專利名稱：用于自動(dòng)泊車的路徑規(guī)劃的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及車輛的自動(dòng)停泊。
背景技術(shù)：
使車輛平行停泊在兩個(gè)車輛之間對(duì)于駕駛員來(lái)說(shuō)通常是個(gè)難題。半自動(dòng)泊車系統(tǒng) 是基于車輛的系統(tǒng)，其被設(shè)計(jì)成用于幫助駕駛員實(shí)施困難的泊車操縱例如平行停泊。這些 系統(tǒng)引導(dǎo)駕駛員使車輛轉(zhuǎn)向通過(guò)其意向軌跡路徑或者在車輛的駕駛員偏離意向軌跡路徑 時(shí)增加/減少動(dòng)力轉(zhuǎn)向力。在這些系統(tǒng)中，駕駛員被要求控制轉(zhuǎn)向力或者對(duì)轉(zhuǎn)向盤做出一 些調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)提供自動(dòng)平行停泊系統(tǒng)，所述系統(tǒng)基于圓弧和回旋曲線平滑 停泊軌跡的輪廓。所述自動(dòng)平行停泊系統(tǒng)提供單循環(huán)轉(zhuǎn)向操縱或兩循環(huán)轉(zhuǎn)向操縱的路徑規(guī) 劃。實(shí)施例構(gòu)思一種確定車輛路徑的方法，所述方法用于響應(yīng)于第一物體與第二物體 之間的可用停泊距離而將車輛自動(dòng)地平行停泊在所述第一物體與所述第二物體之間的空 間中。遠(yuǎn)程地感測(cè)所述第一物體與所述第二物體之間的距離。基于閾值確定所述距離是否 足以使車輛平行停泊在所述第一物體與所述第二物體之間。確定第一位置以開(kāi)始平行停泊 操縱。確定可用停泊空間內(nèi)的對(duì)應(yīng)于車輛路徑的終點(diǎn)位置的第二位置。確定所述第一位置 與中間位置之間的第一弧形行進(jìn)軌跡，并且確定所述第二位置與所述中間位置之間的第二 弧形行進(jìn)軌跡。第一弧形軌跡互補(bǔ)于第二弧形軌跡，以便形成在所述第一位置到所述第二 位置之間提供平滑向后轉(zhuǎn)向操縱的回旋曲線。控制轉(zhuǎn)向致動(dòng)器以遵循所述確定出的車輛路 徑。實(shí)施例構(gòu)思一種用于將車輛平行停泊在第一物體與第二物體之間的自動(dòng)停泊系 統(tǒng)。感測(cè)裝置用于檢測(cè)與被驅(qū)動(dòng)車輛接近的物體，感測(cè)裝置提供構(gòu)造成用于確定第一物體 與第二物體之間的空間的信號(hào)?？刂破鹘邮兆R(shí)別第一物體與第二物體之間的空間的信號(hào)。 控制器自動(dòng)地控制車輛的轉(zhuǎn)向以便平行停泊被驅(qū)動(dòng)車輛?？刂破鞔_定第一位置與中間位置 之間的第一弧形行進(jìn)軌跡。第一弧形軌跡由至少一個(gè)回旋曲線和圓弧協(xié)同形成?？刂破鞔_ 定在第二位置與中間位置之間的第二弧形行進(jìn)軌跡。第二弧形軌跡由至少一個(gè)回旋曲線和 圓弧協(xié)同形成。第一弧形軌跡在中間位置處互補(bǔ)于第二弧形軌跡，以便形成從第一位置到 第二位置的平滑過(guò)渡向后轉(zhuǎn)向操縱?？刂破魇褂盟銎交^(guò)渡向后轉(zhuǎn)向操縱以便自動(dòng)地平 行停泊被驅(qū)動(dòng)車輛。本發(fā)明涉及一種確定車輛路徑的方法，所述方法用于響應(yīng)于第一物體與第二物體 之間的可用停泊距離而將車輛自動(dòng)地平行停泊在所述第一物體與所述第二物體之間的空 間中，所述方法包括以下步驟遠(yuǎn)程地感測(cè)所述第一物體與所述第二物體之間的距離；
基于閾值確定所述距離是否足以使車輛平行停泊在所述第一物體與所述第二物 體之間；確定開(kāi)始平行停泊操縱的第一位置；確定可用停泊空間內(nèi)的對(duì)應(yīng)于車輛路徑的終點(diǎn)位置的第二位置；確定所述第一位置與中間位置之間的第一弧形行進(jìn)軌跡、和所述第二位置與所述 中間位置之間的第二弧形行進(jìn)軌跡，其中第一弧形軌跡互補(bǔ)于第二弧形軌跡，以便形成在 所述第一位置到所述第二位置之間提供平滑向后轉(zhuǎn)向操縱的回旋曲線；以及控制轉(zhuǎn)向致動(dòng)器以遵循所確定出的車輛路徑。根據(jù)上述的方法，所述第一弧形軌跡包括基于具有第一中心點(diǎn)的圓弧的第一節(jié) 段，并且所述第二弧形軌跡包括基于具有第二中心點(diǎn)的圓弧的第一節(jié)段。根據(jù)上述的方法，所述第一弧形軌跡還包括從所述第一弧形軌跡的所述第一節(jié)段 延伸到所述中間位置的第二節(jié)段，其中所述第二弧形軌跡還包括從所述第二弧形軌跡的所 述第一節(jié)段延伸到所述中間位置的第二節(jié)段，并且所述第一弧形軌跡的所述第二節(jié)段和所 述第二弧形軌跡的所述第二節(jié)段是圓弧。根據(jù)上述的方法，所述第一弧形軌跡還包括從所述第一位置延伸到所述第一弧形 軌跡的所述第一節(jié)段的初始節(jié)段，所述初始節(jié)段形成回旋曲線。根據(jù)上述的方法，所述第二弧形軌跡還包括從所述第二位置延伸到所述第二弧形 軌跡的所述第一節(jié)段的末尾節(jié)段，所述末尾節(jié)段形成回旋曲線。根據(jù)上述的方法，所述第二位置是所述停泊空間內(nèi)的最終停泊位置。根據(jù)上述的方法，所述第二位置是臨時(shí)停止位置，其中車輛在所述臨時(shí)停止位置 處從向后轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)變?yōu)橄蚯稗D(zhuǎn)向操縱，所述向前轉(zhuǎn)向操縱使用大致零轉(zhuǎn)向車輪角以使車 輛停泊在最終停泊位置處。根據(jù)上述的方法，所述第二位置是臨時(shí)停止位置，用于完成兩循環(huán)平行停泊操縱 的第一循環(huán)，所述方法還包括執(zhí)行具有不等于零的轉(zhuǎn)向車輪角的向前轉(zhuǎn)向操縱以便將車輛 停泊在最終停泊位置處的步驟。根據(jù)上述的方法，所述向后轉(zhuǎn)向操縱包括順時(shí)針?lè)较虻亩鄠€(gè)轉(zhuǎn)向循環(huán)和逆時(shí)針?lè)?向的多個(gè)轉(zhuǎn)向循環(huán)。根據(jù)上述的方法，在所述第一位置處的所述轉(zhuǎn)向車輪角初始地等于零。根據(jù)上述的方法，在所述中間位置處的所述轉(zhuǎn)向車輪角等于零。根據(jù)上述的方法，在車輛的右前拐角處于距第二物體的左后拐角的最小距離時(shí)確 定車輛在中間位置處。根據(jù)上述的方法，用于雙循環(huán)平行停泊操縱的第二階段的向前轉(zhuǎn)向操縱還包括確 定第二位置與第三位置之間的第三弧形行進(jìn)軌跡。根據(jù)上述的方法，用于第二階段的向前轉(zhuǎn)向操縱基于恒定轉(zhuǎn)向角，所述恒定轉(zhuǎn)向 角形成在第二位置與第三位置之間具有恒定半徑的曲率的路徑。根據(jù)上述的方法，第三位置是車輛在第一物體與第二物體之間的最終停泊位置。本發(fā)明還涉及一種用于將車輛平行停泊在第一物體與第二物體之間的自動(dòng)停泊 系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于檢測(cè)與被驅(qū)動(dòng)車輛接近的物體的感測(cè)裝置，所述感測(cè)裝置提供構(gòu)造成用于確定第一物體與第二物體之間的空間的信號(hào)；以及控制器，所述控制器接收識(shí)別第一物體與第二物體之間的空間的信號(hào)，所述控制 器自動(dòng)地控制車輛的轉(zhuǎn)向，以便平行停泊被驅(qū)動(dòng)車輛；其中，所述控制器確定第一位置與中間位置之間的第一弧形行進(jìn)軌跡，所述第一 弧形軌跡由至少一個(gè)回旋曲線和圓弧協(xié)同形成，并且其中，所述控制器確定在第二位置與 中間位置之間的第二弧形行進(jìn)軌跡，所述第二弧形軌跡由至少一個(gè)回旋曲線和圓弧協(xié)同形 成，其中，第一弧形軌跡在中間位置處互補(bǔ)于第二弧形軌跡，以便形成從第一位置到第二位 置的平滑過(guò)渡向后轉(zhuǎn)向操縱，并且其中，所述控制器使用所述平滑過(guò)渡向后轉(zhuǎn)向操縱以便 自動(dòng)地平行停泊被驅(qū)動(dòng)車輛。根據(jù)上述的系統(tǒng)，所述感測(cè)裝置包括基于超聲波的感測(cè)裝置。根據(jù)上述的系統(tǒng)，所述感測(cè)裝置包括基于雷達(dá)的感測(cè)裝置。根據(jù)上述的系統(tǒng)，所述感測(cè)裝置包括基于圖像的感測(cè)裝置。根據(jù)上述的系統(tǒng)，還包括電力轉(zhuǎn)向裝置用于自動(dòng)地產(chǎn)生到轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩。


圖1是示出根據(jù)實(shí)施例的自動(dòng)平行停泊系統(tǒng)的框圖。圖2是幾何示意圖，示出根據(jù)實(shí)施例的用于應(yīng)用單循環(huán)轉(zhuǎn)向策略操縱的車輛路徑 規(guī)劃。圖3是根據(jù)實(shí)施例的車輛的幾何示意圖。圖4是根據(jù)實(shí)施例的道路車輪角作為車輛行進(jìn)的距離的函數(shù)的曲線圖。圖5是根據(jù)實(shí)施例的平滑道路車輪角輪廓的曲線圖。圖6是根據(jù)實(shí)施例的車輛沿平滑路徑輪廓的軌跡的圖示。圖7-8是幾何示意圖，示出根據(jù)實(shí)施例的用于應(yīng)用兩循環(huán)轉(zhuǎn)向策略操縱的車輛路 徑規(guī)劃。圖9是示出根據(jù)實(shí)施例的相對(duì)于可用停泊空間的初始車輛定位的幾何圖示。圖10是示出根據(jù)實(shí)施例的可接受的初始車輛開(kāi)始位置的圖示。
具體實(shí)施例方式圖1示出用于使車輛平行停泊的自動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)10的實(shí)施例。自動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)10包 括轉(zhuǎn)向模塊12和用于控制車輛的轉(zhuǎn)向輪16的控制器14。轉(zhuǎn)向模塊12可以是能夠在沒(méi)有 駕駛員的經(jīng)車輛轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向指令的情況下使轉(zhuǎn)向輪16樞轉(zhuǎn)的電子模塊或者類似裝置。 控制器14將控制輸入信號(hào)提供給轉(zhuǎn)向模塊12，例如常規(guī)的電子動(dòng)力轉(zhuǎn)向模塊，以便在停 泊操縱期間控制轉(zhuǎn)向輪的樞轉(zhuǎn)?？刂破?4可以與轉(zhuǎn)向模塊12分開(kāi)或者可以整合在轉(zhuǎn)向模 塊12內(nèi)作為單個(gè)單元。自動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)10還包括感測(cè)裝置18，用于檢測(cè)與被驅(qū)動(dòng)車輛接近的物體。感測(cè)裝 置18檢測(cè)車輛側(cè)向存在物體與否，以便確定第一物體與第二物體之間的可用停泊空間。感 測(cè)裝置18可包括基于雷達(dá)的感測(cè)裝置、基于超聲波的感測(cè)裝置、基于成像的感測(cè)裝置或者 能提供表征物體之間可用空間的信號(hào)的類似裝置。感測(cè)裝置18與控制器14通信，以便將信號(hào)提供給控制器14。感測(cè)裝置18可以確定相應(yīng)物體之間的距離并且將確定出的距離傳 送給控制器14，或者感測(cè)裝置18可將信號(hào)提供給控制器14以由控制器14使用從而確定物 體之間間距的距離。響應(yīng)于確定出的第一與第二物體之間的間距，控制器14確定是否應(yīng)用單循環(huán)停 泊操縱或兩循環(huán)停泊操縱。單循環(huán)停泊操縱包括單循環(huán)轉(zhuǎn)向策略，其中在第一方向樞轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 向輪并然后在反方向樞轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向輪以便使車輛轉(zhuǎn)向到停泊位置。在單循環(huán)停泊操縱不需要換 擋。兩循環(huán)停泊操縱包括兩循環(huán)轉(zhuǎn)向策略，其中在第一方向樞轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向輪并然后在反方 向樞轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向輪(即，第一轉(zhuǎn)向操縱)。此后，執(zhí)行換擋(即，向后到驅(qū)動(dòng)位置)，并且執(zhí)行第 二轉(zhuǎn)向操縱用于使車輛向前轉(zhuǎn)向到最終停泊位置。確定使用兩循環(huán)轉(zhuǎn)向策略能否使車輛成 功地平行停泊基于停泊在可用停泊空間的車輛使用雙轉(zhuǎn)向操縱可否離開(kāi)停泊點(diǎn)的條件來(lái) 建模。也即是說(shuō)，如果僅使用雙轉(zhuǎn)向操縱車輛可離開(kāi)停泊空間，則僅使用雙轉(zhuǎn)向操縱可將 車輛平行停泊在停泊空間中。第一轉(zhuǎn)向操縱包括車輛在可用停泊空間以相應(yīng)轉(zhuǎn)向角向后移 動(dòng)，其中車輛的相應(yīng)后拐角達(dá)到相應(yīng)邊界(即，第一物體的前部)。第二轉(zhuǎn)向操縱包括車輛 向前移動(dòng)，其中車輛的相應(yīng)前拐角達(dá)到第二物體的相應(yīng)后邊界(即，第二物體的后拐角)。在2008年4月22日提交的序列號(hào)為12/107130的共同待決申請(qǐng)中描述了確定使 用單循環(huán)轉(zhuǎn)向策略或兩循環(huán)轉(zhuǎn)向策略可否將車輛停泊在可用停泊空間的方法，通過(guò)引用將 上述申請(qǐng)全部并入本文。所述方法基于第一物體與第二物體之間的可用停泊空間確定出用 于使用單次平行停泊操縱停泊車輛的第一最短長(zhǎng)度和用于使用兩循環(huán)平行停泊操縱停泊 車輛的第二最短長(zhǎng)度。對(duì)于單循環(huán)停泊策略，如圖2中所示，可用停泊空間由兩個(gè)物體來(lái)定界，具體地， 由在路緣或非路緣的兩個(gè)并排停泊的車輛來(lái)定界。圖3示出車輛尺寸和車輛部位標(biāo)識(shí)，它 們將與在此示出的每一個(gè)附圖一同使用以解釋平行停泊策略。再次參考圖2，在路緣的可用 停泊空間具有相應(yīng)的長(zhǎng)度和寬度。使用坐標(biāo)系統(tǒng)(YAX)示出被驅(qū)動(dòng)車輛到可用停泊空間的 相對(duì)位置，其中物體2的外緣是原點(diǎn)(A)。坐標(biāo)系統(tǒng)相對(duì)于路緣定向。坐標(biāo)系統(tǒng)的χ-軸平 行于路緣。被驅(qū)動(dòng)車輛到可用停泊空間的相對(duì)位置通過(guò)(1)車輛中心線到軸AX的相對(duì)角 和(2)使用后橋的中點(diǎn)相對(duì)于(YAX)坐標(biāo)系統(tǒng)的車輛位置來(lái)確定。取決于停泊槽位尺寸和定向，可以限定車輛的目標(biāo)位置0(x2，y2)。目標(biāo)是將車輛 從其初始位置0(Xl，Yl)帶至最終位置0(x2，y2)。為了使用單循環(huán)停泊策略停泊車輛，包括 三個(gè)步驟(1)使用最短行進(jìn)距離對(duì)齊車輛(例如0(Xl，Yl)到0(x0，y0))，(2)盡可能地沿 X-軸移動(dòng)車輛，直到形成平行停泊操縱的位置(例如0(X(I，y0)到0(Xl，yi))，以及(3)從 0(Xl，Y1)到0(x2，y2)實(shí)施平行停泊。在單循環(huán)停泊操縱的初始階段(即，步驟(1))期間，取決于車輛相對(duì)于物體的位 置，以最大可能角使車輛轉(zhuǎn)向，直到航向改變(偏航)角為零(即，0(Xl，Y1)到0(x0，y0))。 這形成由車輛后橋的中點(diǎn)橫越的最小可能弧長(zhǎng)。在圖2中示出的位置0(Χ(Ι，％)是車輛具有 零航向改變角的坐標(biāo)。該坐標(biāo)由下式表示X0 = χ, -Ri sin^, (1)y0 = } ,+/ 丨(1-COS灼如果 ^SO或者
其中R1是從從0(Xl，yi)到0(Χ(Ι，％)的初始弧半徑的初始轉(zhuǎn)動(dòng)中WC1的徑向距離， 其表示車輛后橋的中點(diǎn)，R2是從第一弧半徑的第一轉(zhuǎn)動(dòng)中心C1的徑向距離，所述第一弧半 徑起始于0(Xl，yi)到車輛后橋的中點(diǎn)，以及爐是第一轉(zhuǎn)動(dòng)中心C1的第一弧半徑的角。如果 X0-X1足夠大則可修正該策略以提供最小和最平滑的可能道路車輪角輪廓。在第二步驟中(例如，0(Χ(1，Υ(1)到0(Xl，yi))，沿χ-軸移動(dòng)車輛而道路車輪角為零， 直到后橋的中點(diǎn)達(dá)到位置0(Xl，yi)。在位置0(Xl，yi)處，開(kāi)始轉(zhuǎn)向操縱。車輛在向后方向 上沿X-軸行進(jìn)的距離等于Xtl-X1。在第三步驟中(例如，0(Xl，yi)到0(x2，y2))，執(zhí)行平行停泊以使車輛停泊在最終位 置。為停泊車輛而從位置0(Xl，yi)行進(jìn)到位置0(x2，y2)的最短路徑包括兩段弧。在(YAX) 坐標(biāo)系統(tǒng)中位置0(Xl，yi)與位置0(x2，y2)之間的側(cè)向距離由公式H = J1-J2 > 0(3)來(lái)表示。如由圖2中所示的旋轉(zhuǎn)角Ψ是H的函數(shù)，具有如下幾何關(guān)系 平行停泊所需的車輛沿X-軸移動(dòng)的縱向距離由公式L = X1-X2(5)來(lái)表示。 因此，L= (/ ,+/ ,)、停泊車輛時(shí)必須考慮的因素包括車輛與車輛前部的物體2之間的間隙。不干擾前 部物體的條件為<JC;+(>'2+/ 2)2(7) 必須躲開(kāi)前部物體的車輛部分是車輛的右前拐角(Bkf)，車輛的右前拐角(Bkf)在 車輛向后行進(jìn)到可用停泊空間時(shí)必須避免碰撞前部物體。替代條件可包括X1 < 0，其中車 輛的整個(gè)右手側(cè)和特點(diǎn)點(diǎn)Gkhs不碰撞前部物體。后橋的中點(diǎn)從0(Xl，Yl)橫越到0(x2, y2)的總距離等于(RfR2) Ψ。圖4示出道路 車輪角為后橋中點(diǎn)行進(jìn)的距離的函數(shù)。由于致動(dòng)器例如EPS或/和AFS因致動(dòng)器限制不能 準(zhǔn)確地遵循開(kāi)關(guān)指令(bang-bangcommand)，所以需要平滑道路車輪角(RWA)輪廓；然而，平 滑RWA導(dǎo)致更長(zhǎng)的行進(jìn)距離。可使用不同的函數(shù)來(lái)平滑零到最大道路車輪角之間的轉(zhuǎn)變。 一個(gè)可能的函數(shù)使道路車輪角的正切為弧長(zhǎng)的線性函數(shù)(具有某個(gè)斜率ξ )，如圖5中所 示。也即是說(shuō)，道路車輪角的正切是弧長(zhǎng)的具有斜率+/-I1的分段線性函數(shù)。在這個(gè)實(shí)施 例中，航向改變角(偏航角)隨弧長(zhǎng)成二次(曲線)改變，而且軌跡是回旋曲線。最大轉(zhuǎn)向 的持續(xù)距離si和S2是對(duì)等的使得偏航角的凈變化為零。該關(guān)系由下述方程來(lái)表示

(9)在改變S1以及數(shù)值地積分運(yùn)動(dòng)方程時(shí)，可得到后橋的中點(diǎn)的最終位置(x2，y2)為 S1的函數(shù)。在從停泊點(diǎn)檢測(cè)確定y2時(shí)，可從該關(guān)系式確定S1并且將該關(guān)系式存儲(chǔ)為查詢表 (見(jiàn)圖5，其中S1和S2是整個(gè)轉(zhuǎn)向的持續(xù)距離)。圖6示出在轉(zhuǎn)移通過(guò)進(jìn)入停泊空間時(shí)車輛后橋的中點(diǎn)的平滑軌跡輪廓。如在圖6 中所示，所述軌跡由多個(gè)圓弧和回旋曲線形成。所述軌跡整體上可看作為第一弧形軌跡20 和第二弧形軌跡22，它們互為逆反射。第一弧形軌跡在中間位置24處與第二弧形軌跡互 補(bǔ)，以便形成從第一位置到第二位置的平滑向后轉(zhuǎn)向操縱，在所述第一位置開(kāi)始平行停泊 操縱，在所述第二位置車輛被停泊或者變速器的擋位被改變到向前驅(qū)動(dòng)位置。在圖6中，第一位置26表示向后平行停泊操縱的初始位置。第二位置28表示向 后平行停泊操縱的終止位置。應(yīng)當(dāng)理解，可增加包括在可用停泊空間內(nèi)向前驅(qū)動(dòng)操縱的額 外操縱從而調(diào)直車輛或甚至使車輛停泊在兩個(gè)物體之間。第一弧形軌跡20包括初始節(jié)段 30 (例如，回旋曲線)、第一節(jié)段32 (例如，回旋曲線)和第二節(jié)段34 (例如，圓弧)。第二弧 形軌跡22包括第一節(jié)段36 (例如，回旋曲線)、第二節(jié)段38 (例如，圓弧)和末尾節(jié)段40 (例 如，回旋曲線)。第一弧形軌跡20的第一節(jié)段32和第二弧形軌跡22的第一節(jié)段36協(xié)同地 形成在第一弧形軌跡20與第二弧形軌跡22之間延伸的回旋曲線。由圓弧和回旋曲線形成 的每個(gè)節(jié)段的協(xié)同聯(lián)結(jié)提供到可用停泊空間的平滑轉(zhuǎn)移。圖7-9中示出用于開(kāi)關(guān)控制的兩循環(huán)停泊操縱。可通過(guò)以逆序(即，從終點(diǎn)到初 始位置)描述路徑規(guī)劃來(lái)最好地解釋兩循環(huán)停泊操縱。在圖7中，K1 = IO1, ψ = 0}表示 車輛在停泊點(diǎn)內(nèi)的最終形態(tài)，其中O1U1, Y1)是車輛的全局坐標(biāo)并且V1是車輛的偏航角。 坐標(biāo)系統(tǒng)具有相對(duì)于物體2的形態(tài)，并且其原點(diǎn)位于物體2的左后拐角處。簡(jiǎn)單起見(jiàn)，假定 最終偏航角為零。讓車輛從形態(tài)K1移動(dòng)到K2，其中K2= {02，Ψ2}，并且恒定轉(zhuǎn)向角S1H 得路徑曲率具有恒定半徑R1 = R1(S1)c新位置可由坐標(biāo)(x2，y2)來(lái)表示，坐標(biāo)(x2，y2)可 由下面的方程來(lái)確定 轉(zhuǎn)動(dòng)中WC1的坐標(biāo)由坐標(biāo)(χα，ycl)來(lái)表示，坐標(biāo)(χα，ycl)可基于下面的方程來(lái) 確定 轉(zhuǎn)動(dòng)角Ψ2可由下面的幾何條件來(lái)確定(R^a1) sin ￥2+b1cos Ψ2 = L+Xi(12)其表示從O1到停泊點(diǎn)的左邊界的距離(注意如圖7中所示X1 < 0) 計(jì)算，方程(12)可表示為
(13)圖8示出路徑規(guī)劃的下一階段，從位置K2 {02，Ψ2}到位置K3 {03，Ψ3}。使用三角學(xué)。車輛在保持恒定半徑R2的情況下轉(zhuǎn)向，其中R2 = R2(S2)。與所述轉(zhuǎn)向相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心C2具有下述 坐標(biāo)^c2 = ^V1 - (R, + R2) sin ψ2 (14)7c, = >'c, + (^1 + ^2 ) cos 6.基于車輛的右前拐角處于距物體2的左后拐角的相應(yīng)最小距離d來(lái)確定位置K3。 該相應(yīng)位置可由下面的方程來(lái)表示7c, = >'c, + (^i + ^2 ) COS %.基于車輛的右前拐角處于距物體2的左后拐角的相應(yīng)最小距離d來(lái)確定位置K3。 該相應(yīng)位置可由下面的方程來(lái)表示C2A = 0 +d(15)其中C2A是從轉(zhuǎn)動(dòng)中心到坐標(biāo)系統(tǒng)(XAY)的位于物體2的左后拐角的原點(diǎn)的距離， 以及是車輛的右前拐角的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑。使用勾股定理，可求出相應(yīng)距離C2A = X^+y^(16)R^f = yjiR^ + a^+b；.(17)基于下述方程來(lái)確定在位置K3處時(shí)的車輛坐標(biāo)λ·3 = + R2 sin仏(is) >'3 = >'c: -R1 COS^3.由于R2rf是連接轉(zhuǎn)動(dòng)中心C2與車輛邊界的任意點(diǎn)的最大半徑，所以d > 0是車輛 離開(kāi)停泊點(diǎn)而不與物體2碰撞的充分條件。基于最小點(diǎn)長(zhǎng)度Lmin條件，車輛在停泊點(diǎn)內(nèi)的 最終位置是K1 = (O1 ("b2, -B1) ；0}(19)如果車輛位置K3是車輛處于到物體2的最小距離時(shí)的位置(見(jiàn)圖8)，那么這表示 用于開(kāi)始右轉(zhuǎn)以將車輛平行于物體2帶至位置K4的轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)。位置K4由下面的車輛形態(tài)來(lái) 表不K4 = {04{x4，y4) ;0}(20)用于位置K4的轉(zhuǎn)動(dòng)中心C3具有下面的坐標(biāo)^f1 = Xq + (R1 + R^) sin W3=X4 (21)>c, = >t'3 - (R1 + 及3) COS K3 = ρ + O1 - R3其中，ρ是在車輛與物體2互相平行時(shí)車輛與物體2之間的距離。因此，如在圖8 中所示的轉(zhuǎn)動(dòng)角Ψ3可表示如下
>'t· +/ 3 -(p + fl,)ψ-χ = arccos~~1-:--(22)
R,+R3以及λ-4 = xc: + ^(R2 + R,y--(yc.2 +R,-p-aty-(23)y4 = p+a”上述方程(23)確定出某個(gè)位置，車輛應(yīng)當(dāng)從該位置開(kāi)始進(jìn)入到可用停泊空間。注意在執(zhí)行路徑規(guī)劃算法之前可計(jì)算由上述方程(1)到(23)給出的全部量值。為了執(zhí)行路徑規(guī)劃并且使車輛停泊在可用停泊空間中，算法假定車輛的開(kāi)始位置 是位置K4以便開(kāi)始兩循環(huán)停泊操縱。從K4到目標(biāo)位置K1的路徑僅是從K1到K4的逆向路 徑。因此，必須將車輛移動(dòng)到位置K4。應(yīng)當(dāng)理解，存在將車輛從位置K1轉(zhuǎn)移到位置K4的多 種方法。圖9示出用于將車輛從K1移動(dòng)到位置K4的多種方法中的其中一種。第一步驟是 設(shè)定以下條件R3 = R1 = Rrhs(24)R2 = Rlhs其中Rriis和Rlhs分別是最小右轉(zhuǎn)半徑和最小左轉(zhuǎn)半徑。注意通常存在將車輛從其 初始位置K1轉(zhuǎn)移到位置K4的多種方法。如在圖9中所示，從K1開(kāi)始，車輛在向后方向上轉(zhuǎn) 向，直到車輛變成平行于由位置K5標(biāo)示的物體2。由后橋的中點(diǎn)的位置所表示的車輛的坐 標(biāo)為坐標(biāo)05(x，y5)。坐標(biāo)05(x，y5)和相應(yīng)的弧長(zhǎng)由以下方程來(lái)確定X5 = X1-RiSin F1y5 = Y1-R1 (1-cos Ψ(25)Ψ5 = 0Δ s = R1 Ψ ！初始位置K1可以是具有某些限制的任意位置，但轉(zhuǎn)向半徑必須是以使處于轉(zhuǎn)向的 終點(diǎn)，以下條件必須得到滿足Y5 = Y4 = p+a!(26)此外，在χ-坐標(biāo)上也具有約束使得X5 ^ X4,(27)將方程(26)帶入到方程(25)，得到R1
I-COS^,
因此可從方程(22)和(28)得到相應(yīng)的道路轉(zhuǎn)向角δ S = arctan—.
(28)
(29)
如前所述，在方程(26)和(27)中所示的約束對(duì)初始位置進(jìn)行了限制，從所述初始 位置可以開(kāi)始整個(gè)兩循環(huán)停泊操縱。通過(guò)將方程(25)帶入到方程(27)并且考慮(28)，得 到以下結(jié)果(30) ^i(Wi) β, (Wi)其中α j ( ψ j) = X4- (p+Bi) cot ( Ψ J2) ^1(V1) = -x4tan ( Ψ J2) +p+a!(31) 其中X4從方程(21)來(lái)確定。
因?yàn)轳{駛員從物體2的左側(cè)開(kāi)始兩循環(huán)平行停泊操縱，所以必須滿足條件 lhs。因此，方程(28)也需要以下條件
R1 ^ R >，, >p + a}+ IRlhx sin2 ^ = >',mi" {ψ,)(32)
在方程(30)和方程(32)中所示的不等式將初始位置K1在幾何上限制到圖10中 的扇形區(qū)域50。第二階段示出車輛從位置K5移動(dòng)到K4。在第二階段中，車輛僅以零轉(zhuǎn)向角向后移 動(dòng)直到車輛到達(dá)如在圖9中所示的O4(x4，y4)。相應(yīng)的行進(jìn)路徑在χ-方向上是直線。行進(jìn) 的距離和轉(zhuǎn)向角由以下公式來(lái)表示As = X5-X4(33)δ = 0其中必須分別從方程(23)和(25)提前確定出X4和χ5。第三階段示出車輛從位置K4移動(dòng)到Κ3。在第三階段中，車輛轉(zhuǎn)向從而移動(dòng)到如在 圖8中所示的位置Κ3。在位置K3處的車輛形態(tài)由來(lái)K3= {(x3，y3) ； Ψ31表示。相應(yīng)的從位 置K4到K3的弧長(zhǎng)和道路轉(zhuǎn)向角由Δ s = R3 Ψ 3
γ π A t W(34)ο = - arc tan —
Ri來(lái)表示，其中和R3分別從方程(22)和方程(24)來(lái)確定。第四階段示出車輛從位置K3移動(dòng)到Κ2。在第四階段中，如在圖8中所示，轉(zhuǎn)向角 在中間位置K3處從負(fù)變化到正。車輛繼續(xù)其具有正轉(zhuǎn)向角的行進(jìn)路徑直到后左拐角到達(dá) 距物體1的最小容許距離。相應(yīng)的車輛從K3移動(dòng)到K2的弧長(zhǎng)和轉(zhuǎn)向角由As = R2 ( ψ 3" Ψ 2)
^ , W(35)d = arctan—
K2來(lái)表示，其中ψ2和R2分別從方程(4)和方程(24)來(lái)確定。第五階段示出車輛從位置K2移動(dòng)到&。在第五階段中，如在圖7中所示，轉(zhuǎn)向角 從正變化到負(fù)。將變速器齒輪從倒擋位置變化到驅(qū)動(dòng)擋位置。車輛繼續(xù)在向前方向上移動(dòng) 直到車輛到達(dá)位置Kp相應(yīng)的車輛從K2移動(dòng)到K1的弧長(zhǎng)和轉(zhuǎn)向角由As = R1(F2-F1), F1 = O
w(36)d = -arctan —
R、來(lái)表示，其中ψ2和R1分別從方程(12)和方程(24)來(lái)確定?？砂ㄈ芜x階段以在物體1與物體2之間將車輛更好地定位在可用停泊空間內(nèi)。 可將車輛置于倒擋位置并且可在向后方向上以零轉(zhuǎn)向角移動(dòng)車輛以更好地定位車輛。例 如，車輛可感測(cè)車輛后向的物體1的距離和車輛前向的物體2的距離。然后在第一物體與 第二物體之間等間距地停泊車輛。為了平穩(wěn)的控制策略，持續(xù)距離S1和位置X4是對(duì)于最終位置的y_坐標(biāo)的查詢表。雖然已經(jīng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明的某些實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到用于 實(shí)施由隨附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的各種替代設(shè)計(jì)和實(shí)施例。
權(quán)利要求
一種確定車輛路徑的方法，所述方法用于響應(yīng)于第一物體與第二物體之間的可用停泊距離而將車輛自動(dòng)地平行停泊在所述第一物體與所述第二物體之間的空間中，所述方法包括以下步驟遠(yuǎn)程地感測(cè)所述第一物體與所述第二物體之間的距離；基于閾值確定所述距離是否足以使車輛平行停泊在所述第一物體與所述第二物體之間；確定開(kāi)始平行停泊操縱的第一位置；確定可用停泊空間內(nèi)的對(duì)應(yīng)于車輛路徑的終點(diǎn)位置的第二位置；確定所述第一位置與中間位置之間的第一弧形行進(jìn)軌跡、和所述第二位置與所述中間位置之間的第二弧形行進(jìn)軌跡，其中第一弧形軌跡互補(bǔ)于第二弧形軌跡，以便形成在所述第一位置到所述第二位置之間提供平滑向后轉(zhuǎn)向操縱的回旋曲線；以及控制轉(zhuǎn)向致動(dòng)器以遵循所確定出的車輛路徑。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一弧形軌跡包括基于具有第一中心 點(diǎn)的圓弧的第一節(jié)段，并且所述第二弧形軌跡包括基于具有第二中心點(diǎn)的圓弧的第一節(jié) 段。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一弧形軌跡還包括從所述第一弧形 軌跡的所述第一節(jié)段延伸到所述中間位置的第二節(jié)段，其中所述第二弧形軌跡還包括從所 述第二弧形軌跡的所述第一節(jié)段延伸到所述中間位置的第二節(jié)段，并且所述第一弧形軌跡 的所述第二節(jié)段和所述第二弧形軌跡的所述第二節(jié)段是圓弧。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一弧形軌跡還包括從所述第一位置 延伸到所述第一弧形軌跡的所述第一節(jié)段的初始節(jié)段，所述初始節(jié)段形成回旋曲線。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二弧形軌跡還包括從所述第二位置 延伸到所述第二弧形軌跡的所述第一節(jié)段的末尾節(jié)段，所述末尾節(jié)段形成回旋曲線。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二位置是所述停泊空間內(nèi)的最終停 泊位置。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二位置是臨時(shí)停止位置，其中車輛在 所述臨時(shí)停止位置處從向后轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)變?yōu)橄蚯稗D(zhuǎn)向操縱，所述向前轉(zhuǎn)向操縱使用大致零 轉(zhuǎn)向車輪角以使車輛停泊在最終停泊位置處。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二位置是臨時(shí)停止位置，用于完成兩 循環(huán)平行停泊操縱的第一循環(huán)，所述方法還包括執(zhí)行具有不等于零的轉(zhuǎn)向車輪角的向前轉(zhuǎn) 向操縱以便將車輛停泊在最終停泊位置處的步驟。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述向后轉(zhuǎn)向操縱包括順時(shí)針?lè)较虻亩鄠€(gè) 轉(zhuǎn)向循環(huán)和逆時(shí)針?lè)较虻亩鄠€(gè)轉(zhuǎn)向循環(huán)。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一位置處的所述轉(zhuǎn)向車輪角初始 地等于零。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于自動(dòng)泊車的路徑規(guī)劃，具體而言提供一種確定車輛路徑的方法，所述方法用于將車輛自動(dòng)地平行停泊在所述第一物體與所述第二物體之間的空間中。遠(yuǎn)程地感測(cè)在所述第一物體與所述第二物體之間的距離。確定所述距離是否足以使車輛平行停泊在所述第一物體與所述第二物體之間。確定開(kāi)始平行停泊操縱的第一位置。確定可用停泊空間內(nèi)的對(duì)應(yīng)于車輛路徑的終點(diǎn)位置的第二位置。確定所述第一位置與中間位置之間的第一弧形行進(jìn)軌跡并確定所述第二位置與所述中間位置之間的第二弧形行進(jìn)軌跡。第一弧形軌跡互補(bǔ)于第二弧形軌跡，以便形成在所述第一位置到所述第二位置之間提供平滑向后轉(zhuǎn)向操縱的回旋曲線。
文檔編號(hào)B60W30/06GK101898559SQ201010116948
公開(kāi)日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2010年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月9日
發(fā)明者N·K·莫什楚克, S·-K·陳 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司