基于入位基准线的避死区自动泊车路径规划
李茂月 陈 月 徐光岐
, ,１５００８０
哈尔滨理工大学机械动力工程学院 哈尔滨: ,
摘要 为避免自动泊车过程中出现泊车死区 提出一种在车位外部汽车自动向前行驶至前进水平线; , ,的轨迹计算方法 为了减小泊车所需的车位长度 研究了由前进水平线倒车泊入车位 并保证该泊车轨
. , ,迹经过入位基准线的方法 通过确定出的几个必须经过的定点坐标 利用插值样条理论与几何数学 确, ,定出汽车在车位外部的泊车路径及其函数 且该函数具有唯一性 因此减少了自动泊车过程中系统不断
. , . CarSim进行反馈与纠正的计算过程 通过实验车的模拟验证 证明了路径规划的正确性 利用 软件, ,进行泊车过程的运动仿真 并对绘制出的轨迹线进行分析 结果表明该方法能控制汽车自动前进至非泊
, .车死区位置 并可以减少对泊车所需车位长度的要求: ; ; ; ;关键词 自动泊车 前进水平线 路径规划 入位基准线 避死区
:U４９１．６中图分类号
DOI:１０．３９６９/j．issn．１００４ １３２X．２０１９．０１．００８ ( ) ( OSID):
开放科学 资源服务 标识码
０ 引言
,
发展自动泊车技术 不仅可以减小驾驶员的
, “”
泊车难度 而且对解决 一位难求 问题也有显著
. [１] ,
效果 文献 设计了一种泊车辅助器 可帮助驾
; [２]驶员方便安全地泊车 文献 结合基于几何学改进的最小半径法和不等半径路径规划方法使泊车
; [３]
过程得到了优化 文献 采用多段圆弧曲线设计
,
泊车路径 并采用回旋曲线连接曲率不连续的多
; [４]
段圆弧 文献 进行了基于轨迹跟踪控制器的泊
; [５] B
车控制研究 文献 采用 样条曲线对泊车路
; [６] B径曲率进行平滑处理 文献 通过 样条曲线
; [７]建立了平行车位的泊车避障约束函数 文献 提
出了结合定点跟踪的非时间参考的路径跟踪控制
; [８]
策略 文献 应用微分平坦理论并融合动力学约
; [９]束对自动平行泊车轨迹进行了研究 文献 采用Bezier ,曲线对泊车轨迹进行拟合 但未解决泊车
; [１０]
原地转向问题 文献 基于微分平坦与样条理
.论进行了自主泊车轨迹规划研究
,为了使驾驶员更好地观察车位状态 防止有
,小障碍物阻碍自动泊车的进行 本文研究了与车
.位齐平的位置处停车的自动泊车系统 自动泊车
,
系统开启后 驾驶员通过调节摄像头的角度来寻
, ,
找空车位 当提示车位大小合适时 按下确认键后
,系统将开始自动计算出汽车与车位的位姿关系
,驾驶员同时选择前进水平线的位置 以避免泊车
５３
( 、死区 泊车死区是指由于汽车与车位位置较近 角
),度较大等原因造成的汽车不能泊入车位的区域
,进行确认后汽车将结合位姿关系规划泊车轨迹
, .按下执行键后 汽车开始自动进行泊车动作 该
:泊车动作主要分为三部分 向前行驶至前进水平
、 、 .
线 倒车行驶至入位基准线 倒车入位
１
自动泊车过程轨迹规划
１ .自动泊车系统的工作流程如图 所示 当汽
,车准确计算出与空车位的位姿关系后 会确定出
,汽车在泊车过程中必需经过的几个位置点 根据
[１１]三次插值样条理论 控制泊车路径的轨迹形
[ １２], .
状 泊车路线便被确定且具有唯一性 很明
, ,
显 车位长度越小 泊车系统需要进行更多次数的
.纠正才能使汽车完全停入车位 如果外围车辆停
,
放复杂 汽车需要进行纠正才能避免泊车死区的
. , ,
存在 因此 针对前一种情况 可以优化汽车泊车
; ,所需要的最小车位长度 针对后一种情况 需要确
, ,定出泊车死区范围 从而避开该区域 以保证汽车
.
能够完成自动泊车动作 本文研究的自动泊车过程包括车位外部的路
.径规划过程和车位内部的路径规划过程 前者的
,.路径规划过程称为外部路径规划 包括外部前进
;
过程和外部后退过程 后者的路径规划过图程称为
. .内部路径规划 本文主要对前者进行论述
１．１
外部路径规划
自动泊车的第一步是向前行驶至前进水平, ,
线 然后由前进水平线倒车入位 由于前进水平线
,
位于非泊车死区内 因此可以保证汽车一定能够
.
泊入车位 将本文所需要的一些车位线和轨迹线
,２ .
进行命名 如图 所示
５４
３０ １ ２０１９ １中国机械工程 第 卷 第 期 年 月上半月
２,
图 中 汽车初始位置为汽车探测空车位时
;
所停止的位置 倒车准备位置为汽车行驶至最前
, ;
端的位置 并由此位置开始倒车入位 前车轴中心
, ;
点记为点A 表示汽车前端 后车轴中心点记为点, ;
B 表示汽车后端 以空车位的左下角为坐标系原
.
点建立直角坐标系OXY 当汽车泊车系统探测
,
空车位时可以得到的已知数据有A点坐标(,、) (,、) , XY B点坐标XY 姿态角α前进
A０ A０ B０ B０水平线为汽车检测空车位后自动判断的一条轨迹
, ,
线 可以根据实际前方路况进行手动调节 故其与
.
X轴的距离也为已知值
前进水平线的选取
前进水平线与车位外边线平行且具有一定间, .
距 该间距可以通过手动选取来进行调节 前进水平线的作用是为了避开某些阻挡在泊车线路上
. :
的障碍物 前进水平线的调节范围为 距车位外边线最小距离的前进水平线与入位基准线相交后
,
形成的右上侧区域 因此当手动调节轨迹框向右
,
向后调节至最小值时 继续调节将不能使轨迹框
.
向右向后移动
,在汽车与车位的位姿关系确定结束后 中央
,显示屏内将显示前摄像头所采集的图像信息 且
. ３ ,会在图像内出现汽车的前进轨迹 如图 所示
, ,实线表示汽车的轮廓路径 虚线即为前进水平线
,
且由于位姿关系已确定 该三条线与车位外边线
.
处于平行状态 通过手动选取前进水平线的位置
,
及前端停止位置 可以改变汽车自动向前行驶的路径
３ ,中前进路径没有被阻挡 表示汽车停止, .位置良好 不需要再进行前进水平线的调整 图４ ,表示待泊汽车的停止位置太过靠右 汽车的前
,进路径轨迹被右侧车辆阻挡 导致不能向前自动
, .
行驶 因此需要进行前进水平线的调整 对于图４ ,
所示的情况 第一步需要将前进水平线向左移, ５ ,
动 即外移至图 所示位置 该位置的前进路径右
,侧将不会被右侧的车辆阻挡 但左侧将会被车辆