一种基于分层规划的自动泊车方法及辅助系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于分层规划的自动泊车方法，通过设于车辆四周的感知模块获取周围环境障碍物信息，推算泊车位大小、类型以及库位内是否存在障碍物，当库位尺寸符合且库位内部不存在障碍物时，进行基于数值优化的初始规划，当初始规划不满足泊车需求时，根据当前自车位姿、库位信息与环境障碍物信息，进行一次A*搜索规划和二次数值优化规划，规划成功后，将轨迹控制点发送车载控制器，车载控制器控制车辆方向盘、油门踏板和制动踏板，将车辆泊入目标库位；本发明专利技术还涉及一种自动泊车辅助系统，包括感知模块、HMI显示模块、路径规划模块、车辆路径跟踪模块。与现有技术相比，本发明专利技术具有较强的环境适应性，且轨迹计算更精确。

【技术实现步骤摘要】
一种基于分层规划的自动泊车方法及辅助系统
本专利技术涉及一种智能汽车自动泊车辅助系统，尤其是涉及一种基于分层规划的自动泊车方法及辅助系统。
技术介绍
泊车对于驾驶员来说从来都不是一件容易的事。由于驾驶员在驾驶舱中视角受限，对后方和侧方的车身周围情况无法直观把控，泊车过程需要经常采用后退、拐弯等难度较高的操作，稍有不慎便会有磕碰产生，造成财产损失，甚至安全事故。而随着城市地价的日益攀升，城市停车位也日益狭窄，对驾驶员来说，手动停车比以前更为困难。如果停车不够好，可能会扰乱公共停车资源的正常使用，甚至可能造成交通堵塞。此外，停车经验不足的司机可能不愿意使用狭窄的泊车位，从而不得不绕远路寻找泊车位，造成额外的能源损失、空气污染与交通拥堵。为了减轻手动停车的负担，汽车制造商开发了自动停车辅助系统。自从自动停车辅助系统商用以来，众多汽车生产企业也纷纷将自动停车系统投放市场。尽管自动泊车技术蓬勃发展，该技术目前仍不成熟。传统的自动泊车系统中的轨迹规划方法通常采用几何法，它通过获取车辆、周围障碍物以及目标库位的几何关系，求取车辆在当前环境中的可行路线。该方法对环境的要求很高，具体表现为车辆初始位置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分层规划的自动泊车方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)启动车辆自动泊车模式，开启自动泊车辅助HMI，通过环视摄像头获取周围环境信息并投放至车辆HMI屏幕上，同时以车辆为原点离散周围环境地图，通过激光雷达扫描障碍物，并将障碍物点云信息投影到离散地图上；2)驾驶员驾驶车辆缓慢行驶于泊车区域，搜寻目标库位，判断库位类型、库位大小以及库位内是否有障碍物；3)若库位尺寸满足要求，且库位内无障碍物，发送指令至车辆HMI，请求驾驶员判断是否以该库位泊车，若是，则进入步骤4)，否则返回步骤2)；4)根据选定泊车位的类型，判断泊车终点位置，获取终点车辆航向角；5)依据车辆当前位姿、终点位姿以及...

【技术特征摘要】
1.一种基于分层规划的自动泊车方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)启动车辆自动泊车模式，开启自动泊车辅助HMI，通过环视摄像头获取周围环境信息并投放至车辆HMI屏幕上，同时以车辆为原点离散周围环境地图，通过激光雷达扫描障碍物，并将障碍物点云信息投影到离散地图上；2)驾驶员驾驶车辆缓慢行驶于泊车区域，搜寻目标库位，判断库位类型、库位大小以及库位内是否有障碍物；3)若库位尺寸满足要求，且库位内无障碍物，发送指令至车辆HMI，请求驾驶员判断是否以该库位泊车，若是，则进入步骤4)，否则返回步骤2)；4)根据选定泊车位的类型，判断泊车终点位置，获取终点车辆航向角；5)依据车辆当前位姿、终点位姿以及周围障碍物信息，在离散环境地图上规划起始点到目标点的路径；6)规划模块将规划路径传入HMI显示模块，驾驶员根据已规划出的路径对是否采用该规划路径进行决策，若是，则进入步骤7)，否则，返回步骤2)；7)控制模块根据规划模块获取的轨迹与车速信息控制车辆入库，开启激光雷达，实时检测车辆轨迹周围是否存在障碍物，若是，进入步骤8)，否则，进入步骤9)；8)车辆HMI显示模块提示已检测到障碍物，驾驶员决定是否等待障碍物离开，若是，延时若干时间，返回步骤7)，若否，车辆沿走过的规划路径原路返回，且返回步骤2)；9)车辆到达泊车终点位置，控制模块跟踪完成所规划出的路径，退出自主泊车模式，泊车结束。2.根据权利要求1所述的一种基于分层规划的自动泊车方法，其特征在于，驾驶员驾驶车辆缓慢搜寻目标库位过程中，地图随车辆移动，坐标系始终取车辆后轴中心为原点，建立分别以车辆行驶方向、车辆右方为正方向的二维平面栅格坐标系；库位检测同时检测库位尺寸、库位内部是否存在障碍物及库位类型，其中库位尺寸根据环视摄像头检测库位角点判断，库位内部障碍物通过激光雷达判断，库位类型根据车辆当前航向角与库位角点投影到离散地图上的几何关系进行判断，库位类型包含垂直库位、平行库位与斜库位。3.根据权利要求2所述的一种基于分层规划的自动泊车方法，其特征在于，步骤5)具体包括以下步骤：51)利用数值优化方法进行当前位姿到目标库位的初始规划，随后进行如下判断：判断1：判断能否成功规划出路径，若能规划出初始路径，则进入判断2，否则HMI提示无法成功规划路径的信息后，返回步骤2；判断2：判断规划出的路径是否满足泊车需求，若能满足需求，则进入步骤6，否则进入步骤52)；52)根据当前信息，在离散地图里利用HybridA*方法获取一次规划路径。4.根据权利要求3所述的一种基于分层规划的自动泊车方法，其特征在于，步骤51)中，数值优化规划方法具体包括以下步骤：511)根据离散地图上车辆当前位置与障碍物位置，构建环境地图上车辆方程障碍物方程无碰撞方程minx，y||x-y||2＞dmin，并依据优化理论建立对偶问题方程组式中，x、y为车辆后轴中心坐标；Et、Om均为定义在R2上的多边形；A、b为车辆位置矩阵，A∈Rl·n，b∈R1；Cm、dm为障碍物位置矩阵，n为空间维度；l、k为组成凸集的超平面个数，λ、μ均为对偶优化问题拉格朗日变量；512)根据障碍物角点坐标建立超平面方程组，求取Cm、dm，根据车辆当前位姿求取A、b：其中，为车辆航向角，xt、yt为t时刻车辆后轴中心坐标，e1、e2、e3为车辆几何尺寸；513)建立状态迭代方程式：设定优化目标函数：其中，为系统在t(t∈{t0，t1，...，tN})时刻的所有状态变量，ut为...

【专利技术属性】
技术研发人员：余卓平，夏浪，熊璐，曾德全，付志强，彭雨晴，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31