一种垂直车位的泊车方法与流程

本发明涉及自动泊车，尤其涉及一种垂直车位的泊车方法。

背景技术：

1、随着汽车行业的迅速发展，自动泊车已经成为目前汽车中普遍具备的功能，该功能能有效地协助或代替驾驶员在不同环境完成泊车操作，提高泊车过程中的行驶安全性。然而，目前自动泊车技术仍然面临如何在有限的空间内进行高效地轨迹规划的同时确保乘坐舒适这一主要问题。

2、与平行车位相比，在规划垂直车位的车尾泊入轨迹时，由于在车辆前进的过程中车辆自身车长的关系，所需的停车面积更大。现有泊车策略通常采用多步泊入，需要通过反复揉库（驻车换挡为一次揉库）来调整车辆位姿，在泊车过程中有可能因为跟踪控制精度的问题导致泊车失败，效率低下，而且现有泊车策略通常采用“圆弧-直线”的几何规划方法，在圆弧段轨迹和直线段轨迹衔接处，只能确保车辆横摆角一致，但在衔接处轨迹曲率会发生突变，需要控制车辆前轮进行原地转向，这种操作不仅会加剧轮胎和转向机构的磨损，且会造成泊车过程中的频繁启停及顿挫感，乘坐舒适性较差。

技术实现思路

1、本发明提供一种垂直车位的泊车方法，旨在解决现有技术中的缺陷，实现轨迹切换时的曲率连续，减少车辆磨损，提高乘坐舒适性。

2、为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

3、一种垂直车位的泊车方法，包括：

4、步骤1、根据阿克曼转向模型建立泊车运动学模型；

5、步骤2、获取泊车场景中目标车位、车道边界、障碍物和本车位置坐标，根据所述目标车位建立泊车局部坐标系；

6、步骤3、获取车辆泊车起始位置，若所述泊车起始位置位于第一区域内，则进入步骤4；若所述泊车起始位置位于第二区域内，则先控制车辆直线前进或倒车进入所述第一区域内，再进入步骤4；若所述泊车起始位置位于第三区域内，则进入步骤5；

7、步骤4、执行第一预设泊车策略，所述第一预设泊车策略为控制车辆以最小转弯半径倒车入库；

8、步骤5、执行第二预设泊车策略，所述第二预设泊车策略为根据泊车初始位置、目标车位坐标和对向车道宽度计算出轨迹切换点位姿，并根据所述轨迹切换点位姿分别计算三段式圆弧轨迹的参数；

9、步骤6、根据所述三段式圆弧轨迹的参数控制车辆泊车。

10、具体地，所述第一边界的确定方法包括：

11、步骤a1、根据车辆的泊车起始位置以及车辆最小转弯半径确定车辆转向中心；

12、步骤a2、设定车辆位于第一状态时满足第一关系式，所述第一状态为车辆左后顶点与所述车辆转向中心的连线与所述目标车位左侧垂直时；

13、步骤a3、根据所述所述第一关系式确定所述第一边界；

14、所述第一关系式为：

15、

16、所述第一边界的方程为：

17、

18、式中， xr为泊车起始位置的横坐标， xp2为目标车位左上角的横坐标， rmin为车辆最小转弯半径， wv为车宽，lr表示后悬长， s1为第一预设安全间距。

19、具体地，所述第二边界的确定方法包括：

20、步骤b1、根据车辆的泊车起始位置以及车辆最小转弯半径确定车辆转向中心；

21、步骤b2、将车辆后轴线与车身右侧轮廓的交点作为第一特征点；

22、步骤b3、设定车辆位于第二状态时满足第二关系式，所述第二状态为所述第一特征点与所述车辆转向中心的连线与所述目标车位的右上角点的距离为第二安全阈值时；

23、步骤b4、根据所述所述第二关系式确定所述第二边界；

24、所述第二关系式为：

25、

26、所述第二边界的方程为：

27、

28、其中， xr为泊车起始位置的横坐标， yr为泊车起始位置的纵坐标， xp1为目标车位右上角的横坐标， yk为泊车起始位置在所述目标车位上边界上投影纵坐标， rmin为车辆最小转弯半径， wv为车宽， s2为第二预设安全间距。

29、具体地，所述第三边界的确定方法包括：

30、步骤c1、根据车辆的泊车起始位置以及车辆最小转弯半径确定车辆转向中心；

31、步骤c2、设定车辆位于第三状态时满足第三关系式，所述第三状态为车辆左前顶点与所述车辆转向中心的连线与道路边界垂直时；

32、步骤c3、根据所述所述第三关系式确定所述第三边界；

33、所述第三关系式为：

34、

35、所述第三边界line3的方程为：

36、

37、其中， yr为泊车起始位置的纵坐标， yp1为目标车位右上角的纵坐标， wr为对向车道宽度， wv为车宽， rmin为车辆最小转弯半径， l为前后轴轴距， lf为前悬长， s3为第三预设安全间距。

38、具体地，所述第四边界的确定方法包括：所述第四边界根据如下直线方程确定： y= y12；

39、所述第五边界的确定方法包括：所述第五边界根据如下直线方程确定： y= yp1+ wv/2+ s5，

40、其中， y12为第一边界与第二边界交点的纵坐标， yp1为目标车位右上角的纵坐标， wv为车宽，s5表示第五预设安全间距。

41、具体地，所述步骤5包括：

42、步骤501、根据泊车起点到目标车位上边界的距离自适应确定第一段圆弧轨迹的长度，并确定第一轨迹切换点的位姿；

43、步骤502、根据所述第一轨迹切换点的位姿及所述泊车终点自适应确定第二段圆弧轨迹的长度，并确定第二轨迹切换点的位姿；

44、步骤503、根据所述第二轨迹切换点的位姿以及所述泊车终点自适应确定第三段圆弧轨迹的长度，并确定泊车终点的位姿。

45、具体地，所述第一轨迹切换点、第一轨迹切换点、泊车终点的坐标及航向角根据如下公式确定：

46、

47、

48、

49、

50、

51、

52、

53、

54、

55、其中，( xa, ya)为泊车起点的坐标，( xb, yb)为第一轨迹切换点的坐标，( xc, yc)为第二轨迹切换点的坐标，( xd, yd)为泊车终点的坐标，θa为泊车起点的车辆航向角，θb为第一轨迹切换点的车辆航向角，θc为第二轨迹切换点的车辆航向角，θd为泊车终点的车辆航向角， rmin为车辆最小转弯半径，θ1为第一段圆弧轨迹对应的圆心角，θ2为第二段圆弧轨迹对应的圆心角。

56、具体地，所述步骤6包括：

57、步骤601、根据所述三段式圆弧轨迹的参数生成目标倒车轨迹曲线；

58、步骤602、控制车辆以最小转弯半径倒车行驶到第一轨迹切换点后停止；

59、步骤603、控制车辆行驶到第二轨迹切换点后停止；

60、步骤604、控制车辆切换为倒挡，并将方向盘反方向打满，控制车辆沿第三段圆弧轨迹倒入车位的目标点。

61、具体地，所述步骤601包括：

62、步骤6011、根据所述三段式圆弧轨迹的参数生成初始目标倒车轨迹曲线；

63、步骤6012、在所述初始目标倒车轨迹曲线的三段圆弧轨迹的首末端加入使轨迹曲率变化连续的回旋曲线，生成目标倒车轨迹曲线。

64、具体地，所述步骤6012包括：

65、步骤6012a、将目标轨迹对应圆弧的起始点分别向内旋转预设角度，并将所述预设角度设定为目标回旋曲线终点的切线角；

66、步骤6012b、根据第一预设关系式确定目标回旋曲线的变化率；

67、步骤6012c、根据第二预设关系式确定目标回旋曲线在笛卡尔坐标系中的第一坐标，所述笛卡尔坐标系以所述目标回旋曲线的起点为原点，以所述起点的切线方向为 x轴；

68、步骤6012d、根据所述第一坐标在所述目标轨迹对应圆弧的两端分别衔接所述目标回旋曲线；

69、所述第一预设关系式为：

70、

71、所述第二预设关系式为：

72、

73、其中， s为目标回旋曲线的长度， n为目标回旋曲线的近似阶次。

74、本发明的有益效果在于：本发明根据泊车起始位置的不同执行不同的泊车策略，在满足边界约束与避撞约束的条件下，根据泊车起始位置自适应地计算轨迹切换点位姿、圆弧轨迹的参数，并且通过回旋曲线对圆弧轨迹进行修正，实现了轨迹切换时的曲率连续，减少了车辆磨损，提高了乘坐舒适性。