一种用于矿区四轮转向车辆的泊车规划方法技术

本发明专利技术属于矿区无人驾驶泊车规划技术领域，具体公开了一种用于矿区四轮转向车辆的泊车规划方法，根据驶入点的初始位置和初始朝向选取合适的停靠位姿，停靠位姿的参数包括车辆位置和车辆朝向，并选取具有相同车辆位置和不同车辆朝向的两种停靠位姿；根据不同驶入点以及不同曲率半径，按照前轮转向、后轮转向和四轮转向的三种倒车模式使用reeds

【技术实现步骤摘要】
一种用于矿区四轮转向车辆的泊车规划方法


[0001]本专利技术涉及矿区无人驾驶泊车规划
，具体而言，涉及一种用于矿区四轮转向车辆的泊车规划方法。

技术介绍

[0002]在矿区中，矿车一般以较低速度泊车至装卸载区域中的指定位置。矿区泊车场景往往较为狭窄且复杂，因此对矿车的行驶路径以及泊车位姿都有一定要求。
[0003]专利CN114812580A《矿区无人驾驶车辆的全局路径规划方法以及系统》提出了一种基于曲线拟合并筛选的全局路径规划方法，可以实现在装卸载区域的泊车规划。
[0004]专利CN112572416A《一种矿区无人驾驶车辆的泊车方法及系统》提出了一种针对于前轮转向矿卡的泊车路径规划方法。
[0005]目前现有的矿区泊车算法一般使用前轮转向矿卡的运动学模型进行曲线拟合来完成路径规划，未考虑到四轮转向车辆的转向特性，无法充分发挥其动力学性能，为此提出一种用于矿区四轮转向车辆的泊车规划方法，以解决上述提出的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提出一种可以较好地发挥四轮转向车辆运动学特性的矿区无人驾驶车辆的泊车方法。该泊车方法可以在保证车辆行驶平顺性的前提下，避免与泊车区域中障碍物发生碰撞，发挥四轮转向车辆运动学特性，支持在狭窄区域内矿车的泊车停靠功能，提高矿区运输效率。
[0007]有鉴于此，本专利技术的第一方面在于提供一种用于矿区四轮转向车辆的泊车规划方法。
[0008]本专利技术的第一方面提供了一种用于矿区四轮转向车辆的泊车规划方法，包括如下步骤：S1，根据驶入点的初始位置和初始朝向选取两种停靠位姿，停靠位姿的参数包括车辆位置和车辆朝向，所述两种停靠位姿具有相同车辆位置和不同车辆朝向；S2，根据驶入点以及曲率半径，按照前轮转向、后轮转向和四轮转向的三种倒车模式使用reeds
‑
sheep曲线生成多条泊车路径作为备选集合；S3，建立评价函数用于计算车辆采用备选集合中每条泊车路径的代价值，选取备选集合中代价值最低的为最优路径；S4，采用螺旋建模方法对S3中得出的最优路径进行可行驶区域搜索，并判断是否出现狭窄区域，若是则在备选集合中删除此次选取的最优路径并返回S3，若不是则下一步。S5，建立二次优化模型并使用序列二次优化算法(SQP)对无狭窄区域的最优路径进行平滑操作，并进行输出，得到最终泊车路径。
[0009]本专利技术提供的一种用于矿区四轮转向车辆的泊车规划方法，对四轮转向矿卡的运动学特性，选取两种停靠位姿进行泊车规划，提供能够选择的停靠位姿，以便车辆更够根据初始位置和最终位置进行选择，可以避免“倒车切换路径”出现，并且若仅使用车辆朝向进行路径规划，所获得的路径有可能存在“倒车切换路径”，并非四轮转向车辆的最优路径；
[0010]在前轮转向、后轮转向以及四轮转向的三种倒车模式下使用reeds
‑
sheep曲线以
及可变曲率半径进行路径拟合获得泊车路径集合，充分发挥四轮转向车辆的动力学性能，并获取到足够多的泊车路径，以使后续步骤中能够进行选择，获得最佳的路径；
[0011]通过路径评价函数，对所获取的泊车路径进行择优选取，可获得四轮转向矿卡的最低代价路径，并采用螺旋建模方法，可以有效地搜索矿卡在矿区场景下的可行驶区域并实现避障效果，并为后续的路径平滑问题提供了搜索区域，并在其中判断是否具有狭窄区域，以避免最低代价路径难以被车辆在实际的泊车中难以实施或者产生碰撞；
[0012]建立二次优化问题对路径进行平滑处理，可以获得便于矿卡预瞄跟踪控制的最优路径，使用序列二次优化(SQP)方法求解二次优化问题，降低优化问题求解难度并提高求解质量。
[0013]另外，根据本专利技术的实施例提供的技术方案还可以具有如下附加技术特征：
[0014]上述任一技术方案中，所述S1中的两种停靠位姿的车辆朝向相反。
[0015]在该技术方案中，根据车辆的实际泊车的方向选择，添加了车头的正向进入以及车尾的反向进入，以便对更多的初始位置进行适应，并进一步获得能够选择的泊车路径。
[0016]上述任一技术方案中，所述S2的步骤，具体包括：S201，分别获取四轮车辆在前轮转向、后轮转向和四轮转向对应的转向几何；S202，在三种转向模式下分别按照两种停靠位姿，根据不同的所述驶入点和不同的所述转向半径获取相应的reeds
‑
sheep泊车路径，并添加至备选集合中；其中，所述转向几何包括转向半径及转向中心点。
[0017]在该技术方案中，由于车辆可以进行四轮转向，因此可有三种不同的转向模式，具体为：前轮转向、后轮转向和四轮转向，并且分别具有不同的转向半径以及转向几何，在针对于两种不同的停靠位姿，可以获得多种不同的泊车方案路径，将所有获得的路径都添加至备选集合中，以便进行后续的选择，并挑选出能够行驶的最佳的路径。
[0018]上述任一技术方案中，在S3中所述代价值的参数，包括：距离代价、方向代价和倒车切换代价。
[0019]在该技术方案中，采用三种代价聚合的代价值判定方式，能够提供准确的判定结果，使得被挑选出的路径适应实际的车辆泊车需求。
[0020]上述任一技术方案中，在S3中所述评价函数，具体为下述公式：f:Min(cost
distance
+cost
heading
+cost
isHeadBack
)；其中，cost
distance
为距离代价，由泊车路径的总长度决定、cost
heading
为方向代价，由泊车路径中的圆弧路径部分决定、cost
isHeadBack
为倒车切换代价，由泊车路径中的倒车行驶路径部分决定。
[0021]在该技术方案中，将cost
distance
距离代价、cost
heading
方向代价和cost
isHeadBack
倒车切换代价，以加法的方式汇集成一个完成的判定函数，能够从多方面从何考量，cost
distance
为距离代价表示泊车路径的总长度，该项表示选择出泊车路径尽可能短，cost
heading
为方向代价表示泊车路径中的圆弧路径部分，该项表示选择出泊车路径尽可能平滑并减少转向过程，cost
isHeadBack
为倒车切换代价表示泊车过程中的倒车行驶路径部分，该项表示选择出泊车过程中尽量避免倒车行为。
[0022]上述任一技术方案中，所述S4中可行驶区域搜索的步骤，具体包括：S401，对泊车路径中的每一点，向四周进行螺旋式拓展；S402，每次拓展后对拓展点与障碍物进行距离判断，若满足要求则继续拓展，若拓展点不满足要求，将该点的坐标记录为在该拓展方向的最大点；S403，当四个拓展方向的最大点均被寻找到时停止拓展，四个方向上最大点围成的区
域即为该路径点的可行驶区域。
[0023]在该技术方案中，在获取到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于矿区四轮转向车辆的泊车规划方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，根据驶入点的初始位置和初始朝向选取两种停靠位姿，停靠位姿的参数包括车辆位置和车辆朝向，所述两种停靠位姿具有相同车辆位置和不同车辆朝向；S2，根据驶入点以及曲率半径，按照前轮转向、后轮转向和四轮转向的三种倒车模式使用reeds
‑
sheep曲线生成多条泊车路径作为备选集合；S3，建立评价函数用于计算车辆采用备选集合中每条泊车路径的代价值，选取备选集合中代价值最低的为最优路径；S4，采用螺旋建模方法对S3中得出的最优路径进行可行驶区域搜索，并判断是否出现狭窄区域，若是则在备选集合中删除此次选取的最优路径并返回S3，若不是则下一步。S5，建立二次优化模型并使用序列二次优化算法(SQP)对无狭窄区域的最优路径进行平滑操作，并进行输出，得到最终泊车路径。2.根据权利要求1所述的一种用于矿区四轮转向车辆的泊车规划方法，其特征在于，所述S1中的两种停靠位姿的车辆朝向相反。3.根据权利要求1所述的一种用于矿区四轮转向车辆的泊车规划方法，其特征在于，所述S2的步骤，具体包括：S201，分别获取四轮车辆在前轮转向、后轮转向和四轮转向对应的转向几何；S202，在三种转向模式下分别按照两种停靠位姿，根据不同的所述驶入点和不同的所述转向半径获取相应的reeds
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sheep泊车路径，并添加至备选集合中；其中，所述转向几何包括转向半径及转向中心点。4.根据权利要求1所述的一种用于矿区四轮转向车辆的泊车规划方法，其特征在于，在S3中所述代价值的参数，包括：距离代价、方向代价和倒车切换...

【专利技术属性】
技术研发人员：段星集，胡瑞，韩俊汝，陈江松，曹增，
申请(专利权)人：北京踏歌智行科技有限公司，
类型：发明
国别省市：