CN113212424B - 一种车辆及其自动泊车方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种车辆及其自动泊车方法和装置，属于辅助驾驶技术领域。该方法包括：当判断出车辆需要泊车时，获取泊车位的泊车起始点位姿和泊车目标点位姿，并实时获取车辆档位信息，根据车辆档位信息确定车辆定位点；当车辆为前进档时采用车辆前轴中心作为车辆定位点，当车辆为倒档时采用车辆后轴中心作为车辆定位点；结合所述泊车起始点位姿和所述泊车目标点位姿，基于Dubins曲线进行泊车路径规划，当车辆定位点移动到所述泊车起始点时，控制车辆沿规划好的泊车路径行驶完成泊车。该方法在泊车前先基于车辆档位信息确定车辆定位点，使车辆定位点的确定更符合车辆运行情况，能够提升车辆行驶平顺性。
Description
技术领域
本发明涉及一种车辆及其自动泊车方法和装置，属于辅助驾驶技术领域。
背景技术
随着车辆智能化水平的不断提高，高级辅助驾驶技术得到了广泛的研究和应用。车辆可以通过车载传感***感知道路环境、车辆位置和障碍物信息，运用路径规划算法搜索出一条从起始点到目标点的平滑、代价小且无障碍物的路径，并控制车辆的转向和速度，从而到达预定目标点。自动泊车***可以通过一定路径规划算法规划出相应泊车路径，从而使车辆自动地泊车入位。
现有的自动泊车路径规划方法，通常采用车辆后轴中心作为车辆定位点，但是若在车辆处于前进档时仍采用车辆后轴中心作为定位点，会导致车头摆动明显，车辆行驶平顺性差；而且，目前针对垂直车位和水平车位需采用不同的泊车路径规划方法，算法通用性差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车辆及其自动泊车方法和装置，能够提升车辆行驶平顺性。
为了实现上述目的，本发明提供了一种自动泊车方法，该方法包括以下步骤：
(1)当判断出车辆需要泊车时，获取泊车位的泊车起始点位姿和泊车目标点位姿，并实时获取车辆档位信息，根据车辆档位信息确定车辆定位点；当车辆为前进档时采用车辆前轴中心作为车辆定位点，当车辆为倒档时采用车辆后轴中心作为车辆定位点；
(2)结合所述泊车起始点位姿和所述泊车目标点位姿，基于Dubins曲线进行泊车路径规划，当车辆定位点移动到所述泊车起始点时，控制车辆沿规划好的泊车路径行驶完成泊车。
该自动泊车方法的有益效果是：泊车前先基于车辆档位信息确定车辆定位点，当车辆为前进档时采用车辆前轴中心作为车辆定位点，当车辆为倒档时采用车辆后轴中心作为车辆定位点，使车辆定位点的确定更符合车辆运行情况，使得车辆沿规划好的泊车路径进行泊车时行驶更加平稳，能够提升车辆行驶平顺性；同时，基于Dubins曲线生成泊车路径，针对不同车位类型均可实现稳定高效的自动规划，能够避免不同类型泊车位采用不同算法进行计算，提升了算法运行效率及算法通用性。
进一步地，在上述自动泊车方法中，所述步骤(2)包括：
结合所述泊车起始点位姿和所述泊车目标点位姿，基于Dubins曲线生成不同曲率半径下从泊车起始点到泊车目标点的多条泊车曲线作为泊车起始点到泊车目标点的泊车曲线组，所述曲率半径大于车辆最小转弯半径；
按照车辆沿泊车曲线行驶时车辆轮廓不会与车位轮廓产生交点且泊车路径最短为原则，从所述泊车曲线组中确定最佳泊车曲线，当车辆定位点移动到所述泊车起始点时，控制车辆沿所述最佳泊车曲线行驶完成泊车。
进一步地，为了提升泊车安全性，在上述自动泊车方法中，在控制车辆沿所述最佳泊车曲线行驶之前还进行障碍物检测，若不存在障碍物或者最佳泊车曲线与障碍物轮廓不存在交点，则直接泊车入位。
进一步地，在上述自动泊车方法中，若最佳泊车曲线与障碍物轮廓存在交点，则控制车辆行至障碍物前设定距离处停车等待，待障碍物离去后继续泊车，若停车等待时长大于设定时长阈值，则按照车辆沿泊车曲线行驶时车辆轮廓不会与车位轮廓产生交点、泊车曲线与障碍物轮廓不存在交点且泊车路径最短为原则，从所述泊车曲线组重新选择一条泊车曲线作为备选曲线，控制车辆沿所述备选曲线行驶完成泊车。
进一步地，为了提升泊车效率，在上述自动泊车方法中，若最佳泊车曲线与障碍物轮廓存在交点，则直接按照车辆沿泊车曲线行驶时车辆轮廓不会与车位轮廓产生交点、泊车曲线与障碍物轮廓不存在交点且泊车路径最短为原则，从所述泊车曲线组重新选择一条泊车曲线作为备选曲线，控制车辆沿所述备选曲线行驶完成泊车。
进一步地，在上述自动泊车方法中，当车辆需行至物料位装料或卸料、车辆需行至停车场泊车入位或车辆需行至充电位充电时判断车辆需要泊车。
进一步地，在上述自动泊车方法中，从事先绘制的高精地图中获取泊车位的泊车起始点位姿和泊车目标点位姿，所述高精地图基于激光SLAM或视觉SLAM技术绘制，高精地图中包含所有泊车位及每个泊车位对应的泊车起始点位姿和泊车目标点位姿。
本发明还提供了一种自动泊车装置，该装置包括处理器和存储器，所述处理器执行由所述存储器存储的计算机程序，以实现上述的自动泊车方法。
本发明还提供了一种车辆，包括车辆本体和自动泊车装置，所述自动泊车装置包括处理器和存储器，所述处理器执行由所述存储器存储的计算机程序，以实现上述的自动泊车方法。
该车辆及自动泊车装置的有益效果是：该车辆及自动泊车装置能够实现一种自动泊车方法，该方法在泊车前先基于车辆档位信息确定车辆定位点，更符合车辆运行情况，使得车辆沿规划好的泊车路径进行泊车时行驶更加平稳，能够提升车辆行驶平顺性。
附图说明
图1-1为本发明车辆实施例中前进档位时以车辆后轴中心为定位点时的车辆轮廓轨迹；
图1-2为本发明车辆实施例中前进档位时以车辆前轴中心为定位点时的车辆轮廓轨迹；
图2-1为本发明车辆实施例中垂直停车位的示意图；
图2-2为本发明车辆实施例中水平停车位的示意图；
图3-1为本发明车辆实施例中基于Dubins曲线生成的垂直停车位的泊车曲线组；
图3-2为本发明车辆实施例中基于Dubins曲线生成的水平停车位的泊车曲线组；
图4-1为本发明车辆实施例中垂直停车位的碰撞检测示意图；
图4-2为本发明车辆实施例中水平停车位的碰撞检测示意图；
图5为本发明车辆实施例中自动泊车方法的流程图；
图6为本发明车辆实施例中自动泊车装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
车辆实施例：
本实施例的车辆包括车辆本体和自动泊车装置，其中，自动泊车装置如图6所示，该装置包括处理器、存储器，存储器中存储有可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现如图5所示的自动泊车方法。
其中，处理器是指微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置。存储器包括用于存储信息的物理装置，通常是将信息数字化后再以利用电、磁或者光学等方式的媒体加以存储。例如：利用电能方式存储信息的各式存储器，RAM、ROM等；利用磁能方式存储信息的的各式存储器，硬盘、软盘、磁带、磁芯存储器、磁泡存储器、U盘；利用光学方式存储信息的各式存储器，CD或DVD。当然，还有其他方式的存储器，例如量子存储器、石墨烯存储器等等。通过上述存储器、处理器以及计算机程序构成的装置，在计算机中由处理器执行相应的程序指令来实现，处理器可以搭载各种操作***，如windows操作***、linux***、android、iOS***等。
如图5所示，本实施例的自动泊车方法包括以下步骤：
步骤1、当判断出车辆需要泊车时，获取泊车位的泊车起始点位姿和泊车目标点位姿，并实时获取车辆档位信息，根据车辆档位信息确定车辆定位点；其中，当车辆为前进档时采用车辆前轴中心作为车辆定位点，当车辆为倒档时采用车辆后轴中心作为车辆定位点；
本实施例中，在车辆按照事先规划好的全局路径行驶的过程中，实时对车辆是否需要泊车进行判断，若车辆不需泊车就控制车辆继续行驶；若判断出车辆需要泊车，就进入泊车场景。其中，全局路径规划属于现有技术，在实际应用中可基于A*或Dijkstra算法进行全局路径规划生成全局路径，并通过B样条或Bezier曲线对全局路径进行路径平滑，此处不做过多说明。
本实施例中，基于实际需求及调度指令判断车辆是否需要泊车，当出现如下情况时判断车辆需要泊车：(1)当云端或车端下达装料、卸料等指令时，车辆需行至物料位进行装料、卸料作业；(2)当车辆结束一天任务需返回停车位时，车辆需行至停车位泊车入位；(3)当前车辆电量过低需进行充电时，车辆需行至充电位进行充电。
本实施例中，在判断出车辆需要泊车时，从事先绘制好的高精地图中获取泊车位的泊车起始点位姿和泊车目标点位姿；其中，高精地图(即高精语义地图)基于激光SLAM或视觉SLAM技术绘制，高精地图中包含所有泊车位的位置信息及每个泊车位对应的泊车起始点位姿pi和泊车目标点位姿pj，泊车位的种类包括停车位、充电位、物料位等。以车辆结束一天任务需要返回停车位停车为例，在实际应用中，可先从高精地图中获取所有停车位的位置信息，然后按照就近原则确定要去哪个停车位停车，然后从高精地图中获取该停车位的泊车起始点位姿和泊车目标点位姿。
对比图1-1和图1-2可知，前进档时若采用车辆后轴中心作为定位点，车头摆动明显，车头偏离轨迹中心距离较大，而前进挡时采用车辆前轴中心作为定位点，车辆行驶更加平稳。本实施例中，根据车辆档位信息确定车辆定位点，更符合车辆运行情况，能够提升车辆行驶平顺性。
本实施例中，融合SLAM、GPS、IMU等信息获取车辆定位点的位姿，将车辆坐标系原点由融合定位***坐标原点转换至定位点：
其中，(x1，y1)和(x2，y2)分别为转换前、后的坐标，(dx，dy)为融合定位***坐标原点与定位点的横、纵向相对距离。
步骤2、结合泊车起始点位姿和泊车目标点位姿，基于Dubins曲线进行泊车路径规划，当车辆定位点移动到泊车起始点时，控制车辆沿规划好的泊车路径行驶完成泊车。
其中，根据泊车起始点位姿pi(xi，yi，α)和泊车目标点位姿pj(xj，yj，β)能够确定泊车位类型，(xi，yi)、(xj，yj)分别表示泊车起始点和泊车目标点的坐标，α、β分别为泊车起始点和泊车目标点的航向角。泊车位类型包括垂直车位和平行车位，分别如图2-1和图2-2所示，当|α-β|＝90°时，泊车位为垂直车位；当|α-β|＝0°时，泊车位为平行车位。
Dubins曲线包括LSL，RSR，RSL，LSR，RLR，LRL六种形式，基于实际场景需求，本实施例只考虑LSL，RSR，RSL，LSR四种情况，选择长度最短的Dubins曲线作为最佳曲线：
其中，pi(xi，yi，α)，pj(xj，yj，β)为起止点坐标及航向角信息，d为单位化后的距离，Llsl、Lrsr、Lrsl、Llsr为四种情况下的曲线长度，r为满足车辆转弯半径约束的曲率半径，可取为大于最小转弯半径的值。
本实施例中，通过等间隔设置一组曲率半径的值，进而基于Dubins曲线生成不同曲率半径下从泊车起始点到泊车目标点的多条泊车曲线，第i条泊车曲线的曲率半径ri＝r0-(i-1)*dr，r0为初始半径，dr为半径间隔，且ri应取大于车辆最小转弯半径的值。
将从泊车起始点到泊车目标点的多条泊车曲线作为泊车起始点到泊车目标点的泊车曲线组，图3-1和图3-2分别为基于Dubins曲线生成的垂直停车位的泊车曲线组和水平停车位的泊车曲线组。需要说明的是，图3-1和图3-2的泊车曲线组是按照倒挡停车入位规划的，这时车辆定位点为车辆后轴中心；在实际应用中，还可以将图3-1和图3-2中的箭头反转，按照前进挡停车入位规划泊车曲线组，此时车辆定位点为车辆前轴中心。
泊车曲线组生成后，按照车辆沿泊车曲线行驶时车辆轮廓不会与车位轮廓产生交点且泊车路径最短为原则，从泊车曲线组中确定最佳泊车曲线，当车辆定位点移动到泊车起始点时，控制车辆沿最佳泊车曲线行驶完成泊车。
如图4-1和图4-2所示，利用多传感器信息融合技术获取车位轮廓，依次判断车辆沿第i条泊车曲线行驶时车辆轮廓上四个顶点对应的曲线与车位轮廓是否存在交点，若存在交点，则说明泊车过程中车辆存在碰撞风险，继续判断第i+1条泊车曲线，直至选出车辆沿泊车曲线行驶时不会与车位轮廓产生交点的泊车曲线作为能够安全泊车入位的曲线，然后从能够安全泊车入位的曲线中选择长度最短的曲线作为最佳泊车曲线，这样能保证泊车路径最短。
本实施例中，为了提升泊车安全性，在控制车辆沿最佳泊车曲线行驶之前还利用多传感器信息融合技术获取障碍物信息，当不存在障碍物时直接泊车入位；当存在障碍物时，判断最佳泊车曲线与障碍物轮廓是否存在交点，若不存在交点，直接泊车入位即可；若存在交点，则车辆行至障碍物前设定距离Δx处停车等待，待障碍物离去后继续泊车，若停车等待时长大于设定时长阈值Tthre，则按照车辆沿泊车曲线行驶时车辆轮廓不会与车位轮廓产生交点、泊车曲线与障碍物轮廓不存在交点且泊车路径最短为原则，从泊车曲线组重新选择一条泊车曲线作为备选曲线(先从泊车曲线组中筛选出不会与车位轮廓产生交点且与障碍物轮廓不存在交点的泊车曲线，然后从筛选出的这些泊车曲线中选择一条最短的曲线作为备选曲线)，控制车辆沿该备选曲线行驶完成泊车，若选择不出备选曲线，则上报泊车失败信息至云端，等待执行下一步指令。
作为其他实施方式，为了提升泊车效率，若最佳泊车曲线与障碍物轮廓存在交点，则直接按照车辆沿泊车曲线行驶时车辆轮廓不会与车位轮廓产生交点、泊车曲线与障碍物轮廓不存在交点且泊车路径最短为原则，从泊车曲线组重新选择一条泊车曲线作为备选曲线，控制车辆沿该备选曲线行驶完成泊车，不用停车等待。
综上所述，本实施例的自动泊车方法具有以下优点：
(1)根据车辆行驶档位确定车辆定位点，使车辆定位点的确定更符合车辆运行情况，能提升车辆行驶平顺性；
(2)基于Dubins曲线生成泊车路径，针对不同车位类型均可实现稳定高效的自动规划，能够避免不同类型泊车位采用不同算法进行计算，提升了算法运行效率及算法通用性；
(3)通过比对车辆轮廓轨迹与障碍物是否存在交点进行碰撞检测，提升***安全性。
Claims (9)
1.一种自动泊车方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)当判断出车辆需要泊车时，获取泊车位的泊车起始点位姿和泊车目标点位姿，并实时获取车辆档位信息，根据车辆档位信息确定车辆定位点；当车辆为前进档时采用车辆前轴中心作为车辆定位点，当车辆为倒档时采用车辆后轴中心作为车辆定位点；
(2)结合所述泊车起始点位姿和所述泊车目标点位姿，基于Dubins曲线进行泊车路径规划，当车辆定位点移动到所述泊车起始点时，控制车辆沿规划好的泊车路径行驶完成泊车。
2.根据权利要求1所述的自动泊车方法，其特征在于，所述步骤(2)包括：
结合所述泊车起始点位姿和所述泊车目标点位姿，基于Dubins曲线生成不同曲率半径下从泊车起始点到泊车目标点的多条泊车曲线作为泊车起始点到泊车目标点的泊车曲线组，所述曲率半径大于车辆最小转弯半径；
按照车辆沿泊车曲线行驶时车辆轮廓不会与车位轮廓产生交点且泊车路径最短为原则，从所述泊车曲线组中确定最佳泊车曲线，当车辆定位点移动到所述泊车起始点时，控制车辆沿所述最佳泊车曲线行驶完成泊车。
3.根据权利要求2所述的自动泊车方法，其特征在于，在控制车辆沿所述最佳泊车曲线行驶之前还进行障碍物检测，若不存在障碍物或者最佳泊车曲线与障碍物轮廓不存在交点，则直接泊车入位。
4.根据权利要求3所述的自动泊车方法，其特征在于，若最佳泊车曲线与障碍物轮廓存在交点，则控制车辆行至障碍物前设定距离处停车等待，待障碍物离去后继续泊车，若停车等待时长大于设定时长阈值，则按照车辆沿泊车曲线行驶时车辆轮廓不会与车位轮廓产生交点、泊车曲线与障碍物轮廓不存在交点且泊车路径最短为原则，从所述泊车曲线组重新选择一条泊车曲线作为备选曲线，控制车辆沿所述备选曲线行驶完成泊车。
5.根据权利要求3所述的自动泊车方法，其特征在于，若最佳泊车曲线与障碍物轮廓存在交点，则直接按照车辆沿泊车曲线行驶时车辆轮廓不会与车位轮廓产生交点、泊车曲线与障碍物轮廓不存在交点且泊车路径最短为原则，从所述泊车曲线组重新选择一条泊车曲线作为备选曲线，控制车辆沿所述备选曲线行驶完成泊车。
6.根据权利要求1-5任一项所述的自动泊车方法，其特征在于，当车辆需行至物料位装料或卸料、车辆需行至停车场泊车入位或车辆需行至充电位充电时判断车辆需要泊车。
7.根据权利要求6所述的自动泊车方法，其特征在于，从事先绘制的高精地图中获取泊车位的泊车起始点位姿和泊车目标点位姿，所述高精地图基于激光SLAM或视觉SLAM技术绘制，高精地图中包含所有泊车位及每个泊车位对应的泊车起始点位姿和泊车目标点位姿。
8.一种自动泊车装置，其特征在于，该装置包括处理器和存储器，所述处理器执行由所述存储器存储的计算机程序，以实现如权利要求1-7任一项所述的自动泊车方法。
9.一种车辆，包括车辆本体和自动泊车装置，其特征在于，所述自动泊车装置包括处理器和存储器，所述处理器执行由所述存储器存储的计算机程序，以实现如权利要求1-7任一项所述的自动泊车方法。
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