用于辅助机动车辆的操纵过程的方法和装置与流程

本发明涉及一种用于辅助机动车辆的操纵过程的方法和装置。

根据本发明，特别地提供用于规划在机动车辆从起始位置移动到位于所述起始位置附近的目标位置（停车位置）期间的路径或轨迹的功能性，即，用于沿着相对短的距离的轨迹规划。

背景技术：

随着停车辅助装置的不断发展，提供使车辆能够以部分或全部自动操作的方式被操纵到停车位置成为可能的系统。各自的停车操纵通过具有不同自动操作水平的所述类型的驾驶员辅助装置来执行。例如，一些装置仅能够执行平行于道路的停车操纵，而其他装置也可以执行垂直于道路的停车操纵。另外的装置能够将车辆从停车位置移出，并且另外的装置适于停放在车库中并且从停车位置离开车库。

通常，所述类型的停车辅助装置通常基于类似的原理操作。首先，数据捕获阶段使目标位置（遵守某些尺寸）能够被识别。在周围环境的探测的所述阶段中的数据捕获通常使周围环境通过车辆感测或扫描成为必要。在后续的规划阶段中，计算用于到达目标位置的合适的轨迹或路径。在操纵阶段中，计算的路径随即被转换成用于横向和/或纵向控制的对应的设定点值。这里，一些系统还能够监测各自的周围环境并且，如果适当的话，修改原始规划的轨迹，以便能够对沿着轨迹出现的障碍物作出反应。最后，如果已经达到目标位置或已经出现终止情境，则结束该操纵。

这里，在规划阶段中，仅仅考虑某些预定的问题或规定来执行轨迹的计算（例如用于倒挡停车到平行于道路设置的停车位的轨迹的计算）。这里，需要更普通或更通用的规划，可能还考虑附加数据，以便能够考虑更多数量的停车情境。例如，实际上，可能出现驾驶员希望将车辆操纵到某些目标位置的情境，这些目标位置不由当前使用的停车辅助装置提供。例如，根据图6，将车辆操纵到不以常规方式标记的停车位置（位于平行于或垂直于道路的位置）可以是期望的。在另外的情境中，将车辆操纵到既不平行也不垂直而是相对于道路倾斜定向的停车位置可以是期望的。在另外可行的情境中，驾驶员可能希望修改各自停车位中的车辆的结束位置。此外，在船上（参见图7）、在火车上、在车辆运输装置上或在为了维修或修理目的到升降平台上操纵可以是必要的。

关于现有技术，通过示例的方式参照DE 10 2007 055 391 A1、WO 2011/029693A1、US 2014/0057237 A1、US 2013/0046441 A1和CN 102963355。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于辅助机动车辆的操纵过程的方法和装置，其中机动车辆以至少部分自动操作的方式从当前位置操纵到目标位置，其中可靠的操纵过程使更多种类的不同停车情境成为可能。

所述目的通过根据独立权利要求1的特征的方法和通过根据同等的专利权利要求9的特征的装置来实现。

一种用于辅助机动车辆的操纵过程的方法——其中操纵车以至少部分自动操作的方式从当前位置操纵到目标位置——具有以下步骤：

-确定从当前位置到目标位置的多个可能的轨迹；以及

-基于预定的标准在操纵过程期间将所述轨迹中的一个限定为车辆将要遵循的轨迹，其中在操纵过程的执行期间重复执行所述限定，其中在每种情况下将要遵循的轨迹被更新。

本发明特别地基于这样的构思，即，使用独立于预定停车布局的通用轨迹规划实现机动车辆从起始位置到位于起始位置附近的目标位置的操纵。这里，在根据本发明的轨迹规划的情况下，基于所有可能的轨迹、周围环境的现有边界条件和各自车辆的部分上的边界条件或限制，识别路径是可能的，其中确定或选择最佳轨迹以便使关于一系列参数的成本或支出函数最小化。这里，连续地监测最佳轨迹，并且如果当前轨迹和最佳轨迹之间的裕度变得显著，则选择新的最佳轨迹。在本发明的实施例中，还可以存储最佳轨迹以便通过学习算法来解决特定停车问题并且使用用于未来轨迹规划的初始化的相关信息。

本发明的另外的实施例将从说明书和从属权利要求中显现。

附图说明

本发明基于优选的示例性实施例并且参照附图在下面更详细地进行讨论。

在附图中：

图1-4是示出了在根据本发明的方法的执行期间的不同阶段的示意图;

图5示出了具有根据本发明的装置的部件的概略图；以及

图6-7是示出了在操纵或停车过程的执行期间出现的不同情境的示意图。

具体实施方式

参照图1，利用根据本发明的方法或通过根据本发明的装置，在一个实施例中，首先是当前车辆位置和取向的确定和目标位置和取向的确定被执行的情况（其中相应的目标数据可以通过由机动车辆捕获的周围环境而获取、可以从外部系统比如现有基础设施或从另一个机动车辆传输到各自车辆、和/或可以通过驾驶员输入）。

如果目标位置位于太远，则驾驶员可以最初地被请求驾驶到更接近目标位置，或者机动车辆可以自动地被驾驶到更靠近目标位置。在另外的可选择的步骤中，可以确定装置是否具有关于目标位置和关于从当前位置到目标位置的路径的足够信息，其中，在其他方面，可以在搜索阶段完善周围环境的捕获。

在图1的示例中，在起始位置“A”，对于机动车辆驾驶员而言，具有目标位置“B”的完整概览是不可能的。因此，短搜索和捕获阶段被规划。这里，使车辆传感器能够获取关于周围环境的最大量的附加信息。这里，在图1的情况下，有利的是，机动车辆稍微向前移动。图2示出了处于搜索阶段的结束位置“A'”的机动车辆，其中机动车辆已收集所有需要的信息。位置“A”还形成用于停车操纵的新的起始位置。

在该阶段中，对于机动车辆而言，沿着搜索路径自动地向前移动也是可能的，并且特别是回到初始状态，以便获取附加信息。

在后续的步骤中，确定操纵区域。这是机动车辆可以操纵并且可以被认为是所有可能轨迹的和的区域。考虑以下外部参数来执行操纵区域的确定：

-执行操纵过程的机动车辆的起始位置、结束位置和/或取向；

-在机动车辆的周围环境中物理障碍物（例如，墙壁、其他车辆等）和/或虚拟障碍物（例如道路标记、具有通道限制的区域等）的存在；

-不能被机动车辆的传感器捕获的机动车辆的周围环境中的区域（例如，由物理障碍物隐藏的区域）的存在；

-机动车辆的转向能力；

-机动车辆的尺寸；以及

-围绕机动车辆的预定边界区域（例如40cm），其中不管经过的轨迹如何，障碍物都不应该存在（不考虑可能在所述区域中出现的移动对象）。

在另外的实施例中，还可以考虑额外的边界条件，比如最大速度或加速度、车辆限制（转弯半径、发动机类型、制动系统）或机动车辆中驾驶员的存在或不存在。

图3以示意图示出了示例性操纵区域及其外部边界。其中包含一组可能轨迹的操纵区域的外部边界也可以被认为是必须通过根据本发明的装置解决的特定停车问题的规定。

在后续的步骤中，从操纵区域确定最佳轨迹。这里，可以考虑以下参数为每个轨迹限定成本或支出函数：

-根据轨迹用于操纵过程所需的行驶时间；

-根据轨迹用于操纵过程所需的行驶距离；

-根据轨迹执行操纵过程所需的能量消耗；

-机动车辆与位于周围环境中的对象的最小间距，该最小间距在根据轨迹执行操纵过程的期间产生；以及

-根据轨迹用于操纵过程所需的方向变化的数量。

导致成本或支出函数最小化的轨迹被选择为最佳轨迹。

在下一个步骤中，最佳轨迹通过根据本发明的装置来选择并且被转换为相应的横向控制（例如方向盘转角）和纵向控制（例如用于车辆速度的设定点值）。

在下一个步骤中，当前轨迹通过装置来监测。这里，关于新的车辆位置和由车辆传感器检测到的任何新数据连续地计算来自操纵区域的最佳轨迹。如果当前轨迹与新的最佳轨迹之间的距离超过阈值，则根据本发明的装置可以决定继续用所述新的轨迹操纵。

图4以示意图示出了执行停车过程的操纵车遵循当前最佳轨迹（通过实线示出）的情况。然而，这里根据本发明的装置检测当前轨迹与新的最佳轨迹之间的距离超过预定阈值。因此，当前轨迹通过该装置来修改。

在操纵期间，该装置还监测穿过操纵区域的外部边界或进入操纵区域的对象。如果发生这种情况，则机动车辆可以被该装置制动或停止。这里，例如以下情况是可能的：

-对象离开操纵区域的外部边界，并且装置继续正常操纵。

-对象保持在操纵区域的外部边界内（例如超过预定的持续时间），在这种情况下，可以重新计算和相应地修改轨迹。

-对象保持在操纵区域的外部边界内并且防止装置正确地完成停车操纵。在这种情况下，根据本发明的方法终止。

此外，该装置被设计为在其能够存储过去行进的轨迹并且关于操纵区域的外部边界将这些纳入考虑方面是“自适应的”。外部边界可以被认为是包含特定停车问题的所有特征的数据集。这里，装置可以与当前的停车问题进行比较，以便使用对过去类似问题的解决方案来实现问题的解决方案。这有利于改进操纵区域的初始化，改进最佳轨迹的确定，并且如果将来出现类似情况，则更快地计算最佳轨迹。

此外，该装置优选地能够与驾驶员通信或交换数据。例如，驾驶员能够激活和控制该装置。此外，该装置可以通知驾驶员关于操纵的状态和关于任何特殊发生事件。

图5示出了具有根据本发明的装置的部件的概略图。

根据本发明的装置具有数据捕获单元1，该数据捕获单元1用于检测机动车辆的当前位置和取向以及机动车辆的目标位置和取向。周围环境捕获模块2用于捕获机动车辆的周围环境。这可以例如使用捕获传感器（超声波、雷达、摄像机、激光等）来执行，其中使用对应的信号处理算法，并且可以得到用于停车操纵的相关的所有数据。

“3”表示允许在驾驶员和装置之间进行通信或数据交换的人机界面（HMI）。

模块“4”用于判定装置是否具有足够的信息来开始停车操纵的规划。如果不是这种情况，则模块4可以规划一定捕获或周围环境检测轨迹，以便使该装置能够收集关于周围环境且特别是可以由车辆传感器检测到的所有障碍物的足够信息。

“5”表示用于计算操纵区域的模块。模块5计算在机动车辆的当前位置和取向和机动车辆的目标位置和取向之间的不同的可能的车辆轨迹。这里，可选地，可以使用将在下面描述的存储器模块7的数据是可能的。

模块“6”用于确定最佳轨迹。模块6使用来自模块5和也可选地来自存储器模块7的数据。模块6连续地计算最佳路径或最佳轨迹。

上面已经提到的存储器模块“7”存储过去遇到的所有停车情况以及所经过的各自的最佳轨迹。

规划模块“8”用于规划操纵过程。规划模块8将最佳轨迹转换成用于横向和纵向车辆控制的设定点值。规划模块8也监测机动车辆是否仍然位于最佳轨迹上，其中如果不是这样，则可以开始轨迹的变化。“9”表示用于车辆的横向和纵向控制的装置。“10”表示中央控制和协调单元。