專利名稱：一種自主泊車的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種自主泊車的方法，用以實(shí)現(xiàn)車輛對(duì)垂直式停車泊位的自主泊車，有助于提升我國(guó)汽車電子技術(shù)的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的研發(fā)能力。
背景技術(shù)：
汽車電子產(chǎn)業(yè)是汽車產(chǎn)業(yè)和電子信息產(chǎn)業(yè)融合的新興產(chǎn)業(yè)，汽車電子化的程度是衡量現(xiàn)代汽車水平的重要標(biāo)志，是提高汽車行業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段和提升汽車工業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。大力發(fā)展汽車電子產(chǎn)業(yè)，對(duì)提高我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力，實(shí)施節(jié)能與新能源汽車戰(zhàn)略，實(shí)現(xiàn)汽車強(qiáng)國(guó)有著重要意義。同時(shí)，發(fā)展汽車電子產(chǎn)業(yè)有助于我國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)和培育新的產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)點(diǎn)。目前，汽車電子技術(shù)已廣泛應(yīng)用于汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)控制、底盤控制、車身控制、故障診斷以及音響、通信、導(dǎo)航等各個(gè)方面。國(guó)外平均每輛車的電子裝置占整車成本的比例為 20-25 %，在豪華車上的比例更是高達(dá)40 %，預(yù)計(jì)一些高檔汽車中電子產(chǎn)品的價(jià)值含量很快將達(dá)50%，未來有可能達(dá)到60%以上。與國(guó)外相比，我國(guó)汽車電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展嚴(yán)重滯后于汽車工業(yè)整體發(fā)展水平，國(guó)內(nèi)平均每輛新車的汽車電子支出為885美元，而全球平均每輛新車的汽車電子支出為2025美元，差距相當(dāng)明顯。但可喜的是，當(dāng)前汽車電子已受到國(guó)內(nèi)廣泛的關(guān)注和重視，《汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》中已提出了“關(guān)鍵零部件技術(shù)實(shí)現(xiàn)自主化， 新能源汽車專用零部件技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平”的目標(biāo)和方向。然而我國(guó)汽車電子行業(yè)仍然面臨很多問題。首先是中國(guó)汽車電子行業(yè)空心化問題嚴(yán)重，缺乏核心技術(shù)，如芯片、高端產(chǎn)品、開發(fā)工具與平臺(tái)、標(biāo)準(zhǔn)；汽車電子企業(yè)規(guī)模小，研發(fā)投入不足，缺乏持續(xù)發(fā)展能力，缺少領(lǐng)軍人物和領(lǐng)軍企業(yè)；橫向融合不夠，縱向產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)揮作用有限；產(chǎn)業(yè)鏈不健全，未形成產(chǎn)業(yè)集群；對(duì)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)規(guī)律把握不足，缺乏前瞻性；未形成行之有效的國(guó)家汽車電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略。近年來，隨著汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，車輛保有量的日益增加使得城市內(nèi)的行車空間大幅下降，在城市駕駛越來越困難，并且為了平穩(wěn)安全駕駛，駕駛員們比以往任何時(shí)候都需要付出更多的注意力。尤其是在高峰時(shí)段，車輛之間的刮蹭事故頻頻發(fā)生。許多汽車制造商將汽車電子技術(shù)越來越多地應(yīng)用于車輛的研發(fā)中，例如自動(dòng)或輔助車輛駕駛系統(tǒng)等，使得駕駛變得輕松、易操作。除此之外，車輛保有量的增加，對(duì)泊車位的數(shù)量提出了更高的要求。由于停車場(chǎng)規(guī)劃使用土地受到限制，與越來越多的車輛相比，城市內(nèi)的泊車位的數(shù)量是非常有限的。在停車泊位施工的國(guó)標(biāo)允許范圍之內(nèi)，每個(gè)停車泊位的區(qū)域呈現(xiàn)出減小的趨勢(shì)，這對(duì)于駕駛經(jīng)驗(yàn)不足的駕駛員來說，進(jìn)行準(zhǔn)確而快速地泊車是一個(gè)較大的難題。由于經(jīng)驗(yàn)不足，新駕駛員在泊車的過程中，需要頻繁地進(jìn)行前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向、加速、減速、剎車等操作，使得他們顧此失彼，很難準(zhǔn)確地估計(jì)車輛與周圍物體或停車邊界之間的空間距離。因此，近幾年來，泊車問題被給予格外的關(guān)注，許多研究人員和科研機(jī)構(gòu)對(duì)輔助泊車系統(tǒng)和自主泊車技術(shù)的研究給予了更多的關(guān)注。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述缺陷，在本發(fā)明中，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種自主泊車方法，通過選擇圓弧作為參考路徑，使得車輛泊車的行駛軌跡簡(jiǎn)單，易于跟蹤參考路徑，并且計(jì)算簡(jiǎn)單高效，便于實(shí)現(xiàn)。該方法的優(yōu)點(diǎn)是，通過巧妙選擇局部坐標(biāo)系的位置，簡(jiǎn)化參考路徑方程，從而簡(jiǎn)化計(jì)算步驟，節(jié)省計(jì)算時(shí)間。另外，把車輛初始位置和最終位置以及停車區(qū)域的幾何約束等限制條件融入?yún)⒖悸窂降挠?jì)算當(dāng)中，可以把約束問題簡(jiǎn)化為代數(shù)問題，這樣就大大簡(jiǎn)化了計(jì)算方程。本發(fā)明提出了一種自主泊車的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟步驟1，啟動(dòng)自主泊車模式；步驟2，計(jì)算實(shí)時(shí)參考路徑以及該實(shí)時(shí)參考路徑在車輛位置上的切線與車輛的行駛方向之間的夾角θρ計(jì)算周期為Δ τ ；步驟3，計(jì)算該實(shí)時(shí)參考路徑的半徑R ；步驟4，判斷R彡Rmin ？其中，Rmin為車輛的最小轉(zhuǎn)彎半徑，如果否，則轉(zhuǎn)入步驟5， 如果是，則轉(zhuǎn)入步驟6;步驟5，使車輛朝著遠(yuǎn)離泊車終點(diǎn)位置的方向行駛Δ τ 1的時(shí)間，回到步驟2，其中，Δ τ 為周期Δ τ的整數(shù)倍；步驟6，判斷0< 彡180 ？如果是，則轉(zhuǎn)入步驟7，否則，則轉(zhuǎn)入步驟8 ；步驟7，使車輛在原地向右打輪，以最小轉(zhuǎn)彎半徑Rminii駛Δ τ 2的時(shí)間，然后回到步驟2，其中，Δ τ 2為周期Δ τ的整數(shù)倍；步驟8，判斷180 < ΘΓ < 360 ？如果是，則轉(zhuǎn)入步驟9，否則轉(zhuǎn)入步驟10 ；步驟9，使車輛在原地向左打輪，以最小轉(zhuǎn)彎半徑Rmin行駛Δ τ 3的時(shí)間，然后回到步驟2，其中，Δ τ 3為周期Δ τ的整數(shù)倍；步驟10，當(dāng)前的實(shí)時(shí)參考路徑即為最終參考路徑，車輛沿最終參考路徑駛?cè)氩窜囄唬瓿刹窜?，自主泊車模式自?dòng)關(guān)閉。本發(fā)明的效果是1)通過使用圓弧作為參考路徑，行駛軌跡簡(jiǎn)單，使得車輛易于跟蹤，并且計(jì)算也簡(jiǎn)單高效。2)通過巧妙選擇局部坐標(biāo)系的位置，簡(jiǎn)化參考路徑方程，從而簡(jiǎn)化計(jì)算步驟，節(jié)省計(jì)算時(shí)間。3)把車輛初始位置和最終位置以及停車區(qū)域的幾何約束等限制條件融入?yún)⒖悸窂降挠?jì)算當(dāng)中，可以使泊車時(shí)車輛不會(huì)碰到泊車位的兩條側(cè)邊緣線和底端橫向邊緣線。


圖1是垂直式停車泊位示意圖。圖2是Ackerman轉(zhuǎn)向車輛運(yùn)動(dòng)模型示意圖。圖3是參考路徑規(guī)劃示意圖。圖4是本發(fā)明提出的泊車算法的流程圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)圖1所示的垂直式停車泊位的自主泊車，具體地，使車輛正向駛?cè)氪怪笔讲窜囄?，且停車泊位的設(shè)置符合《中華人民共和國(guó)公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GA/T 850-2009》?？紤]在泊車過程中車輛行駛速度相對(duì)緩慢(基本上在起步、剎車狀態(tài)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換)，因此，采用Ackerman轉(zhuǎn)向車輛運(yùn)動(dòng)模型來設(shè)計(jì)自主泊車方法。Ackerman轉(zhuǎn)向車輛運(yùn)動(dòng)模型如圖2所示，在該模型中，我們給出如下定義R為車輛的轉(zhuǎn)彎半徑，氏為車輛以R為半徑轉(zhuǎn)彎時(shí)的內(nèi)側(cè)半徑，I 。為車輛以R為半徑轉(zhuǎn)彎時(shí)的外側(cè)半徑，L1為車輛前后軸之間的距離，d為左右車輪間距，α和β是左、右輪的轉(zhuǎn)向角度， Θ 為車輛的轉(zhuǎn)向角度。從圖2中我們可以得到車輛轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)彎半徑之間的關(guān)系為
權(quán)利要求
1.一種自主泊車的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 步驟1，啟動(dòng)自主泊車模式；步驟2，計(jì)算實(shí)時(shí)參考路徑以及該實(shí)時(shí)參考路徑在車輛位置上的切線與車輛的行駛方向之間的夾角θρ計(jì)算周期為Δ τ ；步驟3，計(jì)算該實(shí)時(shí)參考路徑的半徑R ；步驟4，判斷R彡Rmin ？其中，Rmin為車輛的最小轉(zhuǎn)彎半徑，如果否，則轉(zhuǎn)入步驟5，如果是，則轉(zhuǎn)入步驟6;步驟5，使車輛朝著遠(yuǎn)離泊車終點(diǎn)位置的方向行駛Δ τ 1的時(shí)間，回到步驟2，其中， Δ τ 1為周期Δ τ的整數(shù)倍；步驟6，判斷0< θ^彡180 如果是，則轉(zhuǎn)入步驟7，否則，則轉(zhuǎn)入步驟8 ； 步驟7，使車輛在原地向右打輪，以最小轉(zhuǎn)彎半徑Rmin行駛△ τ 2的時(shí)間，然后回到步驟 2，其中，Δ τ 2為周期Δ τ的整數(shù)倍；步驟8，判斷180 < ΘΓ < 360 ？如果是，則轉(zhuǎn)入步驟9，否則轉(zhuǎn)入步驟10 ； 步驟9，使車輛在原地向左打輪，以最小轉(zhuǎn)彎半徑Rmin行駛Δ τ 3的時(shí)間，然后回到步驟 2，其中，Δ τ 3為周期Δ τ的整數(shù)倍；步驟10，當(dāng)前的實(shí)時(shí)參考路徑即為最終參考路徑，車輛沿最終參考路徑駛?cè)氩窜囄?，完成泊車，自主泊車模式自?dòng)關(guān)閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述實(shí)時(shí)參考路徑和最終參考路徑均為連接車輛位置與泊車終點(diǎn)位置的一段圓弧。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述實(shí)時(shí)參考路徑滿足條件圓弧的半徑需大于或等于車輛的最小轉(zhuǎn)彎半徑，并且在泊車終點(diǎn)位置處，所述實(shí)時(shí)參考路徑的切線即為泊車位的縱向中線。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述車輛位置為車輛前保險(xiǎn)杠中點(diǎn)在地面上的投影。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述泊車終點(diǎn)位置為泊車位前端橫向邊緣線的中點(diǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述最終參考路徑滿足以下兩個(gè)條件 1)所述最終參考路徑的半徑需大于或等于車輛的最小轉(zhuǎn)彎半徑，并且在泊車終點(diǎn)位置處，所述實(shí)時(shí)參考路徑的切線即為泊車位的縱向中線；幻所述最終參考路徑在車輛行駛方向上與在車輛位置上的切線的夾角θ ^ = 0。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述泊車位四個(gè)頂點(diǎn)的位置信息由車載傳感器獲知。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述車載傳感器為視頻傳感器或GPS定位傳感器或多種傳感器的組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述自主泊車的方法基于Ackerman轉(zhuǎn)向車輛運(yùn)動(dòng)模型來設(shè)計(jì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在所述Ackerman轉(zhuǎn)向車輛運(yùn)動(dòng)模型中， 車輛轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)彎半徑之間的關(guān)系為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自主泊車的方法，該方法以泊車車輛的前保險(xiǎn)杠中點(diǎn)在地面上的投影為車輛位置，以泊車位前端橫向邊緣線的中點(diǎn)為泊車終點(diǎn)位置，通過計(jì)算實(shí)時(shí)參考路徑，即連接車輛位置與泊車終點(diǎn)位置的一段圓弧，該實(shí)時(shí)參考路徑需滿足的條件是圓弧的半徑需大于或等于車輛的最小轉(zhuǎn)彎半徑，并且此圓弧在泊車終點(diǎn)位置處的切線為泊車位的縱向中線。通過計(jì)算，使實(shí)時(shí)參考路徑成為最終參考路徑，泊車車輛沿著最終參考路徑實(shí)現(xiàn)自主泊車。最終求得的最終參考路徑滿足的條件是1)所述最終參考路徑滿足實(shí)時(shí)參考路徑的條件；2)所述最終參考路徑在車輛行駛方向上與在車輛位置上的切線的夾角θr＝0。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)車輛的自主泊車，其特點(diǎn)是方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)B60W30/06GK102416952SQ20111033371
公開日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者張楠, 張雅如, 湯淑明 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所