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原文传递一种垂直泊车的路径规划设计方法

专利名称：	一种垂直泊车的路径规划设计方法
摘要：	本发明公开了一种垂直泊车的路径规划设计方法，包括如下步骤：S1，根据车辆参数和环境信息计算所需最小车位长度；S2，比较实际车位长度和最小车位长度；S3，根据步骤S2比较结果选择泊车方式，如果实际车位长度小于或者等于最小车位长度，采用一次泊车到位的路径规划设计，如果实际车位长度小于或者等于最小车位长度，采用多步泊车到位的路径规划设计。本发明依据车辆在虚拟坐标系下的位置信息和通过整车CAN信号得到的车身姿态角信息，对车辆的路径规划进行具体设计，减轻驾驶员的压力。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	杭州湘滨电子科技有限公司
发明人：	王庭伟;景立群;宋士伟
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-16T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-07T00:00:00+0800
申请号：	CN201910040799.X
公开号：	CN109720342A
代理机构：	杭州华鼎知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	项军
分类号：	B60W30/06(2006.01);B;B60;B60W;B60W30
申请人地址：	311258 浙江省杭州市萧山区闻堰镇湘山路28号
主权项：	1.一种垂直泊车的路径规划设计方法，其特征在于包括如下步骤： S1，根据车辆参数和环境信息计算所需最小车位长度； S2，比较实际车位长度和最小车位长度； S3，根据步骤S2比较结果选择泊车方式，如果实际车位长度小于或者等于最小车位长度，采用一次泊车到位的路径规划设计，如果实际车位长度小于或者等于最小车位长度，采用多步泊车到位的路径规划设计。 2.根据权利要求1所述的一种垂直泊车的路径规划设计方法，其特征在于：一次泊车到位的路径规划包括：采用最小转弯半径，根据最小侧向距离判断所需求的最小车位长度。 3.根据权利要求2所述的一种垂直泊车的路径规划设计方法，其特征在于：一次泊车到位的路径规划还包括：曲线段开始前需使用直线段过渡。 4.根据权利要求2所述的一种垂直泊车的路径规划设计方法，其特征在于：车辆两个侧后探头测到车辆进入车位后，开始对两侧车辆的车身姿态进行识别，在识别后重新规划路径，开始新的控制。 5.根据权利要求1所述的一种垂直泊车的路径规划设计方法，其特征在于：一次泊车到位的路径规划，以车位中线R为基准确定各坐标参数，起始位置为车后轴中心距离中线R的位置；包含以下参数：W：车辆宽度，L：车身长度，Rmin：最小转弯半径，Cx：侧向距离，b：后轴中心到车尾的距离，d3：本车在车位里距离两侧的距离，d1：车辆后轴最内点距离车位的安全距离，Δd：一次泊车到位约束段长度，L2：超声波识别的实际车位长度，Lmin：计算得到的所需最小车位长度，上述参数具有以下几何关系： L2＝W+2d3 6.根据权利要求5所述的一种垂直泊车的路径规划设计方法，其特征在于：位于车辆侧边的超声波探头识别到侧向距离Cx和实际车位长度L2后，如果L2≥(Lmin-10)，则选择一次泊车到位的路径规划设计，反之则选择多步泊车到位的路径规划设计。 7.根据权利要求6所述的一种垂直泊车的路径规划设计方法，其特征在于：一次泊车到位的路径规划设计还包括起始转弯点：设车辆的起始位置为A0，坐标为(x0，y0，a0)则需要直行到位置A1后再开始沿圆弧运动，此时车辆运动轨迹为直线与相切圆弧组成，由于前一步计算最小车位长度时假设起始位置的姿态角为0，因此需要补足圆弧，设补足后虚拟的起始点为Ax，按照Ax位置规划最小车位，此时不确定结束点姿态角是否为90°，设结束点x坐标为0，A1状态对应的起始转弯点坐标为(x1，y1，a1)，则虚拟点Ax坐标为(xx，yx，ax)，根据几何关系应满足如下关系： xx＝x1+Rmin·sin(a1) yx＝y1+Rmin·[1-cos(a1)] 其中f表示后轴至车头的距离，也是车辆进入车位后车后轴中心距离车位水平线的距离，即车位障碍点的y坐标；建立直行段的直线方程： y0-y1＝tan(a0)(y0-y1)，根据下式：其中Lact为实际车位长度，将前一步的yx代入此式即可求得起始转弯点A1的坐标x1和y1。 8.根据权利要求7所述的一种垂直泊车的角度识别校正方法，其特征在于：多步泊车到位的路径规划设计包括第一段路径规划，第一段路径规划包括上述的最小车位长度和起始转弯点，还包括：右后碰撞点：当车辆的右后端点进入到车位水平线时，直角三角形B1和B2有公共的斜边，其中b为车辆后轴到车尾的距离即三角形B1的一个直角边，B1的另一条直角边为车身转弯圆圆心与车内侧后轮中心连线，B2的直角边由车身转弯圆圆心向车位水平线作垂线得到，该垂线与水平线的交点到车身右后端点的连线即为B2水平方向的直角边，令x为B2水平方向的直角边，根据几何关系可以推算得到x值: 判断x-(Rmin-Lmin/2)是否大于0，若大于0则右后碰撞点不会撞上障碍车；左后碰撞点：当车辆的左后端点进入到车位水平线时，直角三角形B1和B2有公共的斜边，其中b为车辆后轴到车尾的距离即三角形B1的一个直角边，令x为B2水平方向的直角边，根据几何关系可以计算得到x值此时判断x-(Rmin-Lmin/2)是否大于实际车位长度，若大于则左后端点可进入车位且姿态角可以达到临界值，左后端点进入车位且姿态角可以达到临界值：若姿态角恰好可以到达临界值a，设定为75°，则可依据以下几何关系求出对应的最小车位： αB＝tan-1(b/(Rmin+W/2)) Ls1＝RB·sin(α+αB)+d1-(Rmin-Lmin/2)，其中，αB为车身转弯圆心和后轴连线与圆心和车左后端点连线的夹角，RB为车左后端点到圆心的距离，Ls1为姿态角刚好达到临界值需要的最小车位，若结束点对应的姿态角无法达到临界值，则可以根据已知的车位长度按下式求出对应的姿态角a： α＝sin-1[(Ls1-d1+xs)/RB]-αB。 9.根据权利要求8所述的一种垂直泊车的路径规划设计方法，其特征在于：多步泊车到位的路径规划设计还包括第二段路径规划，设xs≤0，xs为当前车在虚拟坐标系中的x坐标值目标结束点坐标(xe，ye，ae)，其中xe＝0，ae＝90°，如果采用一段圆弧路径就到达目标位置，则该圆弧b必须满足与车位中线相切且转弯半径不得过大，过大会导致纵向的距离过大，此时计算圆弧半径R＝(-xs)/[1-sin(αs)]，会有如下两种情况： 1)R＜Rmin 按照Rmin半径规划路径，如果上到姿态角等于90°处车辆的位置没有超出车位，则停止点为姿态角等于90°的位置，如果超过了，则以x＝(车位长度-W)/2处的点为停止点； 2)R＞＝Rmin 采用直线+圆弧法路径需要的纵向长度Yse1可按照几何关系计算： Yse1＝Rmin·cos(as)+tan(as)*[-xs-Rmin·(1-sin(as))] 其中as为第二段路径开始时车身的姿态角，xs为第二段路径开始时车后轴中心在虚拟坐标系中的X坐标值，采用两段圆弧法路径需要的纵向长度Yse2可由几何关系计算：若Yse2大于Yse1则选取直线+圆弧法的方式规划路径，反之则选取两段圆弧的方法规划路径。 10.根据权利要求9所述的一种垂直泊车的路径规划设计方法，其特征在于：多步泊车到位的路径规划设计还包括第三段路径规划，开始规划第三段时，先判断当前车身姿态角α，再以当前姿态角过车辆后轴中点做轨迹延长直线，该直线与y＝0的交点横坐标，定为xd，开始规划第三段路径时车身后轴中心在虚拟坐标系中的x坐标为xs,y坐标为ys，as为第三段路径开始时车身的姿态角； C0：α接近90°且xd几乎与车位中心重合，按照轨迹延长直线直接规划路径； C1：α接近90°、\|xd\|较大且xs>0，起始点位于x＝0的右侧，并且姿态角较大，此时可以规划为两段圆弧，根据几何关系计算转弯半径，公式如下：此时会出现以下两种情况： 1)R>Rmin 为了保证车辆在车位中的姿态角不要小于70°需要对结束点x坐标重新规划，假设整段路径中车身姿态角最大处的角度为αM，按下式计算该角度：若αM大于70°则按照原规划结束点(0，0，90°)；若小于90°，则令最大姿态角为70°重新规划第三段路径结束点的x坐标xe： xe＝x0-2·R·(1-sin(αM)) 2)R≤Rmin 取R＝Rmin，此时无法保证规划到x＝0，设规划到y＝0，尽可能避免规划路径中间出现车身姿态角过小的情况； C2：α接近90°、\|xd\|较大且xs≤0 起始点位于x＝0的左侧，并且姿态角较大，此时姿态角为负值，为了计算方便，依然取正值，此时可以规划为两段圆弧，根据下式计算转弯半径此时会出现以下两种情况： 1)R>Rmin 为了保证车辆在车位中的姿态角不要小于70°，需要对结束点x坐标重新规划，假设整段路径中车身姿态角最大处的角度为αM：若αM大于70°则按照原规划结束点(0，0，90°)；若小于90°，则令最大姿态角为70°重新规划第三段路径结束点的x坐标xe： xe＝x0-2·R·(1-sin(αM)) 2)R≤Rmin 取R＝Rmin，此时无法保证规划到x＝0，设规划到y＝0，确保车辆在车位的姿态角不要小于70°； C3:α较小且xs>0 首先选取一段圆弧，判断是否可以达到目标点(0,0,90°)，可以通过几何关系求得一段到位所需要的转弯半径R，根据R值的大小分为以下两种情况： 1)R>Rmin dy为沿规划路径运动时y方向的运动距离，如果满足dy
所属类别：	发明专利