专利名称：泊车控制装置与系统以及泊车控制方法
技术领域：
本发明涉及一种泊车控制装置与系统以及泊车控制方法。
背景技术：
目前有越来越多的车辆具备泊车控制功能，能够控制车辆进入泊车位。图IA是根据现有技术的一种泊车控制轨迹的示意图。按照图IA示出的S形轨迹10，车辆可以实现向右方的侧方位停车。如向左方侧方位停车，则沿着与轨迹10左向或右向的镜像曲线行车即可，即此时的泊车轨迹呈反S形。如图IA所示，已知车辆与泊车位PA的位置关系，可以确定车辆泊车停止时目标停车的位置U点，通常为后轴中点。根据现有的方法，用两段圆弧组成这条泊车轨迹，如图1A，从T — Q为一段圆弧， 从Q —U为一段圆弧。解释成汽车的运行情况为，汽车从T点方向盘向右打满(即旋转至极限位置)，行驶至Q点，在Q点方向盘向左打满行驶至U点，在U点方向盘回正停止。由上文的描述，可知方向盘转角与位置的变化曲线如图2所示，图2是根据现有技术的泊车控制方法中方向盘转角与位置的变化曲线的示意图。现有的泊车轨迹设计曲线的曲率在T点和U点位置都发生了曲率突变，虽然T点到Q点和Q点到U点的曲率大小没有发生变化，但是T点到Q点的曲线方向与Q点到U点的曲线方向相反，也可以认为是曲率发生了突变。当曲率发生突变的位置要求方向盘转角也发生突变，即T点位置要求方向盘转角应从中间位置变化到右极限位置，Q点位置要求方向盘转角从右极限位置变化到左极限位置，U点位置要求方向盘转角从左极限位置变化到中间位置，即图2中所画的曲线的位置与方向盘转角的变化关系。如果在这些曲线曲率突变的位置，车速不等于零，那么就要求方向盘转角瞬时突变，这在现实控制中是无法实现的。图IB是根据现有技术的另一种泊车控制轨迹的示意图。按照图IB中示出的C形轨迹11可以实现车辆向右方泊车位PB的垂直入库或斜向入库。如需进入左方泊车位，则沿着与轨迹11左向或右向的镜像曲线行车即可，即此时的泊车轨迹呈反C形。图中Ttl和Utl 分别是泊车时车辆起点位置和终点位置。对于图IB所示的泊车轨迹同样存在类似于上述情况的曲率突变位置，即图IB中的T点，要求方向盘转角应从中间位置变化到右极限位置， 以及图IB中的U点，要求方向盘转角从右极限位置变化到中间位置。T点和U点之间为圆弧(圆心为0点)，其半径为车辆最小转弯半径。现有的轨迹设计的缺点在于曲线的T点，Q点和U点，都存在曲率突变即在车速不等于零的情况下要求方向盘转角也发生突变。这在现实中是不可实现的，因此根据现有的轨迹设计方式得出的泊车轨迹进行泊车控制时，当车速不为零时，按照此轨迹控制方向盘转角必定存在一定的延迟，车辆行驶就偏离了轨迹，从而形成较大的误差。车辆因此可能会与泊车位前后车辆发生碰撞或与马路牙子碰撞或停车后位置不正。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种泊车控制装置与系统以及泊车控制方法，以解决现
4有技术中泊车控制时车辆运行轨迹与设计轨迹之间存在较大误差的问题。为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，提出了一种泊车控制装置。本发明的泊车控制装置包括获取模块，用于获取车辆的起点位置和终点位置； 计算模块，用于根据约束条件和所述起点位置和终点位置计算预设车速下的泊车轨迹，其中，所述约束条件包括泊车时车辆最高允许车速、车辆前轮最大转向速度和车辆前轮的最大转角，所述泊车轨迹曲率连续变化，其中包含圆弧以及与圆弧两端连接的曲线，所述圆弧的半径为车辆在前轮到达最大转角时的转弯半径。进一步地，所述泊车轨迹呈S形或反S形，由第一曲线、第一圆弧、第二曲线、第三曲线、第二圆弧和第四曲线依次首尾连接而成；或者，所述泊车轨迹呈C形或反C形，由第一曲线、圆弧和第二曲线依次首尾连接而成。进一步地，上述的计算模块还用于对如下公式的两端积分得到所述第一曲线、第
COSt//
Sin^
tan ^
ν，其中，χ表示水平方向
.曲线、第三曲线或第四曲线中y与χ的函数关系
w -
b σ
的位移，y表示垂直方向的位移，ψ表示偏航角，ν表示所述预设车速，S表示前轮转角，b 表示车辆的轴距，σ表示前轮转速，积分时间为δ/σ，ν<ν_，σ ( σ _，δ ( δ_，其中，ν_表示泊车时车辆最高允许车速，σΜΧ表示车辆前轮最大转向速度，δ _表示前轮最大转角。进一步地，上述的泊车控制装置还包括跟踪模块，用于在泊车过程中根据车速调整方向盘的转速然后计算使车辆运行轨迹与所述泊车轨迹基本重合的目标方向盘转角。进一步地，上述的跟踪模块包括比较子模块，用于比较车辆泊车过程中的当前速度与所述预设车速；转速调整子模块，用于当所述当前速度小于所述预设车速时输出方向盘转速的减小值，当所述当前速度大于所述预设车速时输出方向盘转速的增大值；转角调整子模块，用于根据所述方向盘转速的减小值或方向盘转速的增大值计算方向盘的转角。为解决上述技术问题，根据本发明的另一方面，提出了一种泊车控制系统，包括 保存模块，用于保存车辆的起点位置和终点位置；计算模块，用于根据约束条件和所述起点位置和终点位置计算预设车速下的泊车轨迹；跟踪模块，用于在泊车过程中根据车速调整方向盘的转速然后计算使车辆运行轨迹与所述泊车轨迹基本重合的目标方向盘转角；发送模块，用于将跟踪模块得出的目标方向盘转角发送至车辆的方向盘执行转向机构。进一步地，上述的跟踪模块包括比较子模块，用于比较车辆泊车过程中的当前速度与所述预设车速；转速调整子模块，用于当所述当前速度小于所述预设车速时输出方向盘转速的减小值，当所述当前速度大于所述预设车速时输出方向盘转速的增大值；转角调整子模块，用于根据所述方向盘转速的减小值或方向盘转速的增大值计算方向盘的转角。为解决上述技术问题，根据本发明的又一方面，提出了一种泊车控制方法，包括 获取车辆的起点位置和终点位置；根据约束条件和所述起点位置和终点位置计算预设车速下的泊车轨迹，其中，所述约束条件包括泊车时车辆最高允许车速、车辆前轮最大转向速度和车辆前轮的最大转角，所述泊车轨迹曲率连续变化，其中包含圆弧以及与圆弧两端连接
5的曲线，所述圆弧的半径为车辆在前轮到达最大转角时的转弯半径。进一步地，上述方法中，所述泊车轨迹呈S形或反S形，由第一曲线、第一圆弧、第二曲线、第三曲线、第二圆弧和第四曲线依次首尾连接而成；或者，所述泊车轨迹呈C形或反C形，由第一曲线、圆弧和第二曲线依次首尾连接而成。进一步地，上述方法中，所述计算预设车速下的泊车轨迹之后还包括根据车速调整方向盘的转速然后计算使车辆运行轨迹与所述泊车轨迹基本重合的目标方向盘转角。根据本发明的技术方案，通过在泊车时车辆的起点位置、终点位置和泊车轨迹中点附近添加曲率连续曲线从而使整个泊车轨迹成为曲率连续的曲线，这样避免了泊车控制过程中的方向盘转角瞬时突变，从而有助于使车辆严格按照设计的泊车轨迹运行，减小泊车控制时车辆运行轨迹与设计轨迹之间的误差。
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图IA是根据现有技术的一种泊车控制轨迹的示意图；图IB是根据现有技术的另一种泊车控制轨迹的示意图；图2是根据现有技术的泊车控制方法中方向盘转角与位置的变化曲线的示意图；图3是根据本发明实施例的泊车控制装置基本结构的示意图；图4A是根据本发明实施例的一种泊车曲线的示意图；图4B是根据本发明实施例的另一种泊车曲线的示意图；图5是根据本发明实施例中Σ曲线的结构的示意图；图6是车辆根据本发明实施例的泊车曲线运行时的方向盘转角与位置的变化的示意图；图7是根据本发明实施例的轨迹跟踪的流程的示意图，以及图8是根据本发明实施例的泊车控制系统的结构的示意图。
具体实施例方式下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。图3是根据本发明实施例的泊车控制装置基本结构的示意图。如图3所示，本发明实施例的泊车控制装置30包括获取模块31和计算模块32。其中获取模块31用于获取车辆的起点位置和终点位置，计算模块32主要用于根据约束条件和车辆的起点位置和终点位置计算预设车速下的泊车轨迹。在实现中，获取模块31可以按照现有的或将来可能出现的各种方式获取车辆起点位置和终点位置。在计算时可以将车辆后轴中点的位置作为车辆的位置。计算模块32计算得到的一种泊车曲线如图4Α所示。图4Α是根据本发明实施例的一种泊车曲线的示意图。图4Α的曲线40整体呈S形，并且在现有的由两段圆弧组成的泊车曲线的基础上增加了四段曲率连续曲线，整个泊车轨迹是由两段Σ曲线即TQ段和QU段构成，并且每段Σ曲线结构相同，都是CC (曲率连续曲线)+Circle (圆弧)+CC的形式，于是曲线40由6段曲线首尾连接而成，分别是第一曲线41、第一圆弧42(圆心为O1)、第二曲线
643、第三曲线44、第二圆弧45 (图心为O2)和第四曲线46依次首尾连接而成，其中第一圆弧 42和第二圆弧45的半径为车辆在前轮到达最大转角时的转弯半径，即车辆的最小转弯半径，第一曲线41、第二曲线43、第三曲线44和第四曲线46的形状相同，并且在图4A中，第一曲线41和第二曲线43弯曲方向相同，第三曲线44和第四曲线46的弯曲方向相同。并且可以看出确定Σ曲线之后即可确定泊车曲线40，泊车曲线40中两段Σ曲线的弯曲方向相反。图4Α的曲线40是右方的侧方位停车的泊车轨迹，曲线40的左向或右向的镜像曲线即为左方的侧方位停车的泊车轨迹，该镜像曲线呈反S形，其设计方法与曲线40的设计方法类似。以下对Σ曲线的设计作出说明。图5是根据本发明实施例中Σ曲线的结构的示意图。如图5所示，Σ曲线由三部分构成^至 段曲率连续曲线，或者叫做CC曲线(Continues Curve)，曲率从零变化到
最大曲率kmax ；q,至％段曲率不变曲线，或者叫做圆弧曲线(Circle)，曲率为最大曲率kmax ；q」至％段曲率连续曲线，或者叫做CC曲线(continues curve)，曲率由最大曲率 kmax变化到零；C1为最大方向盘转角(前轮转角)下车辆的转弯半径，也就是最大曲率的倒数。以下对连续曲率变化曲线CC的具体设计方法作出说明。从qs至Qi或者％至qf的曲率连续变化曲线是根据约束条件下的车辆运行参数设计的曲线，该曲线的形式为y = f(x)，f表示y是χ的函数，可通过在式(1)两端积分而得到。
权利要求
1.一种泊车控制装置，其特征在于，包括 获取模块，用于获取车辆的起点位置和终点位置；计算模块，用于根据约束条件和所述起点位置和终点位置计算预设车速下的泊车轨迹，其中，所述约束条件包括泊车时车辆最高允许车速、车辆前轮最大转向速度和车辆前轮的最大转角，所述泊车轨迹曲率连续变化，其中包含圆弧以及与圆弧两端连接的曲线，所述圆弧的半径为车辆在前轮到达最大转角时的转弯半径。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述泊车轨迹呈S形或反S形，由第一曲线、第一圆弧、第二曲线、第三曲线、第二圆弧和第四曲线依次首尾连接而成；或者，所述泊车轨迹呈C形或反C形，由第一曲线、圆弧和第二曲线依次首尾连接而成。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述计算模块还用于对如下公式的两端积分得到所述第一曲线、第二曲线、第三曲线或第四曲线中y与χ的函数关系
4.根据权利要求1，2或3所述的装置，其特征在于，还包括跟踪模块，用于在泊车过程中根据车速调整方向盘的转速然后计算使车辆运行轨迹与所述泊车轨迹基本重合的目标方向盘转角。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述跟踪模块包括 比较子模块，用于比较车辆泊车过程中的当前速度与所述预设车速；转速调整子模块，用于当所述当前速度小于所述预设车速时输出方向盘转速的减小值，当所述当前速度大于所述预设车速时输出方向盘转速的增大值；转角调整子模块，用于根据所述方向盘转速的减小值或方向盘转速的增大值计算方向盘的转角。
6.一种泊车控制系统，其特征在于，包括 保存模块，用于保存车辆的起点位置和终点位置；计算模块，用于根据约束条件和所述起点位置和终点位置计算预设车速下的泊车轨迹；跟踪模块，用于在泊车过程中根据车速调整方向盘的转速然后计算使车辆运行轨迹与所述泊车轨迹基本重合的目标方向盘转角；发送模块，用于将跟踪模块得出的目标方向盘转角发送至车辆的方向盘执行转向机构。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述跟踪模块包括比较子模块，用于比较车辆泊车过程中的当前速度与所述预设车速；转速调整子模块，用于当所述当前速度小于所述预设车速时输出方向盘转速的减小值，当所述当前速度大于所述预设车速时输出方向盘转速的增大值；转角调整子模块，用于根据所述方向盘转速的减小值或方向盘转速的增大值计算方向盘的转角。
8.一种泊车控制方法，其特征在于，包括获取车辆的起点位置和终点位置；根据约束条件和所述起点位置和终点位置计算预设车速下的泊车轨迹，其中，所述约束条件包括泊车时车辆最高允许车速、车辆前轮最大转向速度和车辆前轮的最大转角，所述泊车轨迹曲率连续变化，其中包含圆弧以及与圆弧两端连接的曲线，所述圆弧的半径为车辆在前轮到达最大转角时的转弯半径。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述泊车轨迹呈S形或反S形，由第一曲线、第一圆弧、第二曲线、第三曲线、第二圆弧和第四曲线依次首尾连接而成；或者，所述泊车轨迹呈C形或反C形，由第一曲线、圆弧和第二曲线依次首尾连接而成。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述计算预设车速下的泊车轨迹之后还包括根据车速调整方向盘的转速然后计算使车辆运行轨迹与所述泊车轨迹基本重合的目标方向盘转角。
全文摘要
本发明公开了一种泊车控制装置与系统以及泊车控制方法，以解决现有技术中泊车控制时车辆运行轨迹与设计轨迹之间存在较大误差的问题。本发明的泊车控制装置包括获取模块，用于获取车辆的起点位置和终点位置；计算模块，用于根据约束条件和所述起点位置和终点位置计算预设车速下的泊车轨迹，其中，所述约束条件包括泊车时车辆最高允许车速、车辆前轮最大转向速度和车辆前轮的最大转角，所述泊车轨迹曲率连续变化，其中包含圆弧以及与圆弧两端连接的曲线，所述圆弧的半径为车辆在前轮到达最大转角时的转弯半径。应用本发明的技术方案，有助于使泊车时车辆的实际运行轨迹符合设计轨迹。
文档编号B60W30/06GK102398596SQ20101027628
公开日2012年4月4日 申请日期2010年9月7日 优先权日2010年9月7日
发明者姜丹娜, 曹思飞 申请人:北京经纬恒润科技有限公司