CN113479193A - 一种基于车头泊入的自动停车入库方法和系统 - Google Patents

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CN113479193A CN202110859496.8A CN202110859496A CN113479193A CN 113479193 A CN113479193 A CN 113479193A CN 202110859496 A CN202110859496 A CN 202110859496A CN 113479193 A CN113479193 A CN 113479193A
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黄经伟
张学习
赖嘉骏
侯帅
肖淳
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/06—Automatic manoeuvring for parking

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  • Automation & Control Theory (AREA)
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  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种基于车头泊入的自动停车入库方法和系统，在目标汽车启动自动泊车功能时，以目标汽车车头入库的方式，控制目标汽车从当前位置依次行驶至第一标记点、第二标记点和目标停车位内，避免了倒车入库方式不能用于车头入库方式停车场景带来的不便，解决了现有的基于倒车方式的自动泊车技术不适于需要使用车头泊入方式自动停车的场景的技术问题。

Description

一种基于车头泊入的自动停车入库方法和系统
技术领域
本发明涉及自动停车技术领域，尤其涉及一种基于车头泊入的自动停车入库方法和系统。
背景技术
智能汽车作为当今汽车产业和技术发展的主流方向，是国内外各大汽车厂商和科研机构的研究重点。自动泊车技术是智能汽车自动驾驶技术的一个关键组成部分，现有的自动泊车系统都是基于倒车的形式实现的，不适于以车头入库的方式泊车，尤其是现有的新能源电动汽车，充电装置安装在车头部分，而为节约成本和方便维护，充电桩的充电线往往不会设置得太长，因此，在需要对新能源电动汽车进行充电时，需要以车头入库的方式将车停到停车位内才能便于使用充电桩进行充电，而该情况下基于倒车的形式自动泊车不能适用于新能源电动汽车的自动泊车，因此，需要研究以车头泊入的方式进行自动停车入库的方法。
发明内容
本发明提供了一种基于车头泊入的自动停车入库方法和系统，用于现有的基于倒车方式的自动泊车技术不适于需要使用车头泊入方式自动停车的场景的技术问题。
有鉴于此，本发明第一方面提供了一种基于车头泊入的自动停车入库方法，包括：
在目标汽车启动自动泊车功能时，获取目标汽车和目标停车位在世界坐标系下的坐标位置，其中，目标汽车为待泊车入库的汽车，目标停车位为用户选择的空闲停车位或目标汽车在启动自动泊车功能后自动选择的最佳停车位；
控制目标汽车行驶至第一标记点，其中，第一标记点为目标汽车在方向盘朝目标停车位方向打满状态下车头可驶入目标停车位入口处的第二标记点的车辆位置，第二标记点为目标汽车的车头左上角距目标停车位长边250mm～350mm时的车辆位置；
当目标汽车行驶至第一标记点时，控制目标汽车的方向盘朝目标停车位方向打满行驶至第二标记点；
当目标汽车行驶至第二标记点时，控制目标汽车的方向盘回正，直线驶入目标停车位，直至目标汽车完全驶入目标停车位内后停车。
可选地，在目标汽车启动自动泊车功能时，获取目标汽车和目标停车位在世界坐标系下的坐标位置，还包括：
在目标汽车启动自动泊车功能时，获取目标汽车的车辆泊车运动学模型，其中，目标汽车的车辆泊车运动学模型为根据目标汽车的车辆参数在CarSim软件中搭建的车辆模型；
在目标汽车的显示面板中实时显示目标汽车的坐标位置、车辆泊车运动学模型、目标停车位的坐标位置和目标停车位的轮廓。
可选地，控制目标汽车行驶至第一标记点，包括：
获取目标汽车的车辆信息和当前位姿，其中，车辆信息包括轮距、轴距和转向角，当前位姿包括当前目标汽车的坐标位置和航向角；
获取第一标记点的坐标位置和第一标记点的第一目标车辆姿态，根据目标汽车的车辆信息和当前位姿，对目标汽车进行行车路径规划；
根据行车路径规划，控制目标汽车行驶至第一标记点。
可选地，控制目标汽车的方向盘朝目标停车位方向打满行驶至第二标记点，包括：
根据第二标记点的坐标位置和第二目标车辆姿态，计算第二标记点对应的目标汽车的航向角和目标汽车的后轴中心的坐标；
根据第二标记点对应的目标汽车的航向角和目标汽车的后轴中心的坐标，计算目标汽车从第一标记点行驶至第二标记点的第一行车圆心坐标，得到以第一行车圆心坐标为圆心，最小转弯半径为半径的第一行车圆；
控制目标汽车的方向盘朝目标停车位方向打满，沿第一行车圆的圆弧从第一标记点行驶至第二标记点，其中，在目标汽车沿第一行车圆的圆弧从第一标记点行驶至第二标记点的过程中，实时获取目标汽车的制动轮缸压力数据和航向角数据，将制动轮缸压力数据和方向盘角度数据输入PID控制器进行行驶路径跟踪修正。
可选地，控制目标汽车行驶至第一标记点，包括：
根据目标汽车的当前位置、当前位置对应的航向角、第一行车圆的圆心和半径，根据相切圆的几何关系计算第二行车圆的圆心和半径，其中，第二行车圆与第一行车圆相切，且切点为第一标记点；
判断第二行车圆的半径是否大于最小转弯半径；
若第二行车圆的半径大于最小转弯半径，则控制目标汽车沿第二行车圆的圆弧从当前位置行驶至第一标记点，其中，在目标汽车沿第一行车圆的圆弧从初始位置行驶至第一标记点的过程中，实时获取目标汽车的制动轮缸压力数据和航向角数据，将制动轮缸压力数据和方向盘角度数据输入PID控制器进行行驶路径跟踪修正；
若第二行车圆的半径不大于最小转弯半径，则控制目标汽车远离目标停车位行驶预置距离重新计算第二行车圆的圆心和半径，重新判断第二行车圆的半径是否大于最小转弯半径。
可选地，第二标记点为目标汽车的车头左上角距目标停车位长边300mm时的车辆位置。
本发明第二方面提供了一种基于车头泊入的自动停车入库系统，包括：
位置获取模块，用于在目标汽车启动自动泊车功能时，获取目标汽车和目标停车位在世界坐标系下的坐标位置，其中，目标汽车为待泊车入库的汽车，目标停车位为用户选择的空闲停车位或目标汽车在启动自动泊车功能后自动选择的最佳停车位；
第一行驶控制模块，用于控制目标汽车行驶至第一标记点，其中，第一标记点为目标汽车在方向盘朝目标停车位方向打满状态下车头可驶入目标停车位入口处的第二标记点的车辆位置，第二标记点为目标汽车的车头左上角距目标停车位长边250mm～350mm时的车辆位置；
第二行驶控制模块，用于当目标汽车行驶至第一标记点时，控制目标汽车的方向盘朝目标停车位方向打满行驶至第二标记点；
第三行驶控制模块，用于当目标汽车行驶至第二标记点时，控制目标汽车的方向盘回正，直线驶入目标停车位，直至目标汽车完全驶入目标停车位内后停车。
可选地，第一行驶控制模块具体用于：
获取目标汽车的车辆信息和当前位姿，其中，车辆信息包括轮距、轴距和转向角，当前位姿包括当前目标汽车的坐标位置和航向角；
获取第一标记点的坐标位置和第一标记点的第一目标车辆姿态，根据目标汽车的车辆信息和当前位姿，对目标汽车进行行车路径规划；
根据行车路径规划，控制目标汽车行驶至第一标记点。
可选地，第二行驶控制模块具体用于：
根据第二标记点的坐标位置和第二目标车辆姿态，计算第二标记点对应的目标汽车的航向角和目标汽车的后轴中心的坐标；
根据第二标记点对应的目标汽车的航向角和目标汽车的后轴中心的坐标，计算目标汽车从第一标记点行驶至第二标记点的第一行车圆心坐标，得到以第一行车圆心坐标为圆心，最小转弯半径为半径的第一行车圆；
控制目标汽车的方向盘朝目标停车位方向打满，沿第一行车圆的圆弧从第一标记点行驶至第二标记点，其中，在目标汽车沿第一行车圆的圆弧从第一标记点行驶至第二标记点的过程中，实时获取目标汽车的制动轮缸压力数据和航向角数据，将制动轮缸压力数据和方向盘角度数据输入PID控制器进行行驶路径跟踪修正。
可选地，第一行驶控制模块具体用于：
根据目标汽车的当前位置、当前位置对应的航向角、第一行车圆的圆心和半径，根据相切圆的几何关系计算第二行车圆的圆心和半径，其中，第二行车圆与第一行车圆相切，且切点为第一标记点；
判断第二行车圆的半径是否大于最小转弯半径；
若第二行车圆的半径大于最小转弯半径，则控制目标汽车沿第二行车圆的圆弧从当前位置行驶至第一标记点，其中，在目标汽车沿第一行车圆的圆弧从初始位置行驶至第一标记点的过程中，实时获取目标汽车的制动轮缸压力数据和航向角数据，将制动轮缸压力数据和方向盘角度数据输入PID控制器进行行驶路径跟踪修正；
若第二行车圆的半径不大于最小转弯半径，则控制目标汽车远离目标停车位行驶预置距离重新计算第二行车圆的圆心和半径，重新判断第二行车圆的半径是否大于最小转弯半径。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明提供了一种基于车头泊入的自动停车入库方法，在目标汽车启动自动泊车功能时，以目标汽车车头入库的方式，控制目标汽车从当前位置依次行驶至第一标记点、第二标记点和目标停车位内，避免了倒车入库方式不能用于车头入库方式停车场景带来的不便，解决了现有的基于倒车方式的自动泊车技术不适于需要使用车头泊入方式自动停车的场景的技术问题。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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相关的附图。
图1为本发明实施例中提供的一种基于车头泊入的自动停车入库方法的流程示意图；
图2为本发明实施例中提供的车头泊车的路径规划示意图；
图3为本发明实施例中提供的目标汽车在第二标记点处时的位姿示意图；
图4为图1对应的实景模拟图；
图5为本发明实施例中提供的在目标汽车的显示面板中显示车辆泊车运动学模型的流程示意图；
图6为本发明实施例中提供的在目标汽车的车辆泊车运动学模型示意图；
图7为本发明实施例中提供的在CarSim软件中搭建车辆模型的界面示意图；
图8为本发明实施例中提供的目标汽车泊车过程中控制目标汽车的方向盘朝目标停车位方向打满行驶至第二标记点的路径规划方式的流程示意图；
图9为本发明实施例中提供的目标汽车启动自动泊车功能后，目标汽车从当前位置行驶至第一标记点的路径规划方式的流程示意图；
图10为本发明实施例中提供的第二行车圆应与第一行车圆的示意图；
图11为本发明实施例中提供的一种基于车头泊入的自动停车入库系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
为了便于理解，请参阅图1，本发明中提供了一种基于车头泊入的自动停车入库方法的实施例，包括：
步骤101、在目标汽车启动自动泊车功能时，获取目标汽车和目标停车位在世界坐标系下的坐标位置，其中，目标汽车为待泊车入库的汽车，目标停车位为用户选择的空闲停车位或目标汽车在启动自动泊车功能后自动选择的最佳停车位。
需要说明的是，本发明实施例中，在目标汽车启动自动泊车功能时，首先需要确定目标汽车(即待泊车入库的汽车)和目标停车位的坐标位置，目标停车位可以是由用户在目标汽车的控制端面板上选择的空闲停车位，也可以是由目标汽车的控制端自动从停车场所有空闲停车位中筛选出离目标汽车最近的空闲停车位，即最佳停车位。通过建立世界坐标系，可获取目标汽车和目标停车位在世界坐标系下的坐标位置，为便于计算，世界坐标系的坐标原点可选择为目标停车位的入口处的两个顶点中的任一个，世界坐标系的x轴为目标停车位的长边所在直线，y轴为目标停车位的短边所在的直线。
步骤102、控制目标汽车行驶至第一标记点，其中，第一标记点为目标汽车在方向盘朝目标停车位方向打满状态下车头可驶入目标停车位入口处的第二标记点的车辆位置，第二标记点为目标汽车的车头左上角距目标停车位长边250mm～350mm时的车辆位置。
需要说明的是，本发明实施例中，要实现将目标汽车以车头入库的方式将车停入目标停车位，需要明确两个重要的点的位置，一个是第一标记点，另一个是第二标记点，第一标记点如图2中两条圆弧的切点所示，第一标记点应满足条件：在该点位置上，目标汽车的车头朝向目标停车位侧，目标汽车在方向盘朝目标停车位方向打满状态下车头可驶入目标停车位入口，且车头驶入目标停车位入口时目标汽车的车头左上角距目标停车位长边d＝[(p_w-c_w)/2-100～(p_w-c_w)/2+50]mm，其中，(p_w为目标停车位宽度，c_w为目标汽车宽度，一般情况下d(如图3所示)取250mm～350mm内均可，优选300mm。当目标汽车处于第一标记点时，目标汽车的位姿调整至目标位姿，在该目标位姿(航向角)下，目标汽车在方向盘朝目标停车位方向打满状态下车头可驶入目标停车位入口，且车头驶入目标停车位入口时目标汽车的车头左上角距目标停车位长边250mm～350mm。
在一个实施例中，控制目标汽车行驶至第一标记点的过程可以是：
获取目标汽车的车辆信息和当前位姿，其中，车辆信息包括轮距、轴距和转向角，当前位姿包括当前目标汽车的坐标位置和航向角；
获取第一标记点的坐标位置和第一标记点的第一目标车辆姿态，根据目标汽车的车辆信息和当前位姿，对目标汽车进行行车路径规划；
根据行车路径规划，控制目标汽车行驶至第一标记点。
步骤103、当目标汽车行驶至第一标记点时，控制目标汽车的方向盘朝目标停车位方向打满行驶至第二标记点。
需要说明的是，第二标记点是确保目标汽车以车头方式入库的另一个重要位置点，第二标记点应满足当目标汽车行驶至该位置时，目标汽车的车头左上角距目标停车位长边250mm～350mm(即步骤102中的d)，此时的目标汽车的位姿为车头朝目标停车位，航向角为θ。当目标汽车行驶至第一标记点时，控制目标汽车的位姿调整至目标位姿，朝目标停车位方向打满方向盘，并保持方向盘打满状态，控制目标汽车行驶至第二标记点，目标汽车在第二标记点时的位姿如图3所示，图3中，d为目标汽车车头驶入目标停车位入口时目标汽车的车头左上角距目标停车位长边的距离，θ为目标汽车的航向角，L为目标汽车的前轴与后轴的轴距。
步骤104、当目标汽车行驶至第二标记点时，控制目标汽车的方向盘回正，直线驶入目标停车位，直至目标汽车完全驶入目标停车位内后停车。
需要说明的是，当目标汽车行驶至第二标记点之后，控制目标汽车的方向盘回正，使得目标汽车保持直行，直线驶入目标停车位，直至目标汽车完全驶入目标停车位内后停车，完成停车入库。
为了便于对本发明的技术方案进行更直观的说明，请参阅图4，本发明中以目标停车位位于目标汽车的右后方为例，当确定目标停车位Q后，获取目标停车位Q的四个顶点的坐标位置和目标汽车的当前位置A的坐标位置，以第一目标停车点B为终点位置，控制目标汽车从当前位置A倒车行驶至第一标记点B，目标汽车到达第一标记点B后，调整航向角(若航向角已与第一标记点B对应的航向角一致，可不用调整)，然后控制方向盘朝目标停车位Q侧打满，控制目标汽车保持方向盘打满状态下行驶至第二标记点C，当目标汽车到达第二标记点C后，控制目标汽车方向盘回正，保持直行，将目标汽车直线驶入目标停车位Q，直至目标汽车整体进入目标停车位Q内后停车，完成停车入库操作。
本发明实施例中提供的基于车头泊入的自动停车入库方法，在目标汽车启动自动泊车功能时，以目标汽车车头入库的方式，控制目标汽车从当前位置依次行驶至第一标记点、第二标记点和目标停车位内，避免了倒车入库方式不能用于车头入库方式停车场景带来的不便，解决了现有的基于倒车方式的自动泊车技术不适于需要使用车头泊入方式自动停车的场景的技术问题。
在一个实施例中，泊车过程为低速行驶过程，为保证泊车过程的舒适性和避免因速度较大导致实际的车辆位置与目标的车辆位置发生较大偏差，保证目标汽车能够按目标行车路径从当前位置行驶至第一标记点、从第一标记点行驶至第二标记点和从第二标记点行驶至目标汽车完全入库，而在行驶过程中不发生较大路径偏差，可以采用PID控制的方式对目标汽车的行驶路径进行跟踪，以目标汽车的制动轮缸压力数据和方向盘角度数据为PID控制器的输入，对应的PID控制器输出为目标汽车的x轴坐标和目标汽车的航向角，通过PID控制器的误差修正功能，当速度和行驶路径跟规划存在偏差时，通过反馈进行PID控制调节误差使车辆沿着指定路径和速度行驶，实时对目标汽车的行车路径进行跟踪修正，确保目标汽车能够准确按照规划路径进行行驶。相比于传统的路径跟踪控制算法，PID控制器降低了单片机系统对运算速度和存储的要求，更符合工程化应用需求。
实施例2
为更直观地对目标汽车的自动泊车过程进行可视化体现，本发明实施例中，请参阅图5，在实施例1的基础上，在目标汽车启动自动泊车功能时，还包括以下步骤：
步骤201、获取目标汽车的车辆泊车运动学模型，其中，目标汽车的车辆泊车运动学模型为根据目标汽车的车辆参数在CarSim软件中搭建的车辆模型。
步骤202、在目标汽车的显示面板中实时显示目标汽车的坐标位置、车辆泊车运动学模型、目标停车位的坐标位置和目标停车位的轮廓。
需要说明的是，汽车的泊车过程是一个低速运动过程(通常低于5km/h)，车轮低速滚动时车辆本身不会发生侧向滑动，侧向力可以忽略不计，因为没有车轮侧偏角，所以，在实际运用中，通常对车辆运动模型进行相应的简化，即以车辆的运动学模型为泊车运动研究基础，建立车辆泊车运动学模型，如图6所示。图6中，2D为轮距，L为车辆轴距，φ为车辆的阿克曼转角，
Figure BDA0003185212160000091
为左轮转角，
Figure BDA0003185212160000092
为右轮转角，R为转弯半径。根据阿克曼转向原理，可得：
Figure BDA0003185212160000093
Figure BDA0003185212160000094
Figure BDA0003185212160000095
Figure BDA0003185212160000096
Figure BDA0003185212160000097
其中，θSW为转向角，k为前轮转角转换至方向盘转角的比例系数，根据实际车辆参数k≈16.2。
根据目标汽车的车辆参数在CarSim软件中搭建车辆模型的界面如图7所示，模型的主要参数如表1所示。
表1
Figure BDA0003185212160000098
Figure BDA0003185212160000101
建立好车辆泊车运动学模型之后，可将该模型存入数据库中，后续只需根据目标汽车的型号进行检索即可调出该模型。在标汽车启动自动泊车功能时，获取目标汽车的车辆泊车运动学模型，在目标汽车的显示面板中实时显示目标汽车的坐标位置、车辆泊车运动学模型、目标停车位的坐标位置和目标停车位的轮廓。从而实现以可视化的方式向用户展示目标汽车的泊车过程。
实施例3
为了便于理解，请参阅图8，本发明在实施例1的基础上，还提供了目标汽车泊车过程中控制目标汽车的方向盘朝目标停车位方向打满行驶至第二标记点的路径规划方式，包括：
步骤301、根据第二标记点的坐标位置和第二目标车辆姿态，计算第二标记点对应的目标汽车的航向角和目标汽车的后轴中心的坐标；
步骤302、根据第二标记点对应的目标汽车的航向角和目标汽车的后轴中心的坐标，计算目标汽车从第一标记点行驶至第二标记点的第一行车圆心坐标，得到以第一行车圆心坐标为圆心，最小转弯半径为半径的第一行车圆；
步骤303、控制目标汽车的方向盘朝目标停车位方向打满，沿第一行车圆的圆弧从第一标记点行驶至第二标记点，其中，在目标汽车沿第一行车圆的圆弧从第一标记点行驶至第二标记点的过程中，实时获取目标汽车的制动轮缸压力数据和航向角数据，将制动轮缸压力数据和方向盘角度数据输入PID控制器进行行驶路径跟踪修正。
如图3所示，由于为实现目标汽车以车头泊入目标停车位的第二停车位的位置和车辆姿态已经是确定的，那么第二标记点的坐标位置和第二目标车辆姿态的信息即图3中的d和θ就是已知的，那么再根据目标汽车的参数信息和目标停车位的信息，可以求出第二停车位对应的目标汽车从第一标记点行驶至第二标记点的第一行车圆心坐标，计算方式如下：
Figure BDA0003185212160000111
Figure BDA0003185212160000112
x2＝xr+Rmin·sinθ
y2＝yr+Rmin·cosθ
其中，CW为目标汽车车宽，CL为目标汽车车长，PW为目标停车位的宽，L为目标汽车的轴距，Clf为目标汽车的前悬长度，Rmin为目标汽车的最小转弯半径，即第一行车圆的半径，xr为目标汽车的后轴中心x轴坐标，yr为目标汽车的后轴中心y轴坐标，x2为第一行车圆的圆心x轴坐标，y2为第一行车圆的圆心y轴坐标。
实施例4
为了便于理解，请参阅图9，本发明在实施例3的基础上，还提供了目标汽车启动自动泊车功能后，目标汽车从当前位置行驶至第一标记点的路径规划方式，包括：
步骤401、根据目标汽车的当前位置、当前位置对应的航向角、第一行车圆的圆心和半径，根据相切圆的几何关系计算第二行车圆的圆心和半径，其中，第二行车圆与第一行车圆相切，且切点为第一标记点；
步骤402、判断第二行车圆的半径是否大于最小转弯半径；
步骤403、若第二行车圆的半径大于最小转弯半径，则控制目标汽车沿第二行车圆的圆弧从当前位置行驶至第一标记点，其中，在目标汽车沿第一行车圆的圆弧从初始位置行驶至第一标记点的过程中，实时获取目标汽车的制动轮缸压力数据和航向角数据，将制动轮缸压力数据和方向盘角度数据输入PID控制器进行行驶路径跟踪修正；
步骤404、若第二行车圆的半径不大于最小转弯半径，则控制目标汽车远离目标停车位行驶预置距离重新计算第二行车圆的圆心和半径，重新判断第二行车圆的半径是否大于最小转弯半径。
为保持目标汽车到第一标记点时目标汽车的姿态不改变就直接行使至第二标记点，目标汽车从当前位置行驶至第一标记点的路径对应的第二行车圆应与第一行车圆保持相切关系，如图10所示，假设目标汽车的当前位置为(xf,yf)，航向角为θ，(x2,y2)为第一行车圆的圆心坐标，目标汽车从当前位置行驶至第一标记点对应的路径第二行车圆的圆心为(x1,y1)，半径为R1，由相切圆的几何关系可知：
Figure BDA0003185212160000121
由上式可以计算出(x1,y1)和R1。
第一行车圆的圆心和第二行车圆的圆心的斜率为：
Figure BDA0003185212160000122
第一行车圆和第二行车圆的交点坐标(即第一标记点的坐标)为：
Figure BDA0003185212160000123
在计算出(x1,y1)和R1之后，要判断第二行车圆的半径是否大于最小转弯半径Rmin。
若第二行车圆的半径大于最小转弯半径，则控制目标汽车沿第二行车圆的圆弧从当前位置行驶至第一标记点，其中，在目标汽车沿第一行车圆的圆弧从初始位置行驶至第一标记点的过程中，实时获取目标汽车的制动轮缸压力数据和航向角数据，将制动轮缸压力数据和方向盘角度数据输入PID控制器进行行驶路径跟踪修正。
若第二行车圆的半径不大于最小转弯半径，则控制目标汽车远离目标停车位行驶预置距离重新计算第二行车圆的圆心和半径，重新判断第二行车圆的半径是否大于最小转弯半径，以此重复操作，直至第二行车圆的半径大于最小转弯半径，控制目标汽车沿第二行车圆的圆弧从当前位置行驶至第一标记点，其中，在目标汽车沿第一行车圆的圆弧从初始位置行驶至第一标记点的过程中，实时获取目标汽车的制动轮缸压力数据和航向角数据，将制动轮缸压力数据和方向盘角度数据输入PID控制器进行行驶路径跟踪修正。
实施例5
为了便于理解，请参阅图11，本发明中提供了一种基于车头泊入的自动停车入库系统的实施例，包括：
位置获取模块701，用于在目标汽车启动自动泊车功能时，获取目标汽车和目标停车位在世界坐标系下的坐标位置，其中，目标汽车为待泊车入库的汽车，目标停车位为用户选择的空闲停车位或目标汽车在启动自动泊车功能后自动选择的最佳停车位；
第一行驶控制模块702，用于控制目标汽车行驶至第一标记点，其中，第一标记点为目标汽车在方向盘朝目标停车位方向打满状态下车头可驶入目标停车位入口，且车头驶入目标停车位入口时目标汽车的车头左上角距目标停车位长边250mm～350mm的车辆位置；
第二行驶控制模块703，用于控制目标汽车的方向盘朝目标停车位方向打满行驶至第二标记点，其中，第二标记点为目标汽车的车头左上角距目标停车位长边250mm～350mm时的车辆位置；
第三行驶控制模块704，用于控制目标汽车的方向盘回正，直线驶入目标停车位，直至目标汽车完全驶入目标停车位内后停车。
第一行驶控制模块702具体用于：
获取目标汽车的车辆信息和当前位姿，其中，车辆信息包括轮距、轴距和转向角，当前位姿包括当前目标汽车的坐标位置和航向角；
获取第一标记点的坐标位置和第一标记点的第一目标车辆姿态，根据目标汽车的车辆信息和当前位姿，对目标汽车进行行车路径规划；
根据行车路径规划，控制目标汽车行驶至第一标记点。
第二行驶控制模块703具体用于：
根据第二标记点的坐标位置和第二目标车辆姿态，计算第二标记点对应的目标汽车的航向角和目标汽车的后轴中心的坐标；
根据第二标记点对应的目标汽车的航向角和目标汽车的后轴中心的坐标，计算目标汽车从第一标记点行驶至第二标记点的第一行车圆心坐标，得到以第一行车圆心坐标为圆心，最小转弯半径为半径的第一行车圆；
控制目标汽车的方向盘朝目标停车位方向打满，沿第一行车圆的圆弧从第一标记点行驶至第二标记点，其中，在目标汽车沿第一行车圆的圆弧从第一标记点行驶至第二标记点的过程中，实时获取目标汽车的制动轮缸压力数据和航向角数据，将制动轮缸压力数据和方向盘角度数据输入PID控制器进行行驶路径跟踪修正。
第一行驶控制模块702具体用于：
根据目标汽车的当前位置、当前位置对应的航向角、第一行车圆的圆心和半径，根据相切圆的几何关系计算第二行车圆的圆心和半径，其中，第二行车圆与第一行车圆相切，且切点为第一标记点；
判断第二行车圆的半径是否大于最小转弯半径；
若第二行车圆的半径大于最小转弯半径，则控制目标汽车沿第二行车圆的圆弧从当前位置行驶至第一标记点，其中，在目标汽车沿第一行车圆的圆弧从初始位置行驶至第一标记点的过程中，实时获取目标汽车的制动轮缸压力数据和航向角数据，将制动轮缸压力数据和方向盘角度数据输入PID控制器进行行驶路径跟踪修正；
若第二行车圆的半径不大于最小转弯半径，则控制目标汽车远离目标停车位行驶预置距离重新计算第二行车圆的圆心和半径，重新判断第二行车圆的半径是否大于最小转弯半径。
还包括模型显示模块705，模型显示模块705用于：
在目标汽车启动自动泊车功能时，获取目标汽车的车辆泊车运动学模型，其中，目标汽车的车辆泊车运动学模型为根据目标汽车的车辆参数在CarSim软件中搭建的车辆模型；
在目标汽车的显示面板中实时显示目标汽车的坐标位置、车辆泊车运动学模型、目标停车位的坐标位置和目标停车位的轮廓。
本发明实施例中提供的基于车头泊入的自动停车入库系统，在目标汽车启动自动泊车功能时，以目标汽车车头入库的方式，控制目标汽车从当前位置依次行驶至第一标记点、第二标记点和目标停车位内，避免了倒车入库方式不能用于车头入库方式停车场景带来的不便，解决了现有的基于倒车方式的自动泊车技术不适于需要使用车头泊入方式自动停车的场景的技术问题。
本发明实施例中提供的基于车头泊入的自动停车入库系统，用于执行前述实施例中的任一种基于车头泊入的自动停车入库方法，其工作原理与前述实施例中的基于车头泊入的自动停车入库方法一致，可取得同样的技术效果，在此不再进行赘述。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于车头泊入的自动停车入库方法，其特征在于，包括：
在目标汽车启动自动泊车功能时，获取目标汽车和目标停车位在世界坐标系下的坐标位置，其中，目标汽车为待泊车入库的汽车，目标停车位为用户选择的空闲停车位或目标汽车在启动自动泊车功能后自动选择的最佳停车位；
控制目标汽车行驶至第一标记点，其中，第一标记点为目标汽车在方向盘朝目标停车位方向打满状态下车头可驶入目标停车位入口处的第二标记点的车辆位置，第二标记点为目标汽车的车头左上角距目标停车位长边250mm～350mm时的车辆位置；
当目标汽车行驶至第一标记点时，控制目标汽车的方向盘朝目标停车位方向打满行驶至第二标记点；
当目标汽车行驶至第二标记点时，控制目标汽车的方向盘回正，直线驶入目标停车位，直至目标汽车完全驶入目标停车位内后停车。
2.根据权利要求1所述的基于车头泊入的自动停车入库方法，其特征在于，在目标汽车启动自动泊车功能时，获取目标汽车和目标停车位在世界坐标系下的坐标位置，还包括：
在目标汽车启动自动泊车功能时，获取目标汽车的车辆泊车运动学模型，其中，目标汽车的车辆泊车运动学模型为根据目标汽车的车辆参数在CarSim软件中搭建的车辆模型；
在目标汽车的显示面板中实时显示目标汽车的坐标位置、车辆泊车运动学模型、目标停车位的坐标位置和目标停车位的轮廓。
3.根据权利要求1所述的基于车头泊入的自动停车入库方法，其特征在于，控制目标汽车行驶至第一标记点，包括：
获取目标汽车的车辆信息和当前位姿，其中，车辆信息包括轮距、轴距和转向角，当前位姿包括当前目标汽车的坐标位置和航向角；
获取第一标记点的坐标位置和第一标记点的第一目标车辆姿态，根据目标汽车的车辆信息和当前位姿，对目标汽车进行行车路径规划；
根据行车路径规划，控制目标汽车行驶至第一标记点。
4.根据权利要求3所述的基于车头泊入的自动停车入库方法，其特征在于，控制目标汽车的方向盘朝目标停车位方向打满行驶至第二标记点，包括：
根据第二标记点的坐标位置和第二目标车辆姿态，计算第二标记点对应的目标汽车的航向角和目标汽车的后轴中心的坐标；
根据第二标记点对应的目标汽车的航向角和目标汽车的后轴中心的坐标，计算目标汽车从第一标记点行驶至第二标记点的第一行车圆心坐标，得到以第一行车圆心坐标为圆心，最小转弯半径为半径的第一行车圆；
控制目标汽车的方向盘朝目标停车位方向打满，沿第一行车圆的圆弧从第一标记点行驶至第二标记点，其中，在目标汽车沿第一行车圆的圆弧从第一标记点行驶至第二标记点的过程中，实时获取目标汽车的制动轮缸压力数据和航向角数据，将制动轮缸压力数据和方向盘角度数据输入PID控制器进行行驶路径跟踪修正。
5.根据权利要求4所述的基于车头泊入的自动停车入库方法，其特征在于，控制目标汽车行驶至第一标记点，包括：
根据目标汽车的当前位置、当前位置对应的航向角、第一行车圆的圆心和半径，根据相切圆的几何关系计算第二行车圆的圆心和半径，其中，第二行车圆与第一行车圆相切，且切点为第一标记点；
判断第二行车圆的半径是否大于最小转弯半径；
若第二行车圆的半径大于最小转弯半径，则控制目标汽车沿第二行车圆的圆弧从当前位置行驶至第一标记点，其中，在目标汽车沿第一行车圆的圆弧从初始位置行驶至第一标记点的过程中，实时获取目标汽车的制动轮缸压力数据和航向角数据，将制动轮缸压力数据和方向盘角度数据输入PID控制器进行行驶路径跟踪修正；
若第二行车圆的半径不大于最小转弯半径，则控制目标汽车远离目标停车位行驶预置距离重新计算第二行车圆的圆心和半径，重新判断第二行车圆的半径是否大于最小转弯半径。
6.根据权利要求1所述的基于车头泊入的自动停车入库方法，其特征在于，第二标记点为目标汽车的车头左上角距目标停车位长边300mm时的车辆位置。
7.一种基于车头泊入的自动停车入库系统，其特征在于，包括：
位置获取模块，用于在目标汽车启动自动泊车功能时，获取目标汽车和目标停车位在世界坐标系下的坐标位置，其中，目标汽车为待泊车入库的汽车，目标停车位为用户选择的空闲停车位或目标汽车在启动自动泊车功能后自动选择的最佳停车位；
第一行驶控制模块，用于控制目标汽车行驶至第一标记点，其中，第一标记点为目标汽车在方向盘朝目标停车位方向打满状态下车头可驶入目标停车位入口处的第二标记点的车辆位置，第二标记点为目标汽车的车头左上角距目标停车位长边250mm～350mm时的车辆位置；
第二行驶控制模块，用于当目标汽车行驶至第一标记点时，控制目标汽车的方向盘朝目标停车位方向打满行驶至第二标记点；
第三行驶控制模块，用于当目标汽车行驶至第二标记点时，控制目标汽车的方向盘回正，直线驶入目标停车位，直至目标汽车完全驶入目标停车位内后停车。
8.根据权利要求7所述的基于车头泊入的自动停车入库系统，其特征在于，第一行驶控制模块具体用于：
获取目标汽车的车辆信息和当前位姿，其中，车辆信息包括轮距、轴距和转向角，当前位姿包括当前目标汽车的坐标位置和航向角；
获取第一标记点的坐标位置和第一标记点的第一目标车辆姿态，根据目标汽车的车辆信息和当前位姿，对目标汽车进行行车路径规划；
根据行车路径规划，控制目标汽车行驶至第一标记点。
9.根据权利要求8所述的基于车头泊入的自动停车入库系统，其特征在于，第二行驶控制模块具体用于：
根据第二标记点的坐标位置和第二目标车辆姿态，计算第二标记点对应的目标汽车的航向角和目标汽车的后轴中心的坐标；
根据第二标记点对应的目标汽车的航向角和目标汽车的后轴中心的坐标，计算目标汽车从第一标记点行驶至第二标记点的第一行车圆心坐标，得到以第一行车圆心坐标为圆心，最小转弯半径为半径的第一行车圆；
控制目标汽车的方向盘朝目标停车位方向打满，沿第一行车圆的圆弧从第一标记点行驶至第二标记点，其中，在目标汽车沿第一行车圆的圆弧从第一标记点行驶至第二标记点的过程中，实时获取目标汽车的制动轮缸压力数据和航向角数据，将制动轮缸压力数据和方向盘角度数据输入PID控制器进行行驶路径跟踪修正。
10.根据权利要求9所述的基于车头泊入的自动停车入库系统，其特征在于，第一行驶控制模块具体用于：
根据目标汽车的当前位置、当前位置对应的航向角、第一行车圆的圆心和半径，根据相切圆的几何关系计算第二行车圆的圆心和半径，其中，第二行车圆与第一行车圆相切，且切点为第一标记点；
判断第二行车圆的半径是否大于最小转弯半径；
若第二行车圆的半径大于最小转弯半径，则控制目标汽车沿第二行车圆的圆弧从当前位置行驶至第一标记点，其中，在目标汽车沿第一行车圆的圆弧从初始位置行驶至第一标记点的过程中，实时获取目标汽车的制动轮缸压力数据和航向角数据，将制动轮缸压力数据和方向盘角度数据输入PID控制器进行行驶路径跟踪修正；
若第二行车圆的半径不大于最小转弯半径，则控制目标汽车远离目标停车位行驶预置距离重新计算第二行车圆的圆心和半径，重新判断第二行车圆的半径是否大于最小转弯半径。
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