CN108534777A - 一种平行泊车路径规划方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种平行泊车路径规划方法，该方法首先根据待泊车辆具体车型确定待泊车辆几何参数，通过仿真算出泊车路径参数表，然后建立环境全局坐标系XOY并在此基础上分别计算第三泊车段、第二泊车段和第一泊车段，第一泊车段、第二泊车段和第三泊车段组成的路径即为完整的平行泊车路径。本发明实现了在较小库位长度和较小停车区域横向空间的条件下获得较平滑的路径，仅需修改3个参数即可实现路径的修改，易于在不同车型之间移植；规划的路径前段平缓，利于车辆跟踪控制，末端曲率大，能适应较小库位；本规划路径同时兼顾利于跟踪和能停进较小库位的要求。

Description

一种平行泊车路径规划方法

技术领域

本发明涉及自动泊车路径规划领域，具体涉及一种平行泊车路径规划方法。

背景技术

目前常见的平行泊车路径规划方法主要有两段式、三段式和多段式，其中两段式路径几何结构简单，但对泊车区域横向空间要求较大，当泊车区域横向空间较小时难以满足要求；三段式泊车路径降低了对泊车区域横向空间的要求，但路径中包含多个直线与圆弧相切，在这些切点前轮转角会产生突变，不利于车辆的控制；多段式平行泊车路径规划方法产生的路径过渡平滑，易于跟踪，但需要较大的库位长度。

发明内容

针对上述两段式、三段式和多段式平行泊车路径规划方法存在的问题，本发明提供一种平行泊车路径规划方法，实现在较小库位长度和较小停车区域横向空间的条件下获得较平滑的路径。

为了实现上述目的，本发明具体技术方案如下：一种平行泊车路径规划方法，包括如下步骤：

1)***初始化，包括如下：

1.1)确定待泊车辆几何参数，待泊车辆几何参数由待泊车辆具体车型确定，包括车辆轴距L、车辆宽度W、车辆前悬长度L_f、车辆后悬长度L_r、最大前轮转角δ_max；

1.2)设定安全系数γ和安全距离阈值ΔS；

1.3)计算待泊车辆最小转弯半径R_min；

1.4)确定车辆一次泊车成功所需最小库位长度L_Pmin；

2)创建泊车路径参数表，泊车路径参数表用于记录待泊车辆在不同泊车位长度L_p的情况下对应的泊车路径参数，包括R₁、θ、L_CB；

3)实时获取泊车位长度L_p，泊车***利用超声波雷达、激光雷达、视觉传感器以及毫米波雷达探测获取水平泊车位长度L_p，若L_P≥L_Pmin转下一步，否则寻找下一个泊车位转步骤3)；

4)根据泊车路径参数表，得到与泊车位长度L_p对应的泊车路径参数R₁、θ、L_CB的取值；

5)确定待泊车辆的理想停靠位置；

6)建立环境全局坐标系XOY，全局坐标系的坐标原点O为车辆停在理想停靠位置时的后轴中点，车辆中轴线为X轴，方向向前，车辆后轴为Y轴，方向指向左侧，航向角从X轴起，逆时针方向为正；

7)计算第三泊车段为圆弧，计算方法如下：以Y正半轴上与坐标原点O距离为R₁的点为圆心、以R₁为半径、以θ为圆心角作圆弧其中，O为全局坐标系的坐标原点，C点坐标为：

8)计算第二泊车段为直线段，计算方法如下：以C点为切点，作圆弧的切线切线长度为L_CB，B点坐标为：

9)计算第一泊车段为曲线段，计算方法如下：与相切，切点为B点，A点坐标为：x_A＝L_p+L_car，其中，L_car＝L+L_f+L_r，K、a和b满足如下关系：

10)第一泊车段第二泊车段和第三泊车段为组成的路径即为完整的平行泊车路径，A为起点，O为终点。

进一步地，上述步骤1.3)中，待泊车辆最小转弯半径R_min的计算公式如下：

进一步地，上述步骤1.4)中，所述车辆一次泊车成功所需最小库位长度L_Pmin通过仿真确定，并且最小库位长度L_Pmin必须满足在整个泊车过程中车辆上任何一点在任何时刻均与障碍物的距离必须大于或等于安全距离阈值ΔS。

进一步地，上述步骤5)中，车辆理想最终停靠位置必须满足如下要求：车辆前端距离泊车位前边界必须不小于安全距离阈值ΔS，车辆后端距离泊车位边后界必须不小于安全距离阈值ΔS，车辆左侧边界与泊车位左侧边界重合。

进一步地，所述步骤7)中，R₁的取值必须满足R₁≥R_min。

本发明的有益效果在于：本发明实现了在较小库位长度和较小停车区域横向空间的条件下获得较平滑的路径，仅需修改3个参数即可实现路径的修改，易于在不同车型之间移植；规划的路径前段平缓，利于车辆跟踪控制，末端曲率大，能适应较小库位；本规划路径同时兼顾利于跟踪和能停进较小库位的要求。

附图说明

图1泊车路径示意图。

图2泊车路径示意图。

图3安全距离要求图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，需要指出的是，下面仅以一种最优化的技术方案对本发明的技术方案以及设计原理进行详细阐述，但本发明的保护范围并不限于此。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

一种平行泊车路径规划方法，包括以下步骤：

1)***初始化

1.1)根据待泊车辆具体车型确定待泊车辆几何参数，包括车辆轴距L、车辆宽度W、车辆前悬长度L_f、车辆后悬长度L_r、最大前轮转角δ_max；

1.2)为保护汽车性能，应尽量避免汽车方向盘处于最大转角，设定安全系数γ，安全距离阈值ΔS；本实施例中，安全系数γ的取值为1.1；安全距离阈值ΔS＝0.3m；

1.3)根据待泊车辆最大前轮转角δ_max、车辆轴距L，利用阿克曼转向机构原理计算待泊车辆最小转弯半径R_min，其中，计算公式如下：

在本实施例中，车辆最大前轮转角δ_max＝39.67°、轴距L＝2.807m，车辆最小转弯半径为R_min＝3.855m。

1.4)根据待泊车辆最小转弯半径、轴距、前悬、后悬及车宽，通过仿真确定车辆一次泊车成功所需最小库位长度L_Pmin，其中，最小库位长度L_Pmin必须满足在整个泊车过程中车辆上任何一点在任何时刻均与障碍物至少保持安全距离阈值ΔS；所述安全距离阈值如图3所示，所述具体仿真方法如图1所示：

a.假设待泊车辆在停车位内且后边界与障碍物2相距正好为安全距离ΔS。

b.待泊车辆前轮转到最大转角往外行驶，待泊车辆顶点VD离障碍物1最近时为ΔS且其他顶点与障碍物1在任意时刻的距离不小于ΔS，

c.则L_pmin为待泊车辆所需最小库位长度。

在本实施例中，车辆前悬和后悬均为0.912m、车宽为1.893m，车辆一次泊车成功所需最小库位长度L_Pmin＝6.9m。

2)初始化泊车路径参数表，通过仿真的方式获得待泊车辆在不同泊车位长度L_p的情况下对应的泊车路径参数R₁、θ、L_CB，并以表的形式存入内存，如表1所示，其中，仿真必须遵循以下要求：

a.保证车辆一次性倒车到位置(5)且在泊车过程中，任何时刻车辆上的任何一点与障碍物的距离不得小于ΔS；

b.泊车过程中，在保证安全的前提下，车辆尽可能靠近障碍物1；

表1泊车路径参数表

3)实时获取泊车位长度，泊车***利用超声波雷达、激光雷达、视觉传感器以及毫米波雷达等传感器探测获取水平泊车位长度L_p，若L_P≥L_Pmin转下一步，否则寻找下一个车位转步骤3)；

4)根据泊车路径参数表，得到与泊车位长度L_p对应的泊车路径参数R₁、θ、L_CB的取值；

5)确定待泊车辆的理想停靠位置，车辆理想最终停靠位置必须满足如下要求：

a.车辆前端距离泊车位前边界必须不小于ΔS；

b.车辆后端距离泊车位边后界必须不小于ΔS；

c.车辆左侧边界与泊车位左侧边界重合。

在本具体实施中，如图2所示，标号5所指为车辆理想最终停靠位置；

6)建立环境全局坐标系XOY，如图2所示，全局坐标系的坐标原点O为车辆停在理想最终停靠位置时的后轴中点，车辆中轴线为X轴，方向向前，车辆后轴为Y轴，方向指向左侧，航向角从X轴起，逆时针方向为正；

7)计算第三泊车段，方法如下：以O₁为原点，R₁为半径做圆弧(15)，如图2所示，其中O₁在Y轴的正半轴上，O点与轴相切，角∠OO₁C大小为θ，C点坐标为：

其中R₁的取值必须满足R₁≥R_min，在本实施例中取R₁＝R_min；

8)计算第二泊车段，方法如下：作圆弧(15)的切线(20)，切点为C点，长度为L_CB，线段与轴所成夹角大小为θ，B点坐标为：

9)计算第一泊车段，方法如下：作曲线(25)，与相切，切点为B点。曲线满足如下方程：

上述公式中，为自然对数的底，K、a和b为常数。

进一步地，对上式求导，得

进一步地，对上式求导，得

进一步地，第一泊车段曲线f(x,y)的曲率半径为

进一步地，由于第一泊车段与第二泊车段相切且第二泊车段为直线，则第一泊车段在B点时的曲率为0或曲率半径趋于无穷大，则在B点时，可得：

进一步地，x_B、y_B可由步骤8)计算出来，θ为已知的泊车路径参数，则第一泊车段的参数a、b和K可由上式计算出来。

进一步地，第一泊车段仅取B点之后部分。

进一步地，自车车身总长为L_car＝L+L_f+L_r，根据泊车经验，取A点坐标为：

x_A＝L_p+L_car，则

10)第一泊车段、第二泊车段和第三泊车段组成的路径即为完整的平行泊车路径，A为起点，O为终点。

Claims (5)

1.一种平行泊车路径规划方法，其特征在于包括如下步骤：

1)***初始化，包括如下：

1.1)确定待泊车辆几何参数，待泊车辆几何参数由待泊车辆具体车型确定，包括车辆轴距L、车辆宽度W、车辆前悬长度L_f、车辆后悬长度L_r、最大前轮转角δ_max；

1.2)设定安全系数γ和安全距离阈值ΔS；

1.3)计算待泊车辆最小转弯半径R_min；

1.4)确定车辆一次泊车成功所需最小库位长度L_Pmin；

2)创建泊车路径参数表，泊车路径参数表用于记录待泊车辆在不同泊车位长度L_p的情况下对应的泊车路径参数，包括R₁、θ、L_CB；

3)实时获取泊车位长度L_p，泊车***利用超声波雷达、激光雷达、视觉传感器以及毫米波雷达探测获取水平泊车位长度L_p，若L_P≥L_Pmin转下一步，否则寻找下一个泊车位转步骤3)；

4)根据泊车路径参数表，得到与泊车位长度L_p对应的泊车路径参数R₁、θ、L_CB的取值；

5)确定待泊车辆的理想停靠位置；

6)建立环境全局坐标系XOY，全局坐标系的坐标原点O为车辆停在理想停靠位置时的后轴中点，车辆中轴线为X轴，方向向前，车辆后轴为Y轴，方向指向左侧，航向角从X轴起，逆时针方向为正；

7)计算第三泊车段 为圆弧，计算方法如下：以Y正半轴上与坐标原点O距离为R₁的点为圆心、以R₁为半径、以θ为圆心角作圆弧其中，O为全局坐标系的坐标原点，C点坐标为：

8)计算第二泊车段 为直线段，计算方法如下：以C点为切点，作圆弧的切线切线长度为L_CB，B点坐标为：

9)计算第一泊车段 为曲线段，计算方法如下：与相切，切点为B点，A点坐标为：x_A＝L_p+L_car，其中，L_car＝L+L_f+L_r，K、a和b满足如下关系：

10)第一泊车段第二泊车段和第三泊车段组成的路径即为完整的平行泊车路径，A为起点，O为终点。

2.根据权利要求1所述的平行泊车路径规划方法，其特征在于，所述步骤1.3)中，待泊车辆最小转弯半径R_min，的计算公式如下：

3.根据权利要求1所述的平行泊车路径规划方法，其特征在于，所述步骤1.4)中，车辆一次泊车成功所需最小库位长度L_Pmin通过仿真确定，并且最小库位长度L_Pmin必须满足在整个泊车过程中车辆上任何一点在任何时刻与障碍物的距离必须大于或等于安全距离阈值ΔS。

4.根据权利要求1所述的平行泊车路径规划方法，其特征在于，所述步骤5)中，车辆理想停靠位置必须满足如下要求：车辆前端距离泊车位前边界必须不小于安全距离阈值ΔS，车辆后端距离泊车位边后界必须不小于安全距离阈值ΔS，车辆左侧边界与泊车位左侧边界重合。

5.根据权利要求1所述的平行泊车路径规划方法，其特征在于，所述步骤7)中，R₁的取值必须满足R₁≥R_min。