周边环境的变化调用A*算法，能够实时准确地追踪车辆行进路径，并且能够动态地根据周边环境调整行进路径。基于坐标补偿算法可有效减少定位误差，准确性高，通过A*算法在原有的规划路径中结合传感器所感知的周边环境变化进行路径调整，使整个停车路径呈现一种实时动态更新的状态，从而有效避免了车辆停车过程中因周边环境变化而造成的一系列车辆损坏，增加了停车过程的安全性。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种基于坐标补偿的自动停车方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
预计停车时，根据行驶路线选定合适停车点并前往停车；
到达预计停车的停车点附近，基于坐标补偿算法规划合适的初始停车路径；
根据所述规划好的初始停车路径实施停车入库，同时车上传感器实时探测周边环境是否有变化，根据传感器接收到的周边环境变化信息实时规划出新的停车路径；以及
在整个停车入库过程中持续保持动态更新停车路径，直至停车完毕。
2.根据权利要求1所述的基于坐标补偿的自动停车方法，其特征在于，所述预计停车时，根据行驶路线选定合适停车点并前往停车的步骤具体包括：根据电子地图查找附近合适的停车点并驱车前往，到达停车点，所述车上传感器分布在车身四周，通过车身四周传感器探测车辆周边的路况信息并根据传感器感应强度及探测到的信息分析得到空闲且合适的停车位。
3.根据权利要求2所述的基于坐标补偿的自动停车方法，其特征在于：所述车身四周传感器包括分布在两边车窗下位置和车辆四个角位置处的传感器，所述传感器可以检测到周边障碍物离车的距离、障碍物类型等信息，根据这些信息获取到空闲停车位的位置信息。
4.根据权利要求1所述的基于坐标补偿的自动停车方法，其特征在于，所述到达预计停车的停车点附近，基于坐标补偿算法规划合适的初始停车路径的步骤具体包括：
驱车到达预计停车的停车点附近，通过车身四周的传感器探测空闲停车位大致位置，驱车缓慢行至附近；
确定合适的停车起始点，根据车辆最小转弯半径、最小转弯角以及停车起始点等信息基于坐标补偿算法规划合适的初始停车路径；
车辆驶入空闲停车位前方时先与前一车位平行，行使至一定距离后开始转弯，以某一特定弧度驶入车位，连接该弧度与上述切线延长线得到该车辆的初始停车路径。
5.根据权利要求4所述的基于坐标补偿的自动停车方法，其特征在于，所述确定合适的停车起始点，根据车辆最小转弯半径、最小转弯角以及停车起始点等信息基于坐标补偿算法规划合适的初始停车路径的步骤具体包括：设车身长为l，车宽为w，探测到的停车位宽为W，停车位长用L表示，以停车位后方宽1/2处为坐标原点，沿停车位车头摆放方向做x轴，垂直停车位朝向外侧方向做y轴，以车后轮轴中点位置p(x，y)表示车的位置，在y轴上以车辆最小转弯半径r最小转弯角a画弧，并以弧尾端一点D1做切线并延长该切线，与以前车尾端上方顶点为圆心、半径为0.5w的圆弧相切于点D2。
6.根据权利要求1所述的基于坐标补偿的自动停车方法，其特征在于，所述根据所述规划好的初始停车路径实施停车入库，同时传感器实时探测周边环境是否有变化，根据传感器接收到的周边环境变化信息实时规划出新的停车路径的步骤具体包括：如果传感器实时探测周边环境没有变化，则继续按照初始规划停车路径继续行使的同时不间断地探测周边环境信息；如果传感器实时探测周边环境有变化，则调用A*算法在初始停车路径的基础上根据周边环境变化实时规划出新的停车路径。
7.根据权利要求6所述的基于坐标补偿的自动停车方法，其特征在于，所述调用A*算法在初始停车路径的基础上根据周边环境变化实时规划出新的停车路径具体包括以下步骤：
A*算法结合了贪心算法和Dijikstra算法，并沿用open表；
车辆沿原有路线行进，如果行进到某一节点G1，根据传感器获取到其下一节点G2的状态并判断其是否可行，不可行则搜寻下一可行节点进行替换，并调整当前节点G1经替换节点到达目标节点的代价值；
把原定路线经过G2后的所有受影响的节点都重新放到OPEN表中，不断从中选取代价值最小的节点进行更新以确保最终路径尽可能最短；
当代价值更新完毕后，在OPEN表中选定代价值最低的节点为新的行车路径，车辆沿着新的行车路径继续行进。
8.一种基于坐标补偿的自动停车系统，其特征在于，所述系统包括：
传感器，安装在车辆上，用于探测车辆周边的环境信息；以及
控制器，用于接收所述传感器探测到的车辆周边的环境信息，根据传感器探测的周边环境信息基于坐标补偿算法规划出合适的初始停车路径，然后根据所述规划好的初始停车路径实施停车入库，同时传感器实时探测周边环境是否有变化，根据传感器接收到的周边环境变化信息实时规划出新的停车路径。
9.根据权利要求8所述的基于坐标补偿的自动停车系统，其特征在于：所述传感器安装在车身四周，包括分布在两边车窗下位置和车辆四个角位置处的传感器，所述传感器可以检测到周边障碍物离车的距离、障碍物类型等信息。
10.根据权利要求8所述的基于坐标补偿的自动停车系统，其特征在于：如果传感器实时探测周边环境没有变化，则所述控制器控制车辆继续按照初始规划停车路径继续行使，同时不间断地探测周边环境信息，如果传感器实时探测周边环境有变化，则所述控制器调用A*算法在初始停车路径的基础上根据周边环境变化实时规划出新的停车路径。
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