一种自动泊车轨迹生成方法和装置与流程

1.本发明属于车辆自动泊车技术领域，具体涉及一种自动泊车轨迹生成方法和装置。


背景技术：

2.目前，随着汽车保有量的不断增长，无人驾驶凭借着科技、互联网、大数据等的浪潮快速发展，针对泊车过程的耗时长、空间要求高等问题，自主代客泊车逐渐成为无人驾驶研究和应用的热点。自动泊车包含感知、规划和控制等众多模块。感知模块通过图像、激光和超声波等工具对车辆运动状态以及车辆所处环境进行建模。规划模块结合感知模块提供的车辆所处的环境信息和车辆当前运动状态信息计算出符合车辆动力学且无碰撞的轨迹信息。控制模块根据规划模块输出的车辆轨迹点信息控制车辆进行运动。
3.行业内常用的自动泊车轨迹算法包括hybrid a*算法和双圆弧-直线计算方式。轨迹规划主要由直线、圆弧和曲线等要素组成，通过将这些要素进行拼接，组成形式多样的行车轨迹。hybrid a*算法具有规划的泊车轨迹线路灵活、有避障重规划能力、参数个数少以及自适应能力强的优点，但是此算法的空间要求大，对于极窄车位计算时间长，失败率高；双圆弧-直线计算方式具有计算时间短、对空间要求小的特点，但是此算法生成的路线比较固定且无避障重规划能力，以及大量参数需要标定。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种自动泊车轨迹生成方法和装置，用以解决采用单一算法规划极窄车位的泊车轨迹不能够同时兼顾计算时间短、有避障重规划能力、对空间要求小的问题。
5.为解决上述技术问题，本发明提供了一种自动泊车轨迹生成方法，包括如下步骤：
6.1)根据获取的垂直或斜向车位的信息确定车辆停在车位内用于表征该车辆的一点a；在沿着车位开口方向上取一比a点更靠近车位开口的点b，再以b点为起点以设定的半径向车位开口方向生成圆弧，所选b点的位置满足车辆沿着圆弧行驶时其车身轮廓只与车位外边界发生碰撞；在生成的圆弧上取一点c，车位外选取一点d，生成从c点至d点的路线，所选c点和d点的位置满足此车辆沿着该路线行驶时的车身轮廓与车位外障碍物都不发生碰撞；将直线ab、圆弧bc和路线cd连接在一起得到车辆的泊车轨迹；
7.2)若车辆为泊出状态，则设定车辆当前位置为泊出起点，即a点，设置车辆泊出目标终点为d点，最终得到车辆泊出轨迹ad；和/或
8.若车辆为泊入状态，则设定车辆当前位置为泊入起点，即d点，设置车辆泊入目标终点为a点，最终得到车辆泊入轨迹da。
9.其有益效果为：考虑到只采用有避障重规划能力的单一算法对极窄车位计算时间长、失败率高，而采用无避障重规划能力的单一算法生成的线路又是固定的，都不能有效解决针对极窄车位生成自动泊车轨迹，并且考虑到车位内部无需自动避障，本发明在根据车
位信息在车位内生成固定的泊车轨迹，在车位外生成有避障重规划能力的泊车轨迹，能够减小极窄车位的轨迹规划时间长，降低泊车轨迹失败率，同时保留避障重规划能力。
10.进一步地，步骤1)中设定的半径为车辆的最小转弯半径。
11.其有益效果为：以车辆的最小转弯半径为圆弧半径，有利于找到最优泊车轨迹，有效降低在极窄车位生成的泊车轨迹的失败率。
12.进一步地，步骤1)中选取b点的步骤具体包括：取与a点相隔第一设定距离的点为初始b点，若以初始b点为起点车辆沿着生成的圆弧行驶时其车身轮廓不只与车位外边界发生碰撞，则改变b点位置以增加直线ab的长度，直至车辆沿着该圆弧行驶时其车身轮廓只与车位外边界发生碰撞。
13.其有益效果为：确定b点位置，有利于车位内部生成符合车辆泊入和泊出的直线轨迹，减少轨迹规划时长，提高轨迹规划精确度。
14.进一步地，步骤1)中选取c点的步骤具体包括：在生成的圆弧上取与b点相隔第二设定距离的点为初始c点，若计算生成的路线满足此车辆沿着该路线行驶时的车身轮廓与车位外障碍物发生碰撞，则改变c点位置以增加圆弧bc的长度，直至车辆沿着该路线行驶时的车身轮廓与车位外障碍物都不发生碰撞。
15.其有益效果为：确定c点位置，有利于车位内部生成符合车辆泊入和泊出的圆弧轨迹，以及为后续生成车位外部泊车轨迹提供参数，减少轨迹规划时长。
16.进一步地，使用hybrid a*算法计算生成路线cd。
17.其有益效果为：车位外部生成的泊车轨迹所需参数个数少，生成的轨迹路线更灵活，且具有避障重规划能力，自适应能力强。
18.进一步地，若生成的圆弧总长度小于圆弧bc的长度，则判定轨迹生成失败。
19.进一步地，步骤1)中确定的a点位置为车身后轴中心点对应的位置。
20.其有益效果为：方便计算，更加直观的展现出车身轮廓与车位边界以及障碍物的位置情况，有利于提高泊车轨迹的成功率。
21.为解决上述技术问题，本发明还提供了一种自动泊车轨迹生成装置，包括存储器和处理器，处理器用于执行存储在存储器中的计算机程序指令以实现上述介绍的一种自动泊车轨迹生成方法。
22.其有益效果为：该装置保证了一种自动泊车轨迹生成方法的有效可靠执行。
附图说明
23.图1是本发明的自动泊车轨迹生成方法流程图；
24.图2是本发明的自动泊车轨迹示意图。
具体实施方式
25.本发明的基本构思为：针对垂直或斜向的极窄车位，结合有避障重规划能力的算法和无避障重规划能力的算法(即圆弧-直线算法)对泊车轨迹进行计算，对于车位内部，使用圆弧-直线算法计算出一条固定的直线路线ab和圆弧路线bc；对于车位外部，使用有避障重规划能力的算法计算出一条从c点到泊入起点或泊出目标终点d点的路线cd，依次将路线ab、路线bc和路线cd拼接得到路线ad，路线ad为泊出轨迹，将ad翻转即可得到泊入轨迹da。
26.下面将结合附图以及方法实施例对本发明进行详细说明。
27.方法实施例：
28.本发明的一种垂直和斜向车位自动泊车轨迹生成方法实施例，流程图如图1所示，规划路径示意图如图2所示，具体过程如下：
29.步骤一，云端下发目标车位编号，并根据地图解析出目标车位起始点a，a点位置为车身后轴中心点对应的位置，设置la＝0.1米(即第一设定距离)。
30.步骤二，从a点向u型车位开口方向生成平行于车位两边边界的直线，在直线上取距离a点为la的点为b点。
31.步骤三，再以b点为起点，车辆的最小转弯半径为圆弧半径，分别向车位开口方向的左右两侧生成圆弧，得到圆弧left和圆弧right。
32.步骤四，分别判断圆弧left和圆弧right上的车身轮廓是否只与车位外边界发生碰撞，若是，则保存以b点为起点发生碰撞的圆弧为圆弧a，并设置lb＝0.1米(即第二设定距离)；若不是，则将la加上0.1米后的值更新为la新的值，重新执行步骤二至步骤四，直至满足圆弧上车身轮廓是否只与车位外边界发生碰撞。
33.步骤五，在圆弧a上取距离b点为lb的点为c点。
34.步骤六，判断lb是否大于等于圆弧a的长度，若是，则此次计算轨迹失败；若不是，则判断汽车当前状态是否为泊入状态，若是泊入状态，则设置车辆当前位置为d点，若不是泊状态，则设置车辆泊出目标终点为d点。
35.步骤七，判断以c点为起点，d点为终点，使用hybrid a*算法是否能生成路线cd且路线上的车身轮廓与车位外障碍物无碰撞，若能生成，则保存此路线cd为轨迹lh，并将直线ab、圆弧bc、轨迹lh拼接得到轨迹lf；若不能生成，则将lb加上0.1米后的值更新为lb新的值，重新执行步骤五至步骤七，直至生成满足路线上的车身轮廓与车位外障碍物无碰撞的轨迹。
36.步骤八，判断当前状态，若是泊入状态，则输出翻转后的轨迹lf为泊入轨迹，若是泊出状态，则直接输出lf为泊出轨迹。
37.本实施例中生成圆弧时以车辆最小转弯半径作为圆弧半径，作为其他实施方式，还可以根据经验在最小转弯半径的基础上增加一定值，将增加定值后得到的半径作为圆弧半径；本实施例中使用hybrid a*算法计算生成路线cd，作为其他实施方式，还可以使用其他的具有避障重规划能力的算法来生成路线cd，例如rrt和dijkstra算法；本实施例中a点位置为车身后轴中心点对应的位置，作为其他实施方式，a点还可以为车身前轴中心点对应的位置。
38.本发明将自动泊车轨迹分为车位内部的轨迹和车位外部的轨迹两部分，在不同位置使用不同的算法生成轨迹，将双圆弧-直线和hybrid a*算法的优点结合起来，能够解决极窄垂直或者斜向车位的轨迹规划时间长、失败率高等问题，同时还具有避障重规划能力。
39.装置实施例：
40.本发明的一种自动泊车轨迹生成装置，包括存储器和处理器，所述处理器用于执行存储在存储器中的计算机程序指令，以实现本发明的方法实施例中介绍的一种自动泊车轨迹生成方法。其中，处理器可以可编程逻辑器件fpga等处理装置。存储器可为利用电能方式存储信息的各式存储器，例如ram、rom等，还可为其他方式的存储器。

技术特征：
1.一种自动泊车轨迹生成方法，其特征在于，包括如下步骤：1)根据获取的垂直或斜向车位的信息确定车辆停在车位内用于表征该车辆的一点a；在沿着车位开口方向上取一比a点更靠近车位开口的点b，再以b点为起点以设定的半径向车位开口方向生成圆弧，所选b点的位置满足车辆沿着圆弧行驶时其车身轮廓只与车位外边界发生碰撞；在生成的圆弧上取一点c，车位外选取一点d，生成从c点至d点的路线，所选c点和d点的位置满足此车辆沿着该路线行驶时的车身轮廓与车位外障碍物都不发生碰撞；将直线ab、圆弧bc和路线cd连接在一起得到车辆的泊车轨迹；2)若车辆为泊出状态，则设定车辆当前位置为泊出起点，即a点，设置车辆泊出目标终点为d点，最终得到车辆泊出轨迹ad；和/或若车辆为泊入状态，则设定车辆当前位置为泊入起点，即d点，设置车辆泊入目标终点为a点，最终得到车辆泊入轨迹da。2.根据权利要求1所述的自动泊车轨迹生成方法，其特征在于，步骤1)中设定的半径为车辆的最小转弯半径。3.根据权利要求1所述的自动泊车轨迹生成方法，其特征在于，步骤1)中选取b点的步骤具体包括：取与a点相隔第一设定距离的点为初始b点，若以初始b点为起点车辆沿着生成的圆弧行驶时其车身轮廓不只与车位外边界发生碰撞，则改变b点位置以增加直线ab的长度，直至车辆沿着该圆弧行驶时其车身轮廓只与车位外边界发生碰撞。4.根据权利要求1所述的自动泊车轨迹生成方法，其特征在于，步骤1)中选取c点的步骤具体包括：在生成的圆弧上取与b点相隔第二设定距离的点为初始c点，若计算生成的路线满足此车辆沿着该路线行驶时的车身轮廓与车位外障碍物发生碰撞，则改变c点位置以增加圆弧bc的长度，直至车辆沿着该路线行驶时的车身轮廓与车位外障碍物都不发生碰撞。5.根据权利要求1所述的自动泊车轨迹生成方法，其特征在于，使用hybrid a*算法计算生成路线cd。6.根据权利要求1所述的自动泊车轨迹生成方法，其特征在于，若生成的圆弧总长度小于圆弧bc的长度，则判定轨迹生成失败。7.根据权利要求1所述的自动泊车轨迹生成方法，其特征在于，步骤1)中确定的a点位置为车身后轴中心点对应的位置。8.一种自动泊车轨迹生成装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所述处理器用于执行存储在存储器中的计算机程序指令以实现如权利要求1-7任一项所述的自动泊车轨迹生成方法。

技术总结
本发明属于本发明属于车辆自动泊车技术领域，具体涉及一种自动泊车轨迹生成方法和装置。本发明具体包括：针对垂直或斜向的极窄车位，结合Hybrid A*算法和双圆弧-直线计算方式对泊车轨迹进行计算，对于车位内部，使用圆弧-直线算法计算出一条固定的直线路线AB和圆弧路线BC；对于车位外部，使用Hybrid A*算法计算出一条从C点到泊入起点或泊出目标终点D点的路线CD，依次将路线AB、路线BC和路线CD拼接得到路线AD，路线AD为泊出轨迹，将AD翻转即可得到泊入轨迹DA。到泊入轨迹DA。到泊入轨迹DA。


技术研发人员：付永卓 胡钱洋 杨向东 董海涛
受保护的技术使用者：宇通客车股份有限公司
技术研发日：2023.05.04
技术公布日：2023/9/5