[发明专利]一种垂直泊车轨迹规划方法

摘要

本发明智能车辆与辅助驾驶领域，特别涉及一种基于路径‑速度解耦的垂直泊车轨迹规划方法。本发明的方法主要包括：建立车辆转向运动学模型；将垂直泊车轨迹规划解耦为路径规划和速度规划。本发明的有益效果为，本发明将车辆垂直泊车路径规划问题分解为路径规划和速度规划，并分别采用绕墙走策略和动态窗口法完成规划，有机综合了两种方法的优点，可使车辆实现有效、安全地垂直泊车。

主权项

1.一种垂直泊车轨迹规划方法，其特征在于，包括以下步骤：a.基于车辆运动学模型的转向特性获取：汽车采用阿克曼转向模型，则车辆转向时，全车的转向中心位于后轮轴线的延长线上，车辆的状态由横纵坐标及航向角表示q＝(x,y,θ)，车辆的输入为速度和方向盘转角(v,α)，在泊车的低速行驶模式下忽略轮胎和地面的侧滑，因此存在不能侧向位移、不能原地转向的非完整性约束，转向时存在转弯半径，通过解析得到车辆转向的两个特性：前后轮运动轨迹是不重合的，转弯半径最小的点在内侧后车轮；b.车辆轨迹规划：根据步骤a中获取的车辆转向特性，将垂直泊车轨迹规划解耦为路径规划和速度规划；路径规划的具体方法为：b11.将垂直泊车地图环境进行凸包分割，形成凸多边形障碍物边缘；b12.计算离起始位姿q0＝(x0,y0,θ0)、终止位姿qe＝(xe,ye,θe)距离最近的障碍物点O0和Oe；b13.从O0和Oe沿初始姿态和终止姿态方向作车辆和障碍物边缘作距离为w/2的等距线段，w为车宽，记录线段曲率不连续的点为Oi，并计算在该点姿态角的变化量；b14.对于每个点Oi，设置一个与之对应的中间等效状态qi＝(xi,yi,θi)；该点位于线段qeOi和线段q0Oi延长线所包围的区域内；b15.求最短圆弧路径q0qi和qeqi，且设置对应的半径为R1和R2；b16.设置一个最小碰撞距离dc，此时对应的参考点的值为d＝w/2+dc；b17.计算最小碰撞距离时对应的车辆路径，获得车辆路径规划；速度规划的具体方法为：假设车辆本身存在速度和方向盘转角限制如下：v∈[vmin,vmax],α∈[αmin,αmax]采用动态窗口法进行速度规划，假设动态窗口法单步模拟的时间间隔为Δt，那么加速度、转角速度约束如下：其中，分别对应最大加速度和方向盘转角速度；采用考虑离参考路径偏差的轨迹选取策略，选择目标函数代价最低的轨迹，目标函数cost为：其中，pd,hdiff,gd分别为距离参考路径的距离偏差、航向偏差以及离目标点距离偏差的系数因子。