[發明專利]一種智能輔助泊車方法及其實現系統

有效

• 申請號: 201210429726.8
• 申請日: 2012-11-01
• 公開（公告）號: CN102963355A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 陳慧;張野;程昆朋
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: B60W30/06
• 分類號: B60W30/06;G01C21/34
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 吳林松

技術領域

本發明屬于車輛控制技術領域，涉及駕駛輔助技術，特別是汽車的智能輔助泊車技術。

背景技術

由于城市汽車保有量的增加，停車位緊張的問題日益突出，泊車已經成為城市交通中的一個難點問題，由于泊車時需要駕駛員在狹小緊湊的空間中觀察和判斷周邊環境，短時間內同時控制方向盤、油門和剎車，對其駕駛技巧和反應靈敏度提出了很高要求，因此有必要開發輔助泊車系統，幫助駕駛員完成泊車操作。

智能泊車或是輔助泊車系統已經成為國內外的研究重點，智能泊車系統一般包括感知系統，控制系統和執行系統等。而控制系統是智能泊車系統的核心，其主要是根據傳感器信息以及駕駛員操縱信息，對車輛的狀態進行調整，使車輛在泊車的過程中找到一條合適的路徑，引導車輛完成泊車操作。

目前智能泊車的控制算法主要分為以下幾類：路徑規劃和跟隨算法，它的基本思想是路徑規劃模塊根據起始位姿和目標位姿以及障礙物的情況規劃出可行的路徑，路徑跟隨模塊控制車輛跟隨規劃路徑，最終使車輛駛入泊車位，這種方法算法簡單，容易實現且計算成本較低；基于經驗的智能算法，它依據人類駕駛員的泊車經驗制定控制策略，控制車輛泊車入庫，一般包括模糊控制、神經網絡、遺傳算法及粒子群算法等，這些智能算法能夠較好地解決非線性問題，但是適應性差，控制規則制定復雜，并且計算成本高；姿態穩定算法是通過穩定性分析，使車輛的姿態收斂到零，從而逐步控制車輛達到目標位姿，這種算法具有較高的非線性且計算量大。

泊車的難點可以歸納為：一、車輛在泊車過程中不能與前后的障礙物車輛發生碰撞；二、車輛在泊車過程中，車輛運動不能超過車輛本身的物理約束條件。泊車路徑規劃模塊的主要任務是要解決這兩個關鍵問題；另外，在泊車過程中考慮到舒適性和安全性等因素，路徑規劃時還要考慮車輛前后運動方向的改變次數、原地轉向次數以及泊車路徑長度等因素。

因此，針對輔助泊車系統，開發實用高效的路徑規劃方法具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種智能輔助泊車系統，當環境感知系統識別到可用于泊車的庫位后，規劃出合理的泊車路徑，并控制車輛沿規劃路徑行駛，直到車輛完成泊車動作，并提供人機交互界面，接受駕駛員意圖，顯示泊車信息。

為達到以上目的，本發明所采用的解決方案是：

一種智能輔助泊車系統，包括：

環境感知單元，用于獲取庫位信息和車輛的位姿信息；

路徑規劃單元，用于規劃出合適的泊車路徑；

駕駛控制單元，用于控制車輛沿給定路徑行駛；

人機接口單元，用于人機交互，包含駕駛員信息輸入和系統信息輸出。

該路徑規劃單元包括兩個模塊：

（1）庫位內調整路徑規劃模塊，規劃車輛在庫位內進行調整時的路徑；

（2）入庫路徑規劃模塊，根據車輛的起始位姿規劃入庫的泊車路徑；

該人機接口單元提供駕駛員意圖輸入接口，駕駛員可以設定平行泊車情況下允許的最大庫位內調整次數；垂直泊車情況下，不允許車輛進行庫位內調整。

在環境感知單元探測到庫位大小后，該路徑規劃單元可以在平行泊車情況下計算出泊入該庫位所需的庫位內調整次數，當計算得到的庫位內調整次數大于駕駛員設定次數時，放棄該庫位。

當計算得到的庫位內調整次數不大于駕駛員設定次數時，該路徑規劃單元首先規劃出庫位內調整路徑，然后規劃出入庫路徑。庫位內調整路徑的起點為第一目標位姿B，終點為最終目標位姿G。庫位內調整路徑以最小轉彎半徑圓弧連接第一目標位姿B和最終目標位姿G；入庫路徑連接車輛的起始位姿S和第一目標位姿B。

庫位內調整路徑規劃模塊由限制方程生成子模塊和優化求解子模塊構成，其中限制方程生成子模塊能夠根據庫位的位置和大小生成泊車路徑限制方程組，優化求解模塊能夠對建立的限制方程組進行最優化求解，得到最優泊車目標位姿和最優庫內調整路徑，保證車輛泊車過程中能夠得到最大的安全距離。通過庫位內調整路徑的最優化，能夠降低車輛的庫位內調整次數，或者在相同庫位內調整次數的情況下，使車輛能夠泊入盡可能小的庫位。

入庫路徑規劃模塊包含三個子模塊：無碰撞路徑生成子模塊、可執行路徑生成子模塊和路徑選擇子模塊，該無碰撞路徑規劃子模塊生成無碰撞泊車路徑采用扇形區域法，選擇扇形上距離障礙物距離最大的點，即最不可能與障礙物發生碰撞的點，連接這些點構成無碰撞泊車路徑。