【技术实现步骤摘要】
一种基于碰撞情况分析的自动泊车起始区域确定方法
本专利技术涉及智能网联汽车
，具体涉及一种基于碰撞情况分析的自动泊车起始区域确定方法。
技术介绍
汽车智能化的迅速发展使得人们对车辆的要求不仅仅局限于代步工具，更希望车辆摆脱传统车辆性能的限制，不断朝着更舒适、更智能和更安全的方向发展。在此浪潮的推动下，自动泊车辅助系统(AutomatedParkingAssist,APA)应运而生，降低了泊车难度和驾驶员在狭小泊车空间的紧张感。然而，现有的自动泊车辅助系统仍在存在着各种缺陷，如泊车起始点选取不当，导致泊车困难甚至无法成功泊入车位。对于自动泊车辅助系统而言，无论是平行泊车或是垂直泊车，泊车起始点的选取对整个泊车过程至关重要。选择一个合适的泊车起始点可以有效降低泊车难度，提升泊车成功率。
技术实现思路
基于现有技术的不足，本专利技术的目的在于提出一种基于碰撞情况分析的自动泊车起始区域确定方法，着力于解决在平行泊车场景和垂直泊车场景下，自动泊车辅助系统(AutomatedParkingAssist,APA)...
【技术保护点】
1.一种基于碰撞情况分析的自动泊车起始区域确定方法，其特征在于，通过车辆自身尺寸、车辆自身动力学约束条件、目标空置车位和车位周边环境，基于碰撞情况分析确定平行泊车方法与垂直泊车方法的起始区域，/n自动泊车方法包括平行泊车方法和垂直泊车方法，其中，平行泊车方法包括：圆弧切圆弧自动平行泊车路径规划方法、圆弧切直线自动平行泊车路径规划方法、单向多次自动平行泊车路径规划方法、双向多次自动平行泊车路径规划方法；垂直泊车方法包括C型自动垂直泊车路径规划方法和人型自动垂直泊车路径规划方法，/n基于碰撞情况分析的自动泊车起始区域确定方法包括如下步骤：/n步骤S1，根据车位环境，建立自动泊车...
【技术特征摘要】
1.一种基于碰撞情况分析的自动泊车起始区域确定方法，其特征在于，通过车辆自身尺寸、车辆自身动力学约束条件、目标空置车位和车位周边环境，基于碰撞情况分析确定平行泊车方法与垂直泊车方法的起始区域，
自动泊车方法包括平行泊车方法和垂直泊车方法，其中，平行泊车方法包括：圆弧切圆弧自动平行泊车路径规划方法、圆弧切直线自动平行泊车路径规划方法、单向多次自动平行泊车路径规划方法、双向多次自动平行泊车路径规划方法；垂直泊车方法包括C型自动垂直泊车路径规划方法和人型自动垂直泊车路径规划方法，
基于碰撞情况分析的自动泊车起始区域确定方法包括如下步骤：
步骤S1，根据车位环境，建立自动泊车过程的坐标系，确定泊车目标点；
步骤S2，分析泊车过程中可能发生的碰撞情况，确定各种避障约束条件；
步骤S3，根据避障约束条件确定泊车过程中路径参数的取值范围，再以泊车目标点为起始点进行逆过程分析，以路径参数为变量，求出起始点坐标的表达式，然后通过路径参数的取值范围，确定泊车起始点坐标的取值范围，获得泊车起始区域。
2.根据权利要求1所述的基于碰撞情况分析的自动泊车起始区域确定方法，其特征在于，
对于圆弧切圆弧自动平行泊车路径规划方法，通过车辆最小转弯半径和四种可能发生的碰撞情况确定圆弧切圆弧自动平行泊车路径规划方法的起始区域，
圆弧切圆弧自动平行泊车路径规划方法过程：车辆以后轴中心为路径参考点，起始点为D点，目标点为B点，车辆以R1为转弯半径行驶第一圆弧DC后，再以R2为转弯半径行驶与之相切的第二圆弧CB，最终停至B点，其中，第一圆弧DC和第二圆弧CB的凸出方向相反，
泊车目标点的确定方法为：在泊车目标位置处，车辆后侧车身与后方障碍物距离为d、左侧车身与停车位外边界线平行，以此位置处车辆后轴中心为泊车目标点和坐标原点，建立坐标系，其中车辆前向为X方向，车辆左侧为Y方向，
1)由车辆运动学约束可知，车辆在行驶过程中，转弯半径R1和R2大于或等于最小转弯半径Rmin；
2)车辆行驶第一圆弧DC时，车身左前点A4可能与左侧障碍物发生碰撞；
3)车辆行驶第一圆弧DC时，车身右后轮外侧点可能与右前方障碍物发生碰撞；
4)车辆行驶第二圆弧CB时，车身右前点A3可能与右前方障碍物发生碰撞；
5)车辆行驶第二圆弧CB时，车身右后点A2可能与停车位内边界发生碰撞；
根据避障约束条件确定泊车过程中路径参数的取值范围，再以泊车目标点为起始点进行逆过程分析，以路径参数为变量，求出起始点坐标的表达式，最后通过路径参数的取值范围，确定泊车起始点坐标的取值范围，获得泊车起始区域。
3.根据权利要求2所述的基于碰撞情况分析的自动泊车起始区域确定方法，其特征在于，
对于圆弧切圆弧自动平行泊车路径规划方法，基于下述约束条件，求解泊车起始区域：
其中，
W为泊车起始点的纵坐标，R1为车辆行驶第一圆弧DC的转弯半径，Wc为车身宽度，Lx为车辆轴距长度，Lf为车辆前悬长度，
H为左侧障碍物与泊车目标点之间的距离；
L为泊车起始点的横坐标，
Lo为停车位的长度，
Lb为车辆后悬长度，
R2为车辆行驶第二圆弧CB时的转弯半径，
Wo为停车位的宽度，
α为第一圆弧DC和第二圆弧CB对应的弧度值，
根据上述约束，求出未知量R1、R2和α的取值范围，
泊车起始点的坐标由R1、R2和α表示如下：
W＝R1(1-cosα)+R2(1-cosα)
L＝R1sinα+R2sinα
将求出的R1、R2和α的取值范围代入上式，求得L和W的取值范围，得到泊车起始区域。
4.根据权利要求1所述的基于碰撞情况分析的自动泊车起始区域确定方法，其特征在于，对于圆弧切直线自动平行泊车路径规划方法，通过车辆最小转弯半径约束、最短直线段长度和四种可能发生的碰撞情况确定圆弧切直线自动平行泊车路径规划方法的起始区域，
圆弧切直线自动平行泊车路径规划方法：车辆以后轴中心为路径参考点，起始点为D点，目标点为A点，车辆行驶第一圆弧DC后，再行驶与之相切的直线CB，最后行驶与直线相切的第二圆弧BA，停至A点，其中，第一圆弧DC和第二圆弧BA的凸出方向相反，
泊车目标点的确定方法为：车辆后侧车身与后方障碍物距离为d、左侧车身与停车位外边界线平行时，以此位置处车辆后轴中心为泊车目标点和坐标原点，建立坐标系，其中车辆前向为X方向，车辆左侧为Y方向，
1)由车辆运动学约束可知，车辆在行驶过程中，转弯半径R1和R2大于或等于最小转弯半径Rmin，
2)圆弧切直线泊车路径中，直线段CB的长度L1应大于0，
3)车辆行驶第一圆弧DC时，车身左前点A4可能与左侧障碍物发生碰撞，
4)车辆行驶第一圆弧DC时，车身右后轮外侧点可能与右前方障碍物发生碰撞，
5)车辆行驶第二圆弧BA时，车身右前点A3可能与右前方障碍物发生碰撞，
6)车辆行驶第二圆弧BA时，车身右后点A2可能与停车位内边界发生碰撞，
根据避障约束条件确定泊车过程中路径参数的取值范围，再以泊车目标点为起始点进行逆过程分析，以路径参数为变量，求出起始点坐标的表达式，最后通过路径参数的取值范围，确定泊车起始点坐标的取值范围，获得泊车起始区域。
5.根据权利要求4所述的基于碰撞情况分析的自动泊车起始区域确定方法，其特征在于，
对于圆弧切直线自动平行泊车路径规划方法，基于下述约束条件，求解泊车起始区域：
其中，W为泊车起始点的纵坐标，R1为车辆行驶第一圆弧DC的转弯半径，Wc为车身宽度，Lx为车辆轴距长度，Lf为车辆前悬长度，H为左侧障碍物与泊车目标点之间的距离；
L为泊车起始点的横坐标，
Lo为停车位的长度，Lb为车辆后悬长度；
R2为车辆行驶第二圆弧CB时的转弯半径；
Wo为停车位的宽度，
α为第一圆弧DC和第二圆弧BA对应的弧度值，
根据上述约束，求出未知量R1、R2、L1和α的取值范围，
泊车起始点的坐标由R1、R2、L1和α表示如下：
W＝R1(1-cosα)+R2(1-cosα)+L1sinα
L＝R1sinα+R2sinα+L1cosα
将求出的R1、R2、L1和α的取值范围代入上式，求得L和W的取值范围，得到泊车起始区域。
6.根据权利1所述的基于碰撞情况分析的自动泊车起始区域确定方法，其特征在于，对于单向多次自动平行泊车路径规划方法，通过车辆最小转弯半径约束、圆弧角度约束和七种可能发生的碰撞情况确定单向多次自动平行泊车路径规划方法的起始区域，
单向多次自动平行泊车路径规划方法：车辆以后轴中心为路径参考点，D点为起始点，以R1为转弯半径倒车行驶角度为α的第一圆弧DC后，再以R2为转弯半径，倒车行驶角度为α-β的第二圆弧CB至B点时，在B点位置，车辆左后点A1即将和后方障碍物发生碰撞，无法再以R2为转弯半径倒车行驶角度为β的圆弧BA段；车辆在B点停车后，以R2为转弯半径，前进行驶角度为2β的第三圆弧BE，再以R2为转弯半径，前进行驶角度为β的第四圆弧EF至F点，F点与A点的横坐标相同，最后通过直线倒车，调整与前后两侧障碍物之间的距离；其中，第一圆弧DC和第二圆弧CB的凸出方向相反，第三圆弧BE和第四圆弧EF的凸出方向相反，泊车目标点的确定方法为：车辆后侧车身与后方障碍物距离为d、左侧车身与停车位外边界线平行时，以此位置处车辆后轴中心为泊车目标点和坐标原点，建立坐标系，其中车辆前向为X方向，车辆左侧为Y方向；
1)由车辆运动学约束可知，车辆在行驶过程中，转弯半径R1和R2大于或等于最小转弯半径Rmin，2第一圆弧DC的角度α大于或等于圆弧BA的角度β，
3)车辆行驶第一圆弧DC时，车身左前点A4可能与左侧障碍物发生碰撞，
4)车辆行驶第一圆弧DC时，车身右后轮外侧点可能与右前方障碍物发生碰撞，
6)车辆行驶第二圆弧CB时，车身右前点A3点可能与右前方障碍物发生碰撞，
7)车辆行驶第二圆弧CB时，车身左后点A1点可能与左后方障碍物发生碰撞，
8)车辆行驶第二圆弧CB时，车身右后点A2点可能与停车位右边界发生碰撞，
9)车辆行驶第四圆弧EF时，车身右前点A3点可能与停车位右边界发生碰撞，
10)车辆行驶第四圆弧EF时，车身前侧可能与右前方障碍物发生碰撞，
根据避障约束条件确定泊车过程中路径参数的取值范围，再以泊车目标点为起始点进行逆过程分析，以路径参数为变量，求出起始点坐标的表达式，最后通过路径参数的取值范围，确定泊车起始点坐标的取值范围，获得泊车起始区域。
7.根据权利6所述的基于碰撞情况分析的自动泊车起始区域确定方法，其特征在于，
对于单向多次自动平行泊车路径规划方法，基于下述约束条件，求解泊车起始区域：
其中，W为泊车起始点的纵坐标，R1为车辆行驶第一圆弧DC的转弯半径，Wc为车身宽度，Lx为车辆轴距长度，...
【专利技术属性】
技术研发人员：秦兆博，陈鑫，边有钢，胡满江，徐彪，秦晓辉，谢国涛，王晓伟，陈亮，丁荣军，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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