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原文传递用于停放车辆的系统、方法及非暂时计算机可读存储介质

专利名称：	用于停放车辆的系统、方法及非暂时计算机可读存储介质
摘要：	本发明涉及用于自动化停车的方法和系统，该方法和系统使用车辆的几何结构和停车空间的地图确定通过路点集合连接车辆的初始状态与停放车辆的目标状态的无碰撞几何路径；并且使用车辆的运动学模型确定形成运动学图的运动学子图集合，该运动学图具有用运动学边连接的多个节点。各路点限定车辆的位置和方位，各运动学子图将几何路径的一对相邻路点连接，各节点限定车辆的状态，并且连接两个节点的各运动学边根据车辆的运动学特性限定连接两个节点的无碰撞运动学路径。从运动学图选择运动学路径，并且使用车辆的动态模型确定作为时间的函数对运动学路径进行跟踪的参考轨迹。车辆的运动根据参考轨迹。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	日本;JP
申请人：	三菱电机株式会社
发明人：	王烨宾;D·贾
专利状态：	有效
申请日期：	2017-11-28T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-16T00:00:00+0800
申请号：	CN201780077990.0
公开号：	CN110139794A
代理机构：	北京三友知识产权代理有限公司
代理人：	黄纶伟;李辉
分类号：	B62D15/02(2006.01);B;B62;B62D;B62D15
申请人地址：	日本东京都
主权项：	1.一种用于在停车空间内停放车辆的方法，其中，该方法使用连接到存储器的处理器，该存储器存储所述车辆的几何结构、所述停车空间的地图、所述车辆的运动学模型以及所述车辆的动态模型，其中，所述处理器与实施所述方法的所存储指令连结，其中，所述指令在由所述处理器执行时进行所述方法的至少一些步骤，该方法包括：使用所述车辆的所述几何结构和所述停车空间的所述地图，确定通过路点集合连接所述车辆的初始状态与停放车辆的目标状态的无碰撞几何路径，各路点限定所述车辆的位置和方位；使用所述车辆的运动学模型，确定形成运动学图的运动学子图集合，该运动学图具有用运动学边连接的多个节点，各运动学子图连接所述几何路径的一对相邻路点，各节点限定所述车辆的状态，并且连接两个节点的各运动学边根据所述车辆的运动学特性限定连接所述两个节点的无碰撞运动学路径；从所述运动学图选择运动学路径，该运动学路径通过中间节点集合连接初始节点与目标节点，该初始节点对应于所述车辆的所述初始状态，该目标节点对应于所述车辆的所述目标状态；使用所述车辆的动态模型，确定作为时间的函数对所述运动学路径进行跟踪的参考轨迹；以及根据所述参考轨迹控制所述车辆的运动。 2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：从与所述路点集合对应的种子集合起迭代地生长所述运动学图。 3.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：使用所述车辆的至少一个传感器确定所述停车空间的至少一部分的几何结构；以及从存储器选择所述车辆的所述几何结构，其中，所述传感器和所述存储器在工作上连接到所述处理器。 4.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述几何路径的步骤包括：建立几何图，该几何图通过无碰撞节点集合连接所述初始节点与所述目标节点，所述几何图中的各对节点由无碰撞边连接，该无碰撞边是仅使用所述车辆和所述停车空间的几何结构确定的；以及从形成所述几何路径的所述路点集合的所述几何图选择节点集合。 5.根据权利要求4所述的方法，所述方法还包括：对所述停车场的状态空间中的点进行采样，以产生采样状态；如果所述几何图的节点的所有状态在所述采样状态的非可达区域内，则拒绝所述采样状态；否则，确定所述几何图中的具有与所述采样状态最近的状态的最近节点；向所述几何图添加所述采样状态的节点，并且如果边无碰撞，则经由所述边连接所添加的节点与所述最近节点；以及重复所述采样、所述拒绝、所述确定以及所述添加，直到所述初始节点连接到所述目标节点。 6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述几何图包括初始树和目标树，该初始树从所述初始节点开始朝向所述目标节点，该目标树从所述目标节点开始朝向所述初始节点，并且其中，所述最近节点包括来自所述初始树的第一最近节点和来自所述目标树的第二最近节点中的一个或组合。 7.根据权利要求4所述的方法，所述方法还包括：对于所述几何图的所述初始节点和各非叶节点，确定到达所述目标节点的最小成本；以及选择以对于所述初始节点确定的所述最小成本将所述初始节点与所述目标节点连接起来的节点集合，以形成所述几何路径的路点集合。 8.根据权利要求7所述的方法，所述方法还包括：从所述几何图去除除了所述初始节点和所述目标节点之外的叶节点；并且从所述几何图去除连接已去除叶节点的边。 9.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述运动学图的步骤包括：对接近所述路点集合的所述停车空间进行采样，以产生采样状态；如果所述运动学边无碰撞，则使用该运动学边连接所述采样状态与从至少一个路点开始的至少一个树，以更新该树；以及重复所述采样和所述连接，直到满足终止条件，其中，所述终止条件包括形成了已连接几何图、所述运动学图上连接所述初始节点与所述目标节点的路径的数量超过阈值、连接相邻路点的树的节点的数量中的一个或组合。 10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述采样是使用所述停车空间的状态的概率分布来有偏倚地执行的，该概率分布具有作为所述路点的状态的函数的均值和协方差。 11.根据权利要求9所述的方法，所述方法还包括：从所述路点集合X0,...,XM选择两个相邻的路点Xi、Xi+1；形成子图SGi+1，该子图通过无碰撞节点和运动学边集合将子图SGi连接到路点Xi+1，其中，SGi是在针对两个相邻路点Xi-1、Xi的先前迭代期间确定的子图；并且对于0≤i≤M-1，重复所述选择和所述形成。 12.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括：使用初始树和目标树初始化所述子图，其中，所述初始树包括如下的子图Sgi：该子图包括与几何路点{X0,...,Xi}对应的节点，并且所述目标树包括与路点Xi+1对应的节点；从所述车辆运动学模型的接近路点Xi、Xi+1的状态空间有偏倚地采样新状态X；如果所述车辆能够遵循从所述新状态到所述初始树和所述目标树中的状态的无碰撞运动学路径，则向所述初始树和所述目标树中的至少一个添加所述新状态X；以及重复所述采样和添加，直到所述新状态X被添加到所述初始树和所述目标树这两者。 13.根据权利要求12所述的方法，所述方法还包括：根据所述路点Xi、Xi+1以及所述车辆和所述停车空间的几何结构，构建概率分布函数P(X\|Xi,Xi+1)；根据所述概率分布函数P(X\|Xi,Xi+1)从所述状态空间进行采样所述新状态X；以及重复所述采样，直到所采样的状态无碰撞。 14.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：确定所述运动学图的各节点的最佳成本，其中，节点的最佳成本表示通过所述运动学图的边使所述车辆从该节点移动到所述目标节点的最佳估计成本；并且通过策略迭代确定由运动学路点集合和连接所述初始状态与所述目标状态的关联边表示的初始运动学路径。 15.根据权利要求14所述的方法，所述方法还包括：初始化所述初始运动学路径P0，以包括当前状态Xc，作为第一运动学路点的初始状态X0；确定所述当前状态的下一状态Xn，从而该下一状态与所述当前状态之间的边E(Xc,Xn)产生从所述当前状态到所述目标状态的最小成本；向所述初始运动学路径P0＝{P0,Xn,E(Xc,Xn)}添加所述下一状态Xn和所述边E(Xc,Xn)；以及重复所述确定和添加，直到所述下一状态为所述目标状态。 16.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：通过去除对于在所述运动学路径中到达随后路点不必要的中间路点，对所述运动学路径进行平滑。 17.一种用于在停车空间内停放车辆的系统，该系统包括：存储器，该存储器存储所述车辆的几何结构、所述停车空间的地图、所述车辆的运动学模型以及所述车辆的动态模型；传感器，该传感器用于在工作上感测指示所述停车空间的至少一部分的几何结构的信息；处理器，该处理器连接到所述存储器，并且被配置为：使用所述车辆的所述几何结构和所述停车空间的所述地图，确定通过路点集合连接所述车辆的初始状态与停放车辆的目标状态的无碰撞几何路径，各路点限定所述车辆的位置和方位；使用所述车辆的运动学模型，确定运动学子图集合以形成运动学图，该集合从与所述路点集合对应的种子集合生长，该运动学图具有用运动学边连接的多个节点，各运动学子图连接所述几何路径的一对相邻路点，各节点限定所述车辆的状态，并且连接两个节点的各运动学边根据所述车辆的运动学特性限定连接所述两个节点的无碰撞运动学路径；从所述运动学图选择运动学路径，该运动学路径通过中间节点集合连接初始节点与目标节点，该初始节点对应于所述车辆的所述初始状态，该目标节点对应于所述车辆的所述目标状态；并且使用所述车辆的动态模型，确定作为时间的函数对所述运动学路径进行跟踪的参考轨迹；以及控制器，该控制器用于根据所述参考轨迹控制所述车辆的运动。 18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述处理器通过以下方式来确定所述几何路径：建立几何图，该几何图通过无碰撞节点集合连接所述初始节点与所述目标节点，所述几何图中的各对节点由无碰撞边连接，该无碰撞边连接是仅使用所述车辆和所述停车空间的几何结构确定的；以及从形成所述几何路径的所述路点集合的几何图选择节点集合。 19.根据权利要求17所述的系统，其中，所述处理器被配置为：对所述停车场的状态空间中的点进行采样，以产生采样状态，其中，所述采样是使用所述停车空间的状态的概率分布来有偏倚地执行的，该概率分布具有作为所述路点的状态的函数的均值和协方差；如果所述几何图的节点的所有状态在所述采样状态的非可达区域内，则拒绝所述采样状态；否则，确定所述几何图中的具有与所述采样状态最近的状态的最近节点；向所述几何图添加所述采样状态的节点，并且如果边无碰撞，则经由该边连接所添加的节点与所述最近节点；以及重复所述采样、所述拒绝、所述确定以及所述添加，直到所述初始节点连接到所述目标节点。 20.一种非暂时计算机可读存储介质，该非暂时计算机可读存储介质上实现了程序，该程序能够由处理器执行以执行方法，所述方法包括以下步骤：确定没有碰撞地连接车辆的初始状态与所述车辆的目标状态的几何路径，其中，所述几何路径包括路点集合，各路点由所述车辆的位置和方位限定，并且其中，所述几何路径是仅使用所述车辆和停车空间的几何结构确定的；确定具有用运动学边连接的多个节点的运动学图，各节点限定所述车辆的状态，并且连接两个节点的各运动学边限定所述两个节点之间的无碰撞运动学路径，其中，所述运动学图的所述节点从与所述路点集合对应的种子集合起迭代地生长，并且其中，所述运动学边根据所述车辆的运动学特性连接两个节点；从所述运动学图选择运动学路径，该运动学路径通过中间节点集合连接初始节点与目标节点，该初始节点对应于所述车辆的所述初始状态，该目标节点对应于所述车辆的所述目标状态；确定跟踪所述运动学路径的参考轨迹，其中，所述参考轨迹是时间的函数；以及根据所述参考轨迹控制所述车辆的运动。
所属类别：	发明专利