CN113276838A - 一种服务于四轮转向智能泊车的车辆自定位方法 - Google Patents

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张飞
袁雁城
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Abstract

本发明公开了一种服务于四轮转向智能泊车的车辆自定位方法，属于智能泊车技术领域。本发明包括步骤：Stp1、获取四个轮胎的轮速脉冲、轮速、车轮运动方向信号，并获取前轮转角δF、后轮转角δR；Stp2、构建低速工况下的四轮转向模型；Stp3、计算虚拟后轴中心点O1处的车辆行驶距离、航向角；Stp4、计算虚拟后轴中心点O1处的位置信息；Stp5、根据虚拟后轴中心处的车辆位置信息和航向角信息，可实时计算出前轴中心点以及后轴中心点O1的实时位置信息。本发明通过构建虚拟的后轴中心点的方式，用以实时计算低速下四轮转向系统的车辆自定位算法，实时输出车辆的位置信息。

Description

一种服务于四轮转向智能泊车的车辆自定位方法
技术领域
本发明属于智能泊车技术领域，特别是涉及一种服务于四轮转向智能泊车的车辆自定位方法。
背景技术
对于智能泊车开发中，感知、定位、规划、控制为其核心技术。而车辆定位算法的开发更是贯穿了整个泊车开发的核心模块，即如图1所示，定位信息反馈给感知进行障碍物跟踪和障碍物定位，定位信息反馈给规划层，进行路径规划和动态调整，定位信息反馈给控制层，进行路径偏移修正和轨迹跟踪控制。
而应用于智能泊车级别的车辆定位，如图1所示。主要采用轮速传感器和方向盘转角以及陀螺仪、车辆自身参数等结合，实现车辆运动轨迹的实时定位。其中较为核心的指标为后轴中心点的x位置，y位置，行驶距离，车辆航向角以及实时的转弯半径几个参数；
如图2所示，搭载智能泊车系统的车辆除了前轮转向之外，还有四轮转向系统，而四轮转向系统在中高速时为保障操作稳定性，扩大转弯半径，采用前后轮同向转向机制，在低速时为保障操作灵活性，缩小转弯半径，采用前后轮反向转向机制，而智能泊车的应用领域即为反向转向层面。
现有市场上普遍采用的方案为阿克曼转向模型，根据前轮转向模型计算转弯半径，并根据四个车轮的脉冲计算行驶距离，从而实时计算车辆的航向角信息和后轴中心点的x，y位置信息；现有方案只针对前轮转向的车辆进行车辆定位算法的开发，但并没有解决四轮转向车辆的车辆定位问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种服务于四轮转向智能泊车的车辆自定位方法，通过构建虚拟的后轴中心点的方式，用以实时计算低速下四轮转向系统的车辆自定位算法，实时输出车辆的位置信息。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种服务于四轮转向智能泊车的车辆自定位方法，包括步骤：
Stp1、获取四个轮胎的轮速脉冲、轮速、车轮运动方向信号，并获取前轮转角δF、后轮转角δR；
Stp2、构建低速工况下的四轮转向模型；
Stp3、计算虚拟后轴中心点O1处的车辆行驶距离、航向角；
Stp4、计算虚拟后轴中心点O1处的位置信息；
Stp5、根据虚拟后轴中心处的车辆位置信息和航向角信息，可实时计算出前轴中心点以及后轴中心点O1的实时位置信息。
进一步地，在所述Stp2中，
Figure BDA0003040114960000021
其中，WB指实际的车辆轴距；WBV指虚拟的车辆轴距、也即是指从虚拟的后轴中心点O1至前轴中心的距离，虚拟的后轴中心点O1与前轴中心点构成的车辆等价为前轮转向模型；RV指的是虚拟的后轴中心点O1的转弯半径；
则，
Figure BDA0003040114960000022
Figure BDA0003040114960000023
进一步地，根据前轮的轮速脉冲信号计算车辆的前轴中心点的行驶距离SFM，以及通过后轮的轮速脉冲信号计算车辆的后轴中心点O1的行驶距离SRM；然后计算虚拟后轴中心点O1处的行驶距离SO1以及航向角θ01；
则可得
Figure BDA0003040114960000031
Figure BDA0003040114960000032
进一步地，在所述Stp4中后轴中心点O1的x，y位置信息；
其中，ΔX＝ΔS01*cosθ01；ΔY＝ΔS01*sinθ01。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过构建虚拟的后轴中心点的方式，用以实时计算低速下四轮转向系统的车辆自定位算法，实时输出车辆的位置信息，为四轮转向车辆的智能泊车功能所服务。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为背景技术附图1；
图2为背景技术附图2；
图3为本发明四轮转向模型构建示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图3所示，本发明为一种服务于四轮转向智能泊车的车辆自定位方法，包括步骤：
Stp1、获取四个轮胎的轮速脉冲、轮速、车轮运动方向信号，并获取前轮转角δF、后轮转角δR；
Stp2、构建低速工况下的四轮转向模型；
Stp3、计算虚拟后轴中心点O1处的车辆行驶距离、航向角；
Stp4、计算虚拟后轴中心点O1处的位置信息；
Stp5、根据虚拟后轴中心处的车辆位置信息和航向角信息，可实时计算出前轴中心点以及后轴中心点O1的实时位置信息。
进一步地，在所述Stp2中，
Figure BDA0003040114960000041
其中，WB指实际的车辆轴距；WBV指虚拟的车辆轴距、也即是指从虚拟的后轴中心点O1至前轴中心的距离，虚拟的后轴中心点O1与前轴中心点构成的车辆等价为前轮转向模型；RV指的是虚拟的后轴中心点O1的转弯半径；
则，
Figure BDA0003040114960000042
Figure BDA0003040114960000043
进一步地，根据前轮的轮速脉冲信号计算车辆的前轴中心点的行驶距离SFM，以及通过后轮的轮速脉冲信号计算车辆的后轴中心点O1的行驶距离SRM；然后计算虚拟后轴中心点O1处的行驶距离SO1以及航向角θ01；
则可得
Figure BDA0003040114960000051
Figure BDA0003040114960000052
进一步地，在所述Stp4中后轴中心点O1的x，y位置信息；
其中，ΔX＝ΔS01*cosθ01；ΔY＝ΔS01*sinθ01。
其中，FM前轴中心点，RM后轴中心点；O是基于前轴中心点FM作垂线和基于后轴中心点RM作垂线，两垂线的交点O1为过O点作FM、RM线段的垂线，与FM、RM线段的交点。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (4)

1.一种服务于四轮转向智能泊车的车辆自定位方法，其特征在于：包括如下步骤：
Stp1、获取四个轮胎的轮速脉冲、轮速、车轮运动方向信号，并获取前轮转角δF、后轮转角δR；
Stp2、构建低速工况下的四轮转向模型；
Stp3、计算虚拟后轴中心点O1处的车辆行驶距离、航向角；
Stp4、计算虚拟后轴中心点O1处的位置信息；
Stp5、根据虚拟后轴中心处的车辆位置信息和航向角信息，可实时计算出前轴中心点以及后轴中心点O1的实时位置信息。
2.根据权利要求1所述的一种服务于四轮转向智能泊车的车辆自定位方法，其特征在于，在所述Stp2中，
Figure FDA0003040114950000011
其中，WB指实际的车辆轴距；WBV指虚拟的车辆轴距、也即是指从虚拟的后轴中心点O1至前轴中心的距离，虚拟的后轴中心点O1与前轴中心点构成的车辆等价为前轮转向模型；RV指的是虚拟的后轴中心点O1的转弯半径；
则，
Figure FDA0003040114950000012
Figure FDA0003040114950000013
3.根据权利要求1所述的一种服务于四轮转向智能泊车的车辆自定位方法，其特征在于，根据前轮的轮速脉冲信号计算车辆的前轴中心点的行驶距离SFM，以及通过后轮的轮速脉冲信号计算车辆的后轴中心点O1的行驶距离SRM；然后计算虚拟后轴中心点O1处的行驶距离SO1以及航向角θ01；
则可得
Figure FDA0003040114950000014
Figure FDA0003040114950000021
4.根据权利要求3所述的一种服务于四轮转向智能泊车的车辆自定位方法，其特征在于，在所述Stp4中后轴中心点O1的x，y位置信息；
其中，ΔX＝ΔS01*cosθ01；ΔY＝ΔS01*sinθ01。
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