一种结合人类司机驾驶经验的泊车路径规划方法

本发明涉及泊车路径规划，具体涉及一种结合人类司机驾驶经验的泊车路径规划方法。

背景技术：

1、随着汽车数量的增多，城市内停车难的问题也越来越困扰着各位驾驶员。泊车过程中，司机需要具备判断自车与车位的相对位置、自车与墙壁及邻车的距离的能力的同时，还要能对刹车、油门和方向盘进行精确的操纵。即使每个司机都在科目二考试中练习过倒车入库以及侧方停车，但真到了上路的时候，还是会有很多人不知所措，稍一不慎便会发生剐蹭。据统计，泊车场景下导致的事故占各类交通事故的44％，这其中又有70％以上的事故是在倒入停车位的过程中发生的。因此，为了解决各位驾驶员在停车时遇到的困难，自动泊车技术应运而生。

2、自动泊车技术由以下几个核心组件构成：感知模块、实时定位与建图模块、规划模块、控制模块、通信模块以及用户交互系统等。在这些组件中，路径规划技术是车辆安全、顺畅泊车的核心技术。目前常用的自动泊车路径规划方法有最优化方法、圆弧直线组合方法、基于图搜索的方法。其中最优化方法对泊车路径规划问题建模复杂，碰撞约束难以处理，求解时间长。圆弧直线组合方法在路径拼接处存在曲率突变，跟踪难度大，且圆弧直线的几何参数难以确定。基于图搜索方法规划出来的路径车辆难以跟踪，且行为方式不一定符合人类驾驶习惯，易造成乘客不安。

3、在进行泊车规划的时候使用mpc算法，mpc算法是一种基于最优化理论的算法，在规划的时候对约束的构造复杂、计算量大(自主泊车系统路径规划与避障算法实现)。本发明针对这一问题提出一种求解过程更简单、对算力要求较低的算法。

4、垂直与斜列式泊车轨迹规划算法研究(垂直与斜列式泊车轨迹规划算法研究，南昌大学专业学位硕士研究生，江金芙)，在进行泊车规划时，规划出来的路径质量较低，不利于车辆跟踪。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种结合人类司机驾驶经验的泊车路径规划方法。本发明所述方法，通过结合人类司机驾驶经验给定泊入路径上几何参数的采样范围，在采样范围内生成满足碰撞约束的待选路径，最后通过评价函数选出最优路径，并对最优路径进行平滑处理，对规划出来的路径进行平滑处理，路径质量更高。

2、本发明至少通过如下技术方案之一实现。

3、一种结合人类司机驾驶经验的泊车路径规划方法，包括如下步骤：

4、步骤s1、根据车辆泊车环境信息建立泊车坐标系，获取泊入路径的终点坐标；

5、步骤s2、逆向对泊入路径需满足的碰撞约束进行分析，建立圆弧直线拼接的初始泊入路径上几何参数的约束条件；

6、步骤s3、结合人类司机驾驶经验给定泊入路径上几何参数的采样范围，生成一系列待选路径；步骤s4、使用对称圆弧生成库外调整路径连接车辆当前位置和泊入路径的起点，库外调整路径和泊入路径组成完整的泊车路径；

7、步骤s5、设置评价函数，从待选路径中选出一条最优路径；

8、步骤s6、最后用b样条曲线对泊车路径进行平滑处理。

9、进一步地，所述车辆泊车环境信息包括车位尺寸、车辆轮廓尺寸、车辆轴距、车辆当前位置，泊车坐标系的左边原点位置为停车位左上角，以车辆后轴中心点的运动状态对整车的运动状态进行描述，车辆后轴中心点与泊入路径终点重合时，车辆后轴中心点在停车位横向的中间，车辆后轴离停车位边界的距离为车辆后悬加上安全距离。

10、进一步地，步骤s2的碰撞分析选用圆弧直线拼接的路径作为初始的泊入路径，分析初始泊入路径上圆弧的半径、圆心角和直线的长度需满足的条件。采用逆向思维，在进行碰撞分析的过程中实际分析从停车位驶出的路径需满足的约束。

11、进一步地，步骤s2的碰撞分析，基于泊入停车位的路径和驶出停车位的路径相同，采用逆向思维，在进行碰撞分析的过程中，把分析从停车位外泊入停车位过程中可能遇到的碰撞情形转化为分析从停车位内驶出停车位可能遇到的碰撞情形，简化碰撞分析。

12、进一步地，步骤s3所述结合人类司机驾驶经验给定泊入路径上几何参数的采样范围，人类司机泊车时会根据车辆相对车位的位置选择对应的操作泊入车位，人类司机经验下的相对位置和操作与初始泊入路径上的几何参数存在对应关系。

13、进一步地，步骤s3中生成待选路径，根据需要设置采样间隔，采样间隔越小生成待选路径越多。

14、进一步地，使用对称圆弧生成库外调整路径连接车辆当前位置和泊入路径的起点，待选泊入路径的起点不一定就是车辆当前位置，经过库外调整路径车辆的位姿转移到泊入路径的起点，无论车辆当前在什么位置都能最终泊入车位。

15、进一步地，步骤s5所述评价函数从待选路径中选出一条最优路径，期望泊车路径尽可能短，选出库外调整路径和泊入路径之和最短的路径作为最终泊车路径。

16、进一步地，步骤s6所述用b样条曲线对泊车路径进行平滑处理，按照汽车行驶方向对路径进行分段，分别对前进路径和后退路径平滑处理后再拼接为完整路径。

17、进一步地，对平滑后路径进行碰撞检测，若碰撞检测不通过，缩短控制点采样间隔进行一轮新的平滑处理直至平滑处理后的路径能满足碰撞约束。

18、与现有的技术相比，本发明的有益效果为：

19、本发明在碰撞分析时，基于泊入停车位的路径和驶出停车位的路径相同的思想，采用逆向思维，在进行碰撞分析的过程中，把分析从停车位外泊入停车位过程中可能遇到的碰撞情形转化为分析从停车位内驶出停车位可能遇到的碰撞情形，简化碰撞分析的复杂度。基于人类司机驾驶经验给定泊车路径上几何参数的采样范围生成待选路径再根据评价函数选出最优路径这一方法避免了构造形式复杂的优化问题和求解优化问题的开销，简化了问题的求解过程和加快了求解速度。除此之外，基于人类司机驾驶经验规划出来的路径更符合人类的驾驶习惯，熟悉的行为模式给予车上的乘客安全感。

技术特征：

1.一种结合人类司机驾驶经验的泊车路径规划方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的结合人类司机驾驶经验的泊车路径规划方法，其特征在于，所述车辆泊车环境信息包括车位尺寸、车辆轮廓尺寸、车辆轴距、车辆当前位置，泊车坐标系的左边原点位置为停车位左上角，以车辆后轴中心点的运动状态对整车的运动状态进行描述，车辆后轴中心点与泊入路径终点重合时，车辆后轴中心点在停车位横向的中间，车辆后轴离停车位边界的距离为车辆后悬加上安全距离。

3.根据权利要求1所述的结合人类司机驾驶经验的泊车路径规划方法，其特征在于，步骤s2的碰撞分析选用圆弧直线拼接的路径作为初始的泊入路径，分析初始泊入路径上圆弧的半径、圆心角和直线的长度需满足的条件；采用逆向思维，在进行碰撞分析的过程中实际分析从停车位驶出的路径需满足的约束。

4.根据权利要求1所述的结合人类司机驾驶经验的泊车路径规划方法，其特征在于，步骤s2的碰撞分析，基于泊入停车位的路径和驶出停车位的路径相同，采用逆向思维，在进行碰撞分析的过程中，把分析从停车位外泊入停车位过程中可能遇到的碰撞情形转化为分析从停车位内驶出停车位可能遇到的碰撞情形，简化碰撞分析。

5.根据权利要求1所述的结合人类司机驾驶经验的泊车路径规划方法，其特征在于，步骤s3所述结合人类司机驾驶经验给定泊入路径上几何参数的采样范围，人类司机泊车时会根据车辆相对车位的位置选择对应的操作泊入车位，人类司机经验下的相对位置和操作与初始泊入路径上的几何参数存在对应关系。

6.根据权利要求1所述的结合人类司机驾驶经验的泊车路径规划方法，其特征在于，步骤s3中生成待选路径，根据需要设置采样间隔，采样间隔越小生成待选路径越多。

7.根据权利要求1所述的结合人类司机驾驶经验的泊车路径规划方法，其特征在于，使用对称圆弧生成库外调整路径连接车辆当前位置和泊入路径的起点，待选泊入路径的起点不一定就是车辆当前位置，经过库外调整路径车辆的位姿转移到泊入路径的起点，无论车辆当前在什么位置都能最终泊入车位。

8.根据权利要求1所述的结合人类司机驾驶经验的泊车路径规划方法，其特征在于，步骤s5所述评价函数从待选路径中选出一条最优路径，期望泊车路径尽可能短，选出库外调整路径和泊入路径之和最短的路径作为最终泊车路径。

9.根据权利要求1所述的结合人类司机驾驶经验的泊车路径规划方法，其特征在于，步骤s6所述用b样条曲线对泊车路径进行平滑处理，按照汽车行驶方向对路径进行分段，分别对前进路径和后退路径平滑处理后再拼接为完整路径。

10.根据权利要求9所述的结合人类司机驾驶经验的泊车路径规划方法，其特征在于，对平滑后路径进行碰撞检测，若碰撞检测不通过，缩短控制点采样间隔进行一轮新的平滑处理直至平滑处理后的路径能满足碰撞约束。

技术总结本发明公开了一种结合人类司机驾驶经验的泊车路径规划方法，首先根据车辆泊车环境信息建立泊车坐标系，确定泊入路径的终点；然后通过逆向分析的方式进行泊入路径的碰撞分析，建立圆弧直线拼接成的初始泊入路径上几何参数的约束条件；结合人类司机驾驶经验给定泊入路径上几何参数的采样范围，生成一系列待选路径；使用对称圆弧生成库外调整路径连接车辆当前位置和泊入起点；根据评价函数选出最优路径；最后用B样条曲线对泊车路径进行平滑处理。该方法计算过程简单，规划出来的路径满足车辆非完整性约束、碰撞约束、曲率平滑。技术研发人员：李鹏飞,张勇受保护的技术使用者：华南理工大学技术研发日：技术公布日：2024/7/15