CN114132306A - 泊车停车剩余距离计算、纵向控制方法、***及车辆 - Google Patents

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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
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Abstract

本发明公开的一种泊车停车剩余距离计算、纵向控制方法、***及车辆，包括以下步骤：步骤1.获取期望泊车位置PT，期望航向角θT，车辆当前位置P，当前航向角θC；步骤2.计算PT与P两点的直线距离d；步骤3.计算PT到P的方向与θT的夹角α；步骤4.计算停车剩余距离L，即为d在期望航向角θT的投影长度。本发明能够合理反映出当前车辆位姿距离期望位姿的距离。

Description

泊车停车剩余距离计算、纵向控制方法、***及车辆
技术领域
本发明涉及自动泊车技术领域，具体涉及一种泊车停车剩余距离计算、纵向控制方法、***及车辆。
背景技术
近年来，随着汽车的保有量呈指数增加，泊车难的问题越发凸显。该问题吸引了外界不少关注，尤其是各大主机厂。当今智能驾驶的兴起，装配自主泊车***的车辆越来越普及。在自动泊车***中，不管平行车位泊车，还是垂直车位泊车、斜列式车位泊车，都存在泊车过程中，停车并切换挡位。当泊车车位较小时，无法一步就将车开到期望的停车位姿，泊车过程中需要“揉库”，“揉库”就需要停车并切换挡位；并且我们希望泊车***最终能很好的停在期望位姿。
现有计算停车期望距离主要由两种方法：
一是直接计算当前位置与期望位置两个点的距离，其缺点如下：所计算得到的结果不能为负，由于实际情况中车辆很难完美达到期望位置，不可能达到为0，控制跟踪误差造成计算的最小值为正且不确定。故该方法得到的结果很难用于纵向控制。由于实际中车辆最小转弯半径的等运动学约束的存在，期望的停车车辆航向角的不同，行驶的距离也应该不同，但该方法计算结果一致。
二是计算总共需要行驶距离减去已行驶距离，其缺点如下：当控制跟踪效果不好时，在靠近期望停车位姿前，车辆跟踪振荡，出现超调，沿着期望路径左右波动，造成车辆靠近期望停车位姿前，计算结果提前为0；在靠近期望停车位姿前，车辆跟踪响应不及时，造成车辆已经远离期望停车位姿，所得到的计算结果仍然为正。
因此，有必要开发一种泊车停车剩余距离计算、纵向控制方法、***及车辆。
发明内容
本发明的目的是提供一种泊车停车剩余距离计算、纵向控制方法、***及车辆，能合理反映出当前车辆位姿距离期望位姿的距离。
本发明所述的一种泊车停车剩余距离计算方法，包括以下步骤：
步骤1.获取期望泊车位置PT，期望航向角θT，车辆当前位置P，当前航向角θC；
步骤2.计算PT与P两点的直线距离d；
步骤3.计算PT到P的方向与θT的夹角α；
步骤4.计算停车剩余距离L，即为d在期望航向角θT的投影长度。
可选地，所述PT的坐标(PT.x，PT.y)，所述P的坐标为(P.x，P.y)，PT与P两点的直线距离d的计算方法如下：
Figure BDA0003381383160000021
可选地，所述计算停车剩余距离L的计算公式如下：
L＝dcosα。
第二方面，本发明所述的一种泊车停车纵向控制方法，包括以下步骤：
步骤1.计算停车剩余距离L，该停车剩余距离L采用如本发明所述的泊车停车剩余距离计算方法计算得出；
步骤2.根据停车剩余距离L选择对应的纵向控制策略，其中，根据停车剩余距离、驾驶体验和车辆刹车油门***的机械性能设计不同的纵向控制策略，纵向控制策略包括缓慢刹车策略、较为紧急的刹车策略和最为紧急的刹车策略；具体为：
当b＜L≤a时，采用缓慢刹车策略；
当0＜L≤b时，采用较为紧急的刹车策略；
当0≤L时，采用最为紧急的刹车策略；
所述a和b为标定量。
第三方面，本发明所述的一种泊车停车剩余距离计算***，包括存储器和控制器，所述存储器内存储有计算机可读程序，所述计算机可读程序被控制器调用时，能执行如本发明所述的泊车停车剩余距离计算方法的步骤。
第四方面，本发明所述的一种泊车停车纵向控制***，包括存储器和控制器，所述存储器内存储有计算机可读程序，所述计算机可读程序被控制器调用时，能执行如本发明所述的泊车停车纵向控制方法的步骤。
第五方面，本发明所述的一种车辆，采用如本发明所述的泊车停车剩余距离计算***。
第六方面，本发明所述的一种车辆，采用如本发明所述的泊车停车纵向控制***。
本发明具有以下优点：本发明能够合理反映当前车辆位姿距离期望位姿的距离，当靠近期望停车位姿时，停车剩余距离为正数，并逐渐减少为0；远离期望停车位姿时，停车剩余距离为负数，并不断减小；故能够有效降低泊车切换挡位的次数，减少泊车所需要的时间。
附图说明
图1为本实施例中自动泊车***的控制原理图；
图2为本实施例中泊车停车剩余距离计算方法的流程图；
图3为本实施例中泊车停车纵向控制方法的流程图；
图4为本实施例中所述泊车停车剩余距离计算方法的原理图；
图5为本实施例中垂直泊车场景的示意图之一；
图6为本实施例中垂直泊车场景的示意图之二；
图7为本实施例中平行泊车场景场景示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图2和图4所示，本实施例中，一种泊车停车剩余距离计算方法，包括以下步骤：
步骤1.获取期望泊车位置PT，期望航向角θT，车辆当前位置P，当前航向角θC；
步骤2.计算PT与P两点的直线距离d；
步骤3.计算PT到P的方向与θT的夹角α；
步骤4.计算停车剩余距离L，即为d在期望航向角θT的投影长度。
本实施例中，所述PT的坐标(PT.x，PT.y)，所述P的坐标为(P.x，P.y)，PT与P两点的直线距离d的计算方法如下：
Figure BDA0003381383160000031
本实施例中，所述计算停车剩余距离L的计算公式如下：
L＝dcosα。
如图3所示，本实施例中，一种泊车停车纵向控制方法，包括以下步骤：
步骤1.计算停车剩余距离L，该停车剩余距离L采用如本发明所述的泊车停车剩余距离计算方法计算得出；
步骤2.根据停车剩余距离L选择对应的纵向控制策略，其中，根据停车剩余距离、驾驶体验和车辆刹车油门***的机械性能设计不同的纵向控制策略，纵向控制策略包括缓慢刹车策略、较为紧急的刹车策略和最为紧急的刹车策略；具体为：
当b＜L≤a时，采用缓慢刹车策略；
当0＜L≤b时，采用较为紧急的刹车策略；
当0≤L时，采用最为紧急的刹车策略；
所述a和b为标定量。
本实施例中，一种泊车停车剩余距离计算***，包括存储器和控制器，所述存储器内存储有计算机可读程序，所述计算机可读程序被控制器调用时，能执行如本实施例中所述的泊车停车剩余距离计算方法的步骤。
本实施例中，一种泊车停车纵向控制***，包括存储器和控制器，所述存储器内存储有计算机可读程序，所述计算机可读程序被控制器调用时，能执行如本实施例中所述的泊车停车纵向控制方法的步骤。
本实施例中，一种车辆，采用如本实施例中所述的泊车停车剩余距离计算***。
本实施例中，一种车辆，采用如本实施例中所述的泊车停车纵向控制***。
泊车***中一般将横纵向解耦，控制分为横向控制和纵向控制。横向控制负责控制方向盘的角度，从而控制车辆的航向角；纵向控制负责控制刹车、油门，从而控制车辆的速度。如图1所示，将停车剩余距离作为纵向控制的输入，纵向控制将依据停车剩余距离，并考虑人的驾驶体验与车辆刹车油门***的机械性能设计不同的控制算法。最终期望将车辆很舒适地停在期望位姿上。
以下将结合实例对本实施例进行详细说明，以下实例中的车辆车身参数均一致，车长为4.5m，车宽为1.855m，车辆的最小转弯半径为480cm，车身坐标系均建立在后轴中心点处。全局坐标系建立在车位右上侧顶点处。
如图5所示，该实例为垂直泊车场景，路径规划得到的路径为一共3步，图中的虚线为规划的最后一步倒挡路径，图5中的期望泊车位置PT为最后一步倒挡所期望的停车点。已知该期望停车位置的坐标为(-140,-400)，航向为90°，车辆起始位置位于P1处，坐标为(-73，250)，航向为60°；该步路径由半径为500cm，长度为261cm的圆弧加上长度400cm的直线构成，长度为661cm；PT与P1两点的直线距离为653cm；PT到P1的向量为(67，650)，计算PT到P1的方向与θT的夹角6°；根据泊车停车剩余距离计算方法，计算出停车剩余距离为649cm。在车辆自动跟踪路径的过程中，由于感知探测误差与跟踪误差等因素，车辆不可能完美沿着期望路径走，当车辆行驶到P2处时，假设车辆实际行驶点P2坐标为(-161，-200)，航向为89°，PT与P2两点的直线距离为201cm；PT到P2的向量为(-21,200)，计算PT到P2的方向与θT的夹角为6°；根据泊车停车剩余距离计算方法计算出停车剩余距离约为199cm。
如图6所示，该实例为垂直泊车场景，路径规划得到的路径为一共3步，该期望泊车位置PT为第一步倒挡所期望的停车点。该场景发生在泊车过程中，由于路面不平整，转向***响应不及时等因素造成控制跟踪误差，由于车辆运动学、动力学等约束使得车辆无法在短距离修正误差，自动泊车***希望车辆在最靠近期望泊车位姿处刹停。已知期望泊车位置为(-140,0)，航向为45°，车辆当前位置为(-150，10)，航向为45°；PT与P两点的直线距离为14cm；计算PT到P的方向与θT的夹角90°；根据泊车停车剩余距离计算方法计算出停车剩余距离为0cm。
如图7所示，此实例为平行泊车场景，图中该期望泊车位姿为最终的泊车期望位姿。当车辆起步到期望停车的的行驶距离较小时，常会出现车辆驶过期望位置场景。已知期望泊车位置为(-500,-160)，航向为0°，车辆当前位置为(-520，-160)，航向为0°；PT与P两点的直线距离为20cm；计算PT到P的方向与θT的夹角-180°；根据泊车停车剩余距离计算方法计算出停车剩余距离为-20cm。
本实施例中，纵向控制将根据停车剩余距离且考虑人的驾驶体验与车辆刹车油门***的机械性能设计不同的纵向控制算法。精确的停车剩余距离将直接影响泊车舒适度、泊车步数等性能。比如：当停车剩余距离100cm时，纵向控制将采取缓慢刹车的策略；当停车剩余距离为30cm时，纵向控制将采取较为紧急刹车的策略；当停车剩余距离为负时，纵向控制将采取最为紧急的刹车策略。

Claims (8)

1.一种泊车停车剩余距离计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1.获取期望泊车位置PT，期望航向角θT，车辆当前位置P，当前航向角θC；
步骤2.计算PT与P两点的直线距离d；
步骤3.计算PT到P的方向与θT的夹角α；
步骤4.计算停车剩余距离L，即为d在期望航向角θT的投影长度。
2.根据权利要求1所述的泊车停车剩余距离计算方法，其特征在于：所述PT的坐标(PT.x，PT.y)，所述P的坐标为(P.x，P.y)，PT与P两点的直线距离d的计算方法如下：
Figure FDA0003381383150000011
3.根据权利要求2所述的泊车停车剩余距离计算方法，其特征在于：所述计算停车剩余距离L的计算公式如下：
L＝d cosα。
4.一种泊车停车纵向控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1.计算停车剩余距离L，该停车剩余距离L采用如权利要求1至3任一所述的泊车停车剩余距离计算方法计算得出；
步骤2.根据停车剩余距离L选择对应的纵向控制策略，其中，根据停车剩余距离、驾驶体验和车辆刹车油门***的机械性能设计不同的纵向控制策略，纵向控制策略包括缓慢刹车策略、较为紧急的刹车策略和最为紧急的刹车策略；具体为：
当b＜L≤a时，采用缓慢刹车策略；
当0＜L≤b时，采用较为紧急的刹车策略；
当0≤L时，采用最为紧急的刹车策略；
所述a和b为标定量。
5.一种泊车停车剩余距离计算***，其特征在于：包括存储器和控制器，所述存储器内存储有计算机可读程序，所述计算机可读程序被控制器调用时，能执行如权利要求1至3任一所述的泊车停车剩余距离计算方法的步骤。
6.一种泊车停车纵向控制***，其特征在于：包括存储器和控制器，所述存储器内存储有计算机可读程序，所述计算机可读程序被控制器调用时，能执行如权利要求4所述的泊车停车纵向控制方法的步骤。
7.一种车辆，其特征在于：采用如权利要求5所述的泊车停车剩余距离计算***。
8.一种车辆，其特征在于：采用如权利要求6所述的泊车停车纵向控制***。
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