CN112172791B - 基于路径曲率的自动泊车速度规划方法、设备及存储设备 - Google Patents

基于路径曲率的自动泊车速度规划方法、设备及存储设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于路径曲率的自动泊车速度规划方法、设备及存储设备，根据获取的泊车路径的曲率和弧长信息，将整个泊车路径划分为若干区间，该若干区间包括第一直行段、回旋曲率段、固定圆弧段和第二直行段；针对每个区间，通过公式计算方向盘角速度变化关联速度、偏航角变化关联速度和横向加速度变化关联速度，并比较大小，得到最小的关联速度，即车辆在对应区间的规划速度。一种基于路径曲率的自动泊车速度规划设备及存储设备，用于实现基于路径曲率的自动泊车速度规划方法。本发明的有益效果是：通过把规划路径分类综合考虑方向盘角速度上限、偏航角变化上限、横向加速度上限来规划车速，提高了泊车转弯过程中的舒适性和平稳性。

Description

基于路径曲率的自动泊车速度规划方法、设备及存储设备
技术领域
本发明涉及自动泊车领域，尤其涉及一种基于路径曲率的自动泊车速度规划方法、设备及存储设备。
背景技术
自动泊车功能的核心包括传感器数据的感知、融合、决策规划、控制等部分。其中，控制是自动泊车效果的直接体现，车速的平稳变化是舒适性的重要因素。
自动泊车速度规划影响泊车的舒适性，现有的泊车速度基本使用匀速与线性增减结合的方式对速度进行规划，既泊车开始和结束使用线性递增和递减，泊车路径的中间段使用固定车速，这样规划的车速在车辆转弯时，一般会出现方向盘转动不及时、车身偏航角变化过大、横向加速度过大的现象，导致泊车转弯过程的舒适性和平稳性不足，严重时甚至还会影响车内外人员的人身安全。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于路径曲率的自动泊车速度规划方法、设备及存储设备，一种基于路径曲率的自动泊车速度规划方法，主要包括以下步骤：
S1：根据获取的泊车路径的曲率和弧长信息，将整个泊车路径划分为若干区间，该若干区间包括第一直行段、回旋曲率段、固定圆弧段和第二直行段；
S2：根据公式
Figure GDA0003126818360000011
计算得到每个区间的方向盘角速度变化关联速度；其中，Vlim-str表示方向盘角速度变化关联速度，
Figure GDA0003126818360000012
表示方向盘角速度变化的上限值，ρ表示区间内直线或曲线对应的曲率，L表示区间内直线或曲线对应的弧长，Δρ表示曲率的变化，ΔL表示弧长的变化，
Figure GDA0003126818360000013
表示方向盘转角变化对曲率的倒数；
S3：根据公式
Figure GDA0003126818360000021
计算得到每个区间的偏航角变化关联速度；其中，Vlim-yaw表示偏航角变化关联速度；Yawrateref表示偏航角变化的上限值，
S4：根据公式
Figure GDA0003126818360000022
计算得到每个区间的横向加速度变化关联速度；其中，Vlim-Ay表示横向加速度变化关联速度，Ayref表示横加速度的上限值；
S5：针对每个区间，比较方向盘角速度变化关联速度、偏航角变化关联速度和横向加速度变化关联速度的大小，得到最小的关联速度，该最小的关联速度即车辆在对应区间的规划速度。
进一步地，所述回旋曲率段包括以固定曲率变化率增大的第一回旋曲率段和以固定曲率变化率减小的第二回旋曲率段。
进一步地，车辆在第一直行段行驶时，该车辆还没有打方向盘，处于直行状态。
进一步地，车辆在第一回旋曲率段行驶时，开始打方向盘，处于转弯状态，曲率渐渐增大。
进一步地，车辆在第二回旋曲率段行驶时，开始回方向盘，处于转弯状态，曲率渐渐变小。
进一步地，车辆在固定圆弧段行驶时，保持曲率不变。
进一步地，车辆在第二直行段行驶时，方向盘回正，保持直行，直至停止。
一种存储设备，所述存储设备存储指令及数据用于实现一种基于路径曲率的自动泊车速度规划方法。
一种基于路径曲率的自动泊车速度规划设备，包括：处理器及存储设备；所述处理器加载并执行所述存储设备中的指令及数据用于实现一种基于路径曲率的自动泊车速度规划方法。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：通过把规划路径分类综合考虑方向盘角速度上限、偏航角变化上限、横向加速度上限来规划车速，提高了泊车转弯过程中的舒适性和平稳性。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例中一种基于路径曲率的自动泊车速度规划方法的流程图；
图2是本发明实施例中通过曲率和弧长分区间示意图；
图3是本发明实施例中硬件设备工作的示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
本发明的实施例提供了一种基于路径曲率的自动泊车速度规划方法、设备及存储设备。自动泊车***包括感知模块、规划模块、控制模块，所述感知模块用于识别泊车的最终停车框终点，所述规划模块根据起点和最终停车框终点规划出包括弧长信息及曲率信息的路径，所述控制模块根据路径规划出车速，并下发刹车、加速、转向的指令让车辆按照规划的轨迹行驶。
请参考图1，图1是本发明实施例中一种基于路径曲率的自动泊车速度规划方法的流程图，具体包括如下步骤：
S1：如图2所示，根据获取的泊车路径的曲率和弧长信息，将整个泊车路径划分为5个区间，横坐标表示弧长信息，纵坐标表示曲率信息，第1区间为第一直行段，第2区间为以固定曲率变化率增大的第一回旋曲率段，第3区间为固定圆弧段，第4区间为以固定曲率变化率减小的第二回旋曲率段，第5区间为第二直行段；5个区间的区分依据为：第2-4区间的曲率的绝对值大于0，第2区间和第4区间的曲率变化率大于0；
S2：根据公式
Figure GDA0003126818360000031
计算得到每个区间的方向盘角速度变化关联速度；其中，Vlim-str表示方向盘角速度变化关联速度，
Figure GDA0003126818360000032
表示方向盘角速度变化的上限值，ρ表示区间内直线或曲线对应的曲率，L表示区间内直线或曲线对应的弧长，Δρ表示曲率的变化，ΔL表示弧长的变化，
Figure GDA0003126818360000033
表示方向盘转角变化对曲率的倒数；
S3：根据公式
Figure GDA0003126818360000041
计算得到每个区间的偏航角变化关联速度；其中，Vlim-yaw表示偏航角变化关联速度；Yawrateref表示偏航角变化的上限值，
S4：根据公式
Figure GDA0003126818360000042
计算得到每个区间的横向加速度变化关联速度；其中，Vlim-Ay表示横向加速度变化关联速度，Ayref表示横加速度的上限值；
S5：针对每个区间，比较方向盘角速度变化关联速度、偏航角变化关联速度和横向加速度变化关联速度的大小，即通过公式Vlim＝min(Vlim-str,Vlim-yaw,Vlim-Ay)，得到最小的关联速度，该最小的关联速度即车辆在对应区间的规划速度。
如表1所示，对5个区间中的每一个区间的方向盘角速度变化关联速度、偏航角变化关联速度和横向加速度变化关联速度分别进行求取，以得到每个区间对应的规划速度。
Figure GDA0003126818360000043
上表1中的Vmax表示按照车辆设计要求，整个泊车过程中的所能行驶的最大速度。
请参见图3，图3是本发明实施例的硬件设备工作示意图，所述硬件设备具体包括：一种基于路径曲率的自动泊车速度规划设备401、处理器402及存储设备403。
一种基于路径曲率的自动泊车速度规划设备401：所述一种基于路径曲率的自动泊车速度规划设备401实现所述一种基于路径曲率的自动泊车速度规划方法。
处理器402：所述处理器402加载并执行所述存储设备403中的指令及数据用于实现所述一种基于路径曲率的自动泊车速度规划方法。
存储设备403：所述存储设备403存储指令及数据；所述存储设备403用于实现所述一种基于路径曲率的自动泊车速度规划方法。
本发明的有益效果是：通过把规划路径分类综合考虑方向盘角速度上限、偏航角变化上限、横向加速度上限来规划车速，提高了泊车转弯过程中的舒适性和平稳性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (9)

1.一种基于路径曲率的自动泊车速度规划方法，自动泊车***包括感知模块、规划模块、控制模块，所述感知模块用于识别泊车的最终停车框终点，所述规划模块根据起点和最终停车框终点规划出包括弧长信息及曲率信息的路径，所述控制模块根据路径规划出车速，并下发刹车、加速、转向的指令让车辆按照规划的轨迹行驶；其特征在于：包括以下步骤：
S1：根据获取的泊车路径的曲率和弧长信息，将整个泊车路径划分为若干区间，该若干区间包括第一直行段、回旋曲率段、固定圆弧段和第二直行段；
S2：根据公式
Figure FDA0003126818350000011
计算得到每个区间的方向盘角速度变化关联速度；其中，Vlim-str表示方向盘角速度变化关联速度，
Figure FDA0003126818350000012
表示方向盘角速度变化的上限值，δstr表示当前采样时刻的方向盘转角，ρ表示区间内直线或曲线对应的曲率，L表示区间内直线或曲线对应的弧长，Δρ表示曲率的变化，ΔL表示弧长的变化，
Figure FDA0003126818350000013
表示方向盘转角变化对曲率的倒数；
S3：根据公式
Figure FDA0003126818350000014
计算得到每个区间的偏航角变化关联速度；其中，Vlim-yaw表示偏航角变化关联速度；Yawrateref表示偏航角变化的上限值，
S4：根据公式
Figure FDA0003126818350000015
计算得到每个区间的横向加速度变化关联速度；其中，Vlim-Ay表示横向加速度变化关联速度，Ayref表示横加速度的上限值；
S5：针对每个区间，比较方向盘角速度变化关联速度、偏航角变化关联速度和横向加速度变化关联速度的大小，得到最小的关联速度，该最小的关联速度即车辆在对应区间的规划速度。
2.如权利要求1所述的一种基于路径曲率的自动泊车速度规划方法，其特征在于：所述回旋曲率段包括以固定曲率变化率增大的第一回旋曲率段和以固定曲率变化率减小的第二回旋曲率段。
3.如权利要求1所述的一种基于路径曲率的自动泊车速度规划方法，其特征在于：车辆在第一直行段行驶时，该车辆还没有打方向盘，处于直行状态。
4.如权利要求2所述的一种基于路径曲率的自动泊车速度规划方法，其特征在于：车辆在第一回旋曲率段行驶时，开始打方向盘，处于转弯状态，曲率渐渐增大。
5.如权利要求2所述的一种基于路径曲率的自动泊车速度规划方法，其特征在于：车辆在第二回旋曲率段行驶时，开始回方向盘，处于转弯状态，曲率渐渐变小。
6.如权利要求1所述的一种基于路径曲率的自动泊车速度规划方法，其特征在于：车辆在固定圆弧段行驶时，保持曲率不变。
7.如权利要求1所述的一种基于路径曲率的自动泊车速度规划方法，其特征在于：车辆在第二直行段行驶时，方向盘回正，保持直行，直至停止。
8.一种存储设备，其特征在于：所述存储设备存储指令及数据用于实现权利要求1～7任一项所述的基于路径曲率的自动泊车速度规划方法。
9.一种基于路径曲率的自动泊车速度规划设备，其特征在于：包括：处理器及存储设备；所述处理器加载并执行所述存储设备中的指令及数据用于实现权利要求1～7任一项所述的基于路径曲率的自动泊车速度规划方法。
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