CN112208518B - 一种泊车路径自动规划方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及泊车技术领域，提供一种泊车路径自动规划方法，采集当前车位的第一环境信息，根据第一环境信息将当前车位作为泊车路径的规划基点，建立泊车坐标系；根据泊车坐标系的区域划分以及位置数据化可快速地确定车位是否满足泊车条件；根据预设距离阈值计算所述相邻车位上的目标停车位置，可获取车辆的最佳停车区域，从而在根本上避免在停车入库时出现车辆刮擦和碰撞的风险；在当前车位不可用时，以车辆的当前位置重新规划进入相邻车位的泊车路径，可提高驾驶员的泊车效率。

Description

一种泊车路径自动规划方法
技术领域
本发明涉及泊车技术领域，尤其涉及一种泊车路径自动规划方法。
背景技术
自动泊车***，意为不用人工干预、可自动停车入位的***。在现有技术中，自动泊车***将采集到的图像数据及周围物体距车身的距离数据，通过数据线传输给中央处理器进行分析处理，得出汽车的当前位置、目标位置以及周围的环境参数，并依据上述参数做出自动泊车策略(规划出泊车路径和行车操作)，并将其转换成电信号输出到车辆策略控制***，控制车辆策略控制系依据指令进行相关操作，例如对汽车的行驶角度、方向及动力支援方面的操控。
现有车载泊车辅助***只能识别当前车位的障碍物信息，例如提供障碍物到车身的距离信息；但无法在有障碍物出现在泊车路径上时，自动地重新进行泊车路径的规划，而是需要驾驶员将车辆开出当前停车位，进入车道并主动选定车位后才能够再次进行泊车路径的规划，耗时、耗力，泊车效率较低。
发明内容
本发明提供一种泊车路径自动规划方法，解决了现有技术无法在车位上障碍物时，自动地规划出最优的泊车路径，即现有泊车技术效率较低的技术问题。
为解决以上技术问题，本发明提供一种泊车路径自动规划方法，包括步骤：
S1、采集当前车位的第一环境信息，建立泊车坐标系；
S2、根据所述第一环境信息判断所述当前车位是否满足泊车条件，若不满足则采集相邻车位的第二环境信息；
S3、当判断到所述相邻车位满足泊车条件时，则根据预设距离阈值计算所述相邻车位上的目标停车位置，并结合车辆的当前位置重新规划泊车路径。
本基础方案采集当前车位的第一环境信息，根据第一环境信息将当前车位作为泊车路径的规划基点，建立泊车坐标系；根据泊车坐标系的区域划分以及位置数据化可快速地确定车位是否满足泊车条件；根据预设距离阈值计算所述相邻车位上的目标停车位置，可获取车辆的最佳停车区域，从而在根本上避免在停车入库时出现车辆刮擦和碰撞的风险；在当前车位不可用时，以车辆的当前位置重新规划进入相邻车位的泊车路径，可提高驾驶员的泊车效率。
在进一步的实施方案中，所述步骤S1包括步骤：
S11、当检测到车辆的倒车信号时，采集当前车位的第一环境信息，识别出对应于所述当前车位的车位线；
S12、以所述车位线上的一顶点为原点，以平行于所述当前车位的宽度的方向建立横轴，以平行于所述当前车位的长度的方向建立纵轴，建立泊车坐标系。
本方案采集车辆的倒车信号，作为泊车路径规划的启动信号，在车辆倒车入库的第一时间进行环境信息的捕捉；参考当前车位的车位线的划分，以平行于所述当前车位的宽度的方向建立横轴，以平行于所述当前车位的长度的方向建立纵轴，结合实际环境建立泊车坐标系，更加真实地反应当前环境。
在进一步的实施方案中，所述步骤S2包括步骤：
S21、根据所述第一环境信息判断所述当前车位上是否存在障碍物；
S22、当判断到所述障碍物不满足可用条件时，则确定所述当前车位不满足泊车条件；
S23、控制所述车辆到到达第一预设位置，并采集相邻车位的第二环境信息。
所述泊车条件为，车位上不存在障碍物或者所述车位上的所述障碍物满足所述可用条件；
所述可用条件为，所述障碍物的高度低于预设高度阈值或处于预设范围之外；所述预设范围为，与所述车位线的左侧、右侧以及后侧的距离均大于或等于所述预设距离阈值的车位中间区域。
本方案依次判断障碍物的存在与否、障碍物的高度与区域信息是否满足可用条件，可精准地确定当前车位的可用性，在障碍物不影响车辆停放时，有效地停放车辆，进一步地节省程序运行资源。
在进一步的实施方案中，所述步骤S3包括步骤：
S31、根据所述第二环境信息确定所述相邻车位满足所述泊车条件时，根据预设距离阈值计算所述相邻车位上的目标停车位置；
S32、分别以所述第一预设位置、所述目标停车位置为起点、终点，规划得到对应的泊车路径。
本方案根据预设距离阈值计算所述相邻车位上的目标停车位置，可直接确定最佳的车辆停放位置，分别以所述第一预设位置、所述目标停车位置为起点、终点，可规划得到距离最短、用时最短的最优泊车路径。
在进一步的实施方案中，所述步骤S32包括步骤：
S321、控制所述车辆前进到达第二预设位置，在所述第二预设位置上的所述车辆的后轴与X轴重合；
S322、当所述相邻车位为左侧车位时，控制所述车辆以右侧后轮为定点，向右旋转第一预设角度；当所述相邻车位为右侧车位时，控制所述车辆以左侧后轮为定点，向左旋转第一预设角度；
S323、控制所述车辆直线行驶至第三预设位置，在所述第三预设位置上的所述车辆的定点车轮与Y轴相交；
S324、控制所述车辆以第二预设角度转动，直至所述定点车轮与所述当前车位的所述障碍物位于同一水平位置；
S325、以所述目标停车位置为终点，控制所述车辆直线倒车。
本方案将直线前进到车辆的后轴与X轴重合的位置设为第二预设位置，建立第二个参考基点，根据不同的相邻车位选择左侧或右侧的后轮划分不同的转向定点，定向旋转第一预设角度，在直线行驶至车位的交界处后，以障碍物的纵坐标为参考，将车辆回正，最后直线倒车将车辆停放至所述目标停车位置；本方案泊车操作简单、泊车路径距离较短，从而可缩短泊车时间。
在进一步的实施方案中，所述第二预设角度的计算步骤包括：
a、根据所述定点车轮在第二预设位置的第一坐标与所述第一预设角度，获取所述定点车轮在所述第三预设位置上的第二坐标；
b、根据所述第二坐标计算所述车辆的后轴中心点的第一定位坐标；
c、根据所述障碍物的纵坐标和所述预设距离阈值，获取所述后轴中心点的第二定位坐标；
d、以所述第一定位坐标和所述第二定位坐标分别作为所述第二预设角度的起点和终点，结合最小转弯半径计算对应的角度值。
在进一步的实施方案中，在所述步骤d中，所述角度值的计算公式如下：
Figure BDA0002705620780000041
其中，θ为所述第二预设角度，(xH，yH)、(xK，yK)为分别为所述后轴中心点的所述第一定位坐标、所述第二定位坐标，Rmin为所述车辆的所述最小转弯半径。
本方案根据车辆在第二预设位置的坐标信息，结合第一预设角度、所述障碍物的纵坐标和所述预设距离阈值，依次计算得到第一定位坐标、第二定位坐标，考虑到车辆在最低稳定车速转向行驶的最小转弯半径Rmin，有针对性地计算出车辆在第二预设位置上的回正角度(即第二预设角度)。
在进一步的实施方案中，所述目标停车位置为：所述车辆一侧及其后轴与所述车位线之间的距离为所述预设距离阈值。
在进一步的实施方案中，用于采集所述第一环境信息、所述第二环境信息的采集装置包括测距组件和图像获取组件；所述测距组件包括毫米波雷达；所述图像获取组件包括摄像头。
本方案设置图像获取组件获取的车位上的环境图像，经过图像处理后生成泊车坐标系；在车辆后侧设置测距组件，可对车位上障碍物的高度及其与车辆的距离进行精准的探测，结合泊车坐标系可进一步地对障碍物进行精准定位。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种泊车路径自动规划方法的工作流程图图；
图2是本发明实施例提供的毫米波雷达的探测示意图；
图3是本发明实施例提供的车辆尺寸示意图；
图4是本发明实施例提供的泊车坐标系示意图；
图5是本发明实施例提供的步骤S321～步骤S322中的车辆转动路线示意图；
图6是本发明实施例提供的步骤S323中的车辆直线行驶路线示意图；
图7是本发明实施例提供的步骤S324中车辆进入相邻车位的路线示意图；
图8是本发明实施例提供的车辆的最终停车示意图。
具体实施方式
下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本发明的限定，包括附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制，因为在不脱离本发明精神和范围基础上，可以对本发明进行许多改变。
本发明实施例提供的一种泊车路径自动规划方法，如图1所示，在本实施例中，包括步骤S1～S3：
S1、采集当前车位的第一环境信息，建立泊车坐标系，包括步骤S11～S12：
S11、当检测到车辆的倒车信号时，采集当前车位的第一环境信息，识别出对应于当前车位的车位线；
S12、以车位线上的一顶点为原点，以平行于当前车位的宽度的方向建立横轴，以平行于当前车位的长度的方向建立纵轴，建立泊车坐标系。
其中，环境信息(第一环境信息、第二环境信息)至少包括对应车位的车位线信息和障碍物信息。
参见图3、图4，在本实施例中，根据相邻车位为左侧车位，预设当前车位的左顶点为原点O，以前端横向车位线延伸方向建立X轴，以左侧纵向车位线延伸方向建立Y轴。同时，预设车位的长度为L、宽度为W，车辆前后轮的轴间距为L1、轮间距为W1、前悬长度为L2、后悬长度为L3；预设距离阈值为d1，车辆与纵向车位线的间距为d2，车轮到车身边缘的横向距离为d3；S1、S2分别代表当前车位和左侧车位上的障碍物。
本实施例采集车辆的倒车信号，作为泊车路径规划的启动信号，在车辆倒车入库的第一时间进行环境信息的捕捉；参考当前车位的车位线的划分，以平行于当前车位的宽度的方向建立横轴，以平行于当前车位的长度的方向建立纵轴，结合实际环境建立泊车坐标系，更加真实地反应当前环境。
S2、根据第一环境信息判断当前车位是否满足泊车条件，若不满足则采集相邻车位的第二环境信息，包括步骤S21～S23：
S21、根据第一环境信息判断当前车位上是否存在障碍物；
S22、当判断到障碍物不满足可用条件时，则确定当前车位不满足泊车条件；
S23、控制车辆到到达第一预设位置，并采集相邻车位的第二环境信息。
泊车条件为，车位上不存在障碍物或者车位上的障碍物满足可用条件；
可用条件为，障碍物的高度低于预设高度阈值或处于预设范围之外；预设范围为，与车位线的左侧、右侧以及后侧的距离均大于或等于预设距离阈值d1的车位中间区域。
在本实施例中，障碍物是否处于预设范围内判断公式如下：
Figure BDA0002705620780000061
其中，(xs，ys)为障碍物在泊车坐标系XOY的坐标，d1为预设距离阈值，d2为车辆到纵向车位线(Y轴)的最近距离，W为当前车位的宽度，L为当前车位的长度。
当障碍物的坐标满足公式(1)时，则代表障碍物处于预设范围内，反之则相反。
本实施例依次判断障碍物的存在与否、障碍物的高度与区域信息是否满足可用条件，可精准地确定当前车位的可用性，在障碍物不影响车辆停放时，有效地停放车辆，进一步地节省程序运行资源。
S3、当判断到相邻车位满足泊车条件时，则根据预设距离阈值d1计算相邻车位上的目标停车位置，并结合车辆的当前位置重新规划泊车路径。
在本实施例中，目标停车位置为：车辆一侧及其后轴与车位线之间的距离为预设距离阈值d1。
在本实施例中，步骤S3具体包括步骤S31～S32：
S31、根据第二环境信息确定相邻车位满足泊车条件时，根据预设距离阈值d1计算相邻车位上的目标停车位置；
S32、分别以第一预设位置、目标停车位置为起点、终点，规划得到对应的泊车路径，包括步骤S321～S325：
S321、控制车辆前进到达第二预设位置，在第二预设位置上的车辆的后轴与X轴重合；
S322、当相邻车位为左侧车位时，控制车辆以右侧后轮为定点，向右旋转第一预设角度；当相邻车位为右侧车位时，控制车辆以左侧后轮为定点，向左旋转第一预设角度；
S323、控制车辆直线行驶至第三预设位置，在第三预设位置上的车辆的定点车轮与Y轴相交；
S324、控制车辆以第二预设角度转动，直至定点车轮与当前车位的障碍物位于同一水平位置；
其中，第二预设角度的计算步骤包括：
a、根据定点车轮在第二预设位置的第一坐标与第一预设角度，获取定点车轮在第三预设位置上的第二坐标；
b、根据第二坐标计算车辆的后轴中心点的第一定位坐标；
c、根据障碍物的纵坐标和预设距离阈值d1，获取后轴中心点的第二定位坐标；
d、以第一定位坐标和第二定位坐标分别作为第二预设角度的起点和终点，结合最小转弯半径计算对应的角度值。
角度值的计算公式如下：
Figure BDA0002705620780000081
其中，θ为第二预设角度，(xH，yH)、(xK，yK)为分别为后轴中心点的第一定位坐标、第二定位坐标，Rmin为车辆的最小转弯半径。
S325、以目标停车位置为终点，控制车辆直线倒车。
本实施例：
根据预设距离阈值d1计算相邻车位上的目标停车位置，可直接确定最佳的车辆停放位置，分别以第一预设位置、目标停车位置为起点、终点，可规划得到距离最短、用时最短的最优泊车路径。
将直线前进到车辆的后轴与X轴重合的位置设为第二预设位置，建立第二个参考基点，根据不同的相邻车位选择左侧或右侧的后轮划分不同的转向定点，定向旋转第一预设角度，在直线行驶至车位的交界处后，以障碍物的纵坐标为参考，将车辆回正，最后直线倒车将车辆停放至目标停车位置；本方案泊车操作简单、泊车路径距离较短，从而可缩短泊车时间。
根据车辆在第二预设位置的坐标信息，结合第一预设角度、障碍物的纵坐标和预设距离阈值d1，依次计算得到第一定位坐标、第二定位坐标，考虑到车辆在最低稳定车速转向行驶的最小转弯半径Rmin，有针对性地计算出车辆在第二预设位置上的回正角度(即第二预设角度)。
在本实施例中，参见图2，用于采集第一环境信息、第二环境信息的采集装置包括测距组件和图像获取组件；测距组件包括毫米波雷达；图像获取组件包括摄像头。优选地，采用3个毫米波雷达和至少2个摄像头进行数据采集，将3个毫米波雷达(O10、O20、O30)均匀地安装在车尾，将2个摄像头分别安装在左、右外后视镜位置。
本实施例设置图像获取组件获取的车位上的环境图像，经过图像处理后生成泊车坐标系；在车辆后侧设置测距组件，可对车位上障碍物的高度及其与车辆的距离进行精准的探测，结合泊车坐标系可进一步地对障碍物进行精准定位。
在本发明实施例中，参见图4～图8，(A、B、C、H、K分别代表不同停车位置的车辆的后轴中心点坐标)以左侧车位可用，当前车位即右侧车位均不可用为例，具体的泊车路径规划过程如下：
当检测到车辆的倒车信号时，驱动摄像头进行图像获取，并在经过数据处理后建立泊车坐标系XOY，同时驱动毫米波雷达进行障碍物探测，当障碍物S1的高度满足预设高度预设值、以及其坐标满足公式(1)时，则代表当前车位不可用。
如此，则开始规划到左侧相邻车位的泊车路径：
第一步、控制车辆倒车行驶直至障碍物S1距离车辆的距离等于预设安全距离阈值d1时(即到达第一预设位置)，控制摄像头、毫米波雷达探测相邻车位，得到右侧相邻车位存在障碍物S2导致车位不可用，仅有左侧相邻车位可用。
第二步、控制车辆向前直线行驶距离P1，直至车辆后轴与坐标系X轴重合，即到达第二预设位置。具体地，可通过摄像头拍摄的图像来识别车辆后轮是否压当前车位前端的车位线(即如图5中的车辆左、右后轮分别与E、F点重合)，来判断车辆后轴与X轴是否重合。
第三步、驱动车辆沿右侧后轮F(第一坐标)定点向右旋转第一预设角度δ后，控制方向盘回正，并直线倒车行驶距离P2(沿着直线l1或直线l2)直至后右轮与坐标系Y轴相交，即到达第三预设位置。其中：
第一预设角度δ为60°，具体数值可根据不同车型进行自定义设定。
第一坐标F的横坐标为，
Figure BDA0002705620780000091
第二坐标G的纵坐标为，yG＝-|OF|*tanα，其中
Figure BDA0002705620780000092
第四步、以O1为圆心控制车辆转动第二预设角度，直至右侧后轮与当前车位的障碍物位于同一水平位置，控制方向盘回正。
车辆后轴中心点的第一定点坐标H为，
Figure BDA0002705620780000093
Figure BDA0002705620780000094
车辆后轴中心点的第二定点坐标K为，
Figure BDA0002705620780000095
yK＝yS；
将第一定点坐标H与第二定点坐标K的坐标代入公式(2)即可得到第二预设角度。
第五步、车辆直线倒车行驶至目标停车位置，即车辆后轴中心点与D点重合，如此完成本次倒车入库。
由上可得，目标停车位置D的坐标为，
Figure BDA0002705620780000101
yD＝-L+L3+d1；而车辆直线倒车的距离为，dKD＝|yD-yS|。
同理，当检测到右侧相邻车位可用时，其原理与上述左侧相邻车位的泊车路径规划算法类似，因此，不再赘述。
本发明实施例采集当前车位的第一环境信息，根据第一环境信息将当前车位作为泊车路径的规划基点，建立泊车坐标系；根据泊车坐标系的区域划分以及位置数据化可快速地确定车位是否满足泊车条件；根据预设距离阈值d1计算相邻车位上的目标停车位置，可获取车辆的最佳停车区域，从而在根本上避免在停车入库时出现车辆刮擦和碰撞的风险；在当前车位不可用时，以车辆的当前位置重新规划进入相邻车位的泊车路径，可提高驾驶员的泊车效率。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种泊车路径自动规划方法，其特征在于，包括步骤：
S1、采集当前车位的第一环境信息，建立泊车坐标系；
S2、根据所述第一环境信息判断所述当前车位是否满足泊车条件，若不满足则采集相邻车位的第二环境信息；
S3、当判断到所述相邻车位满足泊车条件时，则根据预设距离阈值计算所述相邻车位上的目标停车位置，并结合车辆的当前位置重新规划泊车路径；
所述步骤S2包括步骤：
S21、根据所述第一环境信息判断所述当前车位上是否存在障碍物；
S22、当判断到所述障碍物不满足可用条件时，则确定所述当前车位不满足泊车条件；
S23、控制所述车辆到到达第一预设位置，并采集相邻车位的第二环境信息；
所述步骤S3包括步骤：
S31、根据所述第二环境信息确定所述相邻车位满足所述泊车条件时，根据预设距离阈值计算所述相邻车位上的目标停车位置；
S32、分别以所述第一预设位置、所述目标停车位置为起点、终点，规划得到对应的泊车路径；
所述步骤S32包括步骤：
S321、控制所述车辆前进到达第二预设位置，在所述第二预设位置上的所述车辆的后轴与X轴重合；
S322、当所述相邻车位为左侧车位时，控制所述车辆以右侧后轮为定点，向右旋转第一预设角度；当所述相邻车位为右侧车位时，控制所述车辆以左侧后轮为定点，向左旋转第一预设角度；
S323、控制所述车辆直线行驶至第三预设位置，在所述第三预设位置上的所述车辆的定点车轮与Y轴相交；
S324、控制所述车辆以第二预设角度转动，直至所述定点车轮与所述当前车位的所述障碍物位于同一水平位置；
S325、以所述目标停车位置为终点，控制所述车辆直线倒车。
2.如权利要求1所述的一种泊车路径自动规划方法，其特征在于，所述步骤S1包括步骤：
S11、当检测到车辆的倒车信号时，采集当前车位的第一环境信息，识别出对应于所述当前车位的车位线；
S12、以所述车位线上的一顶点为原点，以平行于所述当前车位的宽度的方向建立横轴，以平行于所述当前车位的长度的方向建立纵轴，建立泊车坐标系。
3.如权利要求1所述的一种泊车路径自动规划方法，其特征在于，所述第二预设角度的计算步骤包括：
a、根据所述定点车轮在第二预设位置的第一坐标与所述第一预设角度，获取所述定点车轮在所述第三预设位置上的第二坐标；
b、根据所述第二坐标计算所述车辆的后轴中心点的第一定位坐标；
c、根据所述障碍物的纵坐标和所述预设距离阈值，获取所述后轴中心点的第二定位坐标；
d、以所述第一定位坐标和所述第二定位坐标分别作为所述第二预设角度的起点和终点，结合最小转弯半径计算对应的角度值。
4.如权利要求3所述的一种泊车路径自动规划方法，其特征在于，在所述步骤d中，所述角度值的计算公式如下：
Figure FDA0003341689940000021
其中，θ为所述第二预设角度，(xH，yH)、(xK，yK)为分别为所述后轴中心点的所述第一定位坐标、所述第二定位坐标，Rmin为所述车辆的所述最小转弯半径。
5.如权利要求1所述的一种泊车路径自动规划方法，其特征在于：
所述泊车条件为，车位上不存在障碍物或者所述车位上的所述障碍物满足所述可用条件；
所述可用条件为，所述障碍物的高度低于预设高度阈值或处于预设范围之外；所述预设范围为，与所述车位线的左侧、右侧以及后侧的距离均大于或等于所述预设距离阈值的车位中间区域。
6.如权利要求1所述的一种泊车路径自动规划方法，其特征在于，所述目标停车位置为：所述车辆一侧及其后轴与所述车位线之间的距离为所述预设距离阈值。
7.如权利要求1所述的一种泊车路径自动规划方法，其特征在于：用于采集所述第一环境信息、所述第二环境信息的采集装置包括测距组件和图像获取组件；所述测距组件包括毫米波雷达；所述图像获取组件包括摄像头。
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