CN105620473B - 一种泊车轨迹校正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种泊车轨迹校正方法。通常在泊车引导阶段，在车辆行驶过程中，由于各方面因素如控制***、执行机构等引起的控制误差的存在，必然导致***控制车辆行驶的实际行驶路径偏离***预定泊车轨迹。本发明通过实时比较车辆实际行驶路径与***预先预定泊车轨迹的差别，当差别较大时，根据车辆实际位置，周围障碍物情形以及停车位的位置重新规划车辆的泊车轨迹，使车辆能够以新的泊车轨迹无碰撞地完成泊车过程。
Description
技术领域
本发明涉及超声波自动泊车***领域，更具体的说涉及一种自动泊车***在汽车泊车入位过程中对预定泊车轨迹的校正方法。
背景技术
随着科技的发展，越来越多的自动化手段开始融入到我们今天的生活。在今天，随着人们对自己生活品质的要求也越来越高，在如此时尚的时代，拥有一部能辅助自己停车入位的汽车被越来越多人们所需要。
也正是因为这样的需要，使得更多的技术人员开始研究如何才能是汽车能像人一样能准确的找到自己的应该去位置。因此，一种更加便捷的，安全可靠的泊车入位方式成了众多车主和研发人员的追求。
为了要达到安全可靠的要求，要达到这样的要求，就要使***计算出来的轨迹必须要正确，才能保证算出的泊车轨迹能辅助驾驶员与周围障碍物无任何碰撞的泊车入位。
本发明提供一种专注于提高停车入位轨迹可靠性和安全性能的策略。从而使***能够辅助驾驶员准确，安全的停车入位。
现有技术存在的问题：
在实际的泊车入位过程中，以下因素可能会影响泊车效果和安全：
一、汽车泊车入位过程中，汽车实际的泊车路径与预先算出的泊车轨迹有偏差。
二、汽车在泊车入位过程中，档位切换时，周围的障碍物或者已经发生变化，而且此时的汽车位置也不一定就在预定泊车轨迹上，即可能已经偏离了预定泊车轨迹。
发明内容
本发明通过实时比较车辆实际行驶路径与***预定泊车轨迹的差别，当差别较大时，根据车辆实际位置、周围障碍物情形以及停车位的位置重新规划泊车轨迹，使车辆能够以新的泊车轨迹无碰撞地完成泊车过程。
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种车辆轨迹校正方法，通过实时比较车辆实际泊车轨迹与***预定泊车轨迹的差别，当差别较大时，根据车辆实际位置，周围障碍物情形以及停车位的位置重新规划车辆的泊车轨迹，使车辆能够以新的泊车轨迹无碰撞地完成泊车过程；保证汽车能够快速，准确，安全的泊车入位。
采用的技术方案是：一种泊车轨迹校正方法，包括以下步骤：
S1、车辆以速度V检测经过可用的车位，车辆外置感测装置检测到车位的参数；其中，V检测为车辆经过车位的速度；
S2、确定车辆起始位置坐标Pt0(X0,Y0)和起始位置车身角度Pt0Ang；
S3、根据停车位、汽车相对位置的参数，计算出车辆预定泊车轨迹A的坐标位置Pt1(X1,Y1)和预定泊车轨迹A的车身角度Pt1Ang；
S4、根据车轮脉冲计数器的实时脉冲数、方向盘的实时角度值以及车辆的行驶方向信息计算出车辆实际泊车轨迹B的坐标位置Pt2(X2,Y2)和实际泊车轨迹B的车身角度Pt2Ang；
S5、比较车辆实际泊车轨迹B与预定泊车轨迹A的差值X及Y，X＝|Pt2(X2,Y2)-Pt1(X1,Y1)|,Y＝|Pt2Ang-Pt1Ang|；若X<PtZ1,Y<PtZ2，则进入S6；若X>PtZ1,Y>PtZ2，则进入S7；其中，PtZ1为偏差距离阀值，PtZ2为偏差角度阀值；
S6、车辆继续按照预定泊车轨迹A行驶；
S7、车辆重新计算出新的泊车轨迹C；车辆按照校正后的新的泊车轨迹C到达最终停车位置。
优选地，S1中，V检测<V检测MAX，其中，V检测MAX为车辆执行停车位检测功能的最大速度。
优选地，动态控制方向盘转动以使得车辆沿着车辆预定泊车轨迹A行使，且控制方向盘转动的速度不能超过转角速度Vmax，其中，Vmax为最大转角速度。
优选地，所述停车位为平行车位或垂直车位或斜向车位。
本发明的有益效果是：提供一种车辆轨迹校正方法，通过实时比较车辆实际行驶路径与***预定泊车轨迹的差别，当差别较大时，根据车辆实际位置，周围障碍物情形以及停车位的位置重新规划车辆的泊车轨迹，使车辆能够以新的泊车轨迹无碰撞地完成泊车过程；保证汽车能够快速，准确，安全的泊车入位。
附图说明
为了更清楚地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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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是停车位检测示意图
图2是自动泊车过程示意图
图3是自动泊车过程中实际泊车轨迹B偏离***预定泊车轨迹A示意图
图4是***重新计算新的泊车轨迹C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优选的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1至图4，用于车辆自动泊车***在泊车入位过程中动态规划轨迹的方法，该方法应用于平行停车车位、垂直停车位以及斜向停车位轨迹校正。这里所指的自动泊车***，是指一种装配在车辆上的外置感测装置(超声波距离传感器或摄像头等其他传感器)和一个电子控制单元的装置，该装置能够辅助驾驶员方便、精确、安全地将车辆停进(泊车入位)或驶出停车位(泊车出位)。
所述停车位包括与车道纵向平行或近似平行的平行车位，与车道纵向垂直或近似垂直的垂直车位以及与车道纵向形成较大角度的斜向车位。平行车位纵轴线与车道纵向的夹角被定义在[-15°,15°]，垂直车位纵轴线与车道纵向的夹角被定义在[65°,115°]，斜向车位纵轴线与车道纵向的夹角被定义在[16°,64°]以及[115°,155°]。考虑到车道的多样性及超声波传感器物理特性，特别对于弧形车道(包括车道圆弧中心或近似圆弧中心分别在驾驶员左手和右手侧两种情况的弯道)定义了可以利用本装置进行辅助泊车入位的最小转弯半径为15米。该装置辅助驾驶员泊车入位的停车位包括平行车位、垂直车位、斜向车位而泊车出位只针对平行车位。
利用本装置进行停车位检测是这样开始的：在汽车发动之后，如果汽车的行驶速度V检测小于某一可以定义的速度值V检测MAX(优选地，V检测MAX＝30kmph)，则无需进行与驾驶员之间的任何交互，本装置自动执行停车位检测功能。当汽车的行驶速度V检测超过速度值V检测MAX时，则停车位检测功能被暂时停止执行，因为受限于超声波传感器的物理特性，当超声波传感器与被检测物体之间的相对速度超过一定大小时，通过超声波传感器检测障碍物距离的准确性与可靠性不足，以此数据为基础进行停车位判定已经没有意义。当汽车的行驶速度再次下降到某一可以定义的速度值V检测MAX(优选地，V检测MAX＝30kmph)之后，本装置再次自动执行停车位检测功能。由此可知，一般汽车行驶过程中，本装置随着汽车行驶速度大小的变化自动执行或者停止停车位检测功能。
停车位检测是指汽车在行驶过程中利用本装置扫描、计算并记录经过的两侧障碍物与汽车之间的距离以及相对于汽车的位置，并且用本装置依据所记录数据进行特征识别和停车轨迹计算，以判定是否有满足停车位要求的空间存在。满足停车位要求的空间是指至少在汽车的一侧存在同时满足一定纵向(长度)尺寸和一定横向(宽度/深度)尺寸要求的空间并且至少存在一个可以从汽车当前位置无碰撞地完全进入到该空间的轨迹。停车位检测是利用安装在汽车前面两侧的左右各一个超声波传感器进行的，即左边的一个超声波传感器用以检测汽车左边停车位，右边的一个超声波传感器用以检测汽车右边停车位，左右两侧超声波检测停车位同步进行。将检测停车位的超声波传感器安装在汽车前面是为了尽量减小汽车经过停车位后需要向前额外行驶的距离，因为超声波传感器安装在前面可以最大地满足汽车行驶到某个位置时已完成所经过的在后续泊车辅助过程中需要考虑到的两侧障碍物的检测。超声波传感器只能检测某一汽车位置两侧的障碍物，要实现连续扫描障碍物，必须包括至少一个用以检测汽车行驶距离的位移传感器以及一个用以检测汽车行驶曲率的转向角度传感器。在一个已经验证的应用中，本装置以车轮脉冲计数器的输出为基础进行汽车(传感器)行驶距离的计算，并以方向盘角度传感器的输出为基础进行汽车行驶曲率的计算。
车辆在自动泊车行驶过程中，利用安装在车身周围的感测装置(超声波传感器和/或摄像头等传感器)实时检测周围障碍的距离，如图1所示的M和N为超声波传感器的感测范围；并以此为基础，校正车辆最终停车位置、更新***此在之前建立的泊车场景模型。自动泊车***会根据车辆四个轮子的脉冲信号、车辆行驶速度信号、方向盘实时转角信号等综合计算车辆实时行驶位置，并将该位置与***预定泊车轨迹A进行比较；如果车辆实时位置偏离***预定泊车轨迹A误差较大时，***将根据车辆当前实际位置、最终停车位置以及周围障碍物情形重新规划新的泊车轨迹。***充新规划的泊车轨迹必须使得车辆可以沿着该轨迹无碰撞地行驶并到达最终停车位置(如图2所示的T)。
在泊车过程中，存在两种会导致本装置重新规划新的泊车轨迹的情形：一是当汽车实际泊车轨迹B偏离本装置预定泊车轨迹A较大时，本装置将重新根据当前汽车位置及汽车周围障碍物的情况计算新的泊车轨迹C；二是本装置基于超声波传感器随着汽车运动过程中实时检测周围障碍物的情况，不断地对障碍物的位置进行修正，即同时对之前经过停车位时所检测的停车位方位及尺寸进行修正，如果停车位方位及尺寸由于汽车经过停车位检测时精度不够或者由于组成停车位的障碍物情况发生变化(障碍物移动或者离开)而产生较大的变化进而影响了汽车最终的泊车位置，则本装置将依据修正后的停车位及汽车周围障碍物情况重新计算出新的泊车轨迹。
自动泊车***至少包括根据***规划的泊车轨迹实时控制方向盘转动的功能。出于功能安全的考虑，方向盘的转动速度是受限的，即***控制方向盘转动的速度不能超过某个已定义的最大值Vmax。该定义值不同的整车厂基于车辆参数的不同而定义可能不同。优选地，车辆行驶时，方向盘转动角速度Vmax为500deg/s，静止时方向盘转动角速度Vmax为300deg/s。
判断实际泊车轨迹B偏离预定泊车轨迹A程度的参数主要包括两个：实际车辆位置与预定泊车轨迹对应位置的距离，以及实际车辆位置处的车身角度与预定泊车轨迹A对应位置处的车身角度。车辆在任一时刻的位置在***坐标系中包括两个参数：坐标位置和车身角度，如图3所示的某个起始位置Pt0(x0,y0)，Pt0Ang。车辆泊车行驶一段距离后偏离***预定泊车轨迹A的实际位置和车身角度为Pt2(x2,y2),Pt2Ang，而***预定泊车轨迹A对应的位置和车身角度为Pt1(x1,y1),Pt1Ang。***实时比较Pt2(x2,y2)和Pt1(x1,y1)，用两点间距离公式求取Pt2和Pt1之间的距离即偏差距离X＝|Pt2(X2,Y2)-Pt1(X1,Y1)|。同时比较两个位置的车身角度即偏差角度Y＝|Pt2Ang-Pt1Ang|，当偏差距离和偏差角度都超过给定允许范围(偏差距离阀值PtZ1，偏差角度阀值PtZ2)时，***重新计算新的泊车轨迹C；偏差距离阀值PtZ1和偏差角度阀值PtZ2者两个数值由本领域技术人员根据车辆信息来设定。
以选择汽车行驶方向为基准的右边泊车操作为例：
a、假设汽车行驶方向的右边经过一个可用的停车位，并检查到了车位的存在以及车位相关的参数(车位位置、大小、长度、深度及形状)；
b、确定车辆起始位置坐标位置和起始位置车身角度；
c、根据停车位、汽车相对位置的参数，计算出车辆预定泊车轨迹坐标位置和车身角度；
d、根据车轮脉冲计数器的实时脉冲数、方向盘的实时角度值以及车辆的行驶方向信息计算出车辆实际泊车轨迹位置坐标位置和车身角度；
e、比较车辆实际泊车轨迹与预定泊车轨迹差值；
f、在上述泊车过程中，如果汽车的位置继续在预定泊车轨迹上，车辆将继续按照预定泊车轨迹行驶到达最终停车位置；
g、在上述泊车过程中，如果汽车的位置没有在预定泊车轨迹上，那么***就认为汽车偏离了预定泊车轨迹，并且根据偏离的距离是否在误差允许范围内，判断是否要做出相应的合理的轨迹修正；
h、在c所述的泊车过程中，当汽车转换档位的时候，为了保证安全以及泊车的精度，***会根据汽车的位置否在预定泊车轨迹上以及当前车位环境和障碍物情况来判断是否需要重新计算以及修正轨迹。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种泊车轨迹校正方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、车辆以速度V检测经过可用的车位，车辆外置感测装置检测到车位的参数；其中，V检测为车辆经过车位的速度；
S2、确定车辆起始位置坐标Pt0(X0,Y0)和起始位置车身角度Pt0Ang；
S3、根据停车位、汽车相对位置的参数，计算出车辆预定泊车轨迹A的坐标位置Pt1(X1,Y1)和预定泊车轨迹A的车身角度Pt1Ang；
S4、根据车轮脉冲计数器的实时脉冲数、方向盘的实时角度值以及车辆的行驶方向信息计算出车辆实际泊车轨迹B的坐标位置Pt2(X2,Y2)和实际泊车轨迹B的车身角度Pt2Ang；
S5、比较车辆实际泊车轨迹B与预定泊车轨迹A的差值X及Y，X＝|Pt2(X2,Y2)-Pt1(X1,Y1)|,Y＝|Pt2Ang-Pt1Ang|；若X<PtZ1,Y<PtZ2，则进入S6；若X>PtZ1,Y>PtZ2，则进入S7；其中，PtZ1为偏差距离阀值，PtZ2为偏差角度阀值；
S6、车辆继续按照预定泊车轨迹A行驶；
S7、车辆重新计算出新的泊车轨迹C；车辆按照校正后的新的泊车轨迹C到达最终停车位置；
S8、在S3所述的泊车过程中，当汽车转换档位的时候，为了保证安全以及泊车的精度，***会根据汽车的位置是否在预定泊车轨迹上以及当前车位环境和障碍物情况来判断是否需要重新计算以及修正轨迹。
2.根据权利要求1所述的泊车轨迹校正方法，其特征在于，S1中，V检测<V检测MAX，其中，V检测MAX为车辆执行停车位检测功能的最大速度。
3.根据权利要求1所述的泊车轨迹校正方法，其特征在于，动态控制方向盘转动以使得车辆沿着车辆预定泊车轨迹A行使，且控制方向盘转动的速度不能超过转角速度Vmax，其中，Vmax为最大转角速度。
4.根据权利要求1所述的泊车轨迹校正方法，其特征在于，所述停车位为平行车位或垂直车位或斜向车位。
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