基于样条理论的自动垂直泊车轨迹规划

分析泊车轨迹曲线设计要求并综合B样条曲线特点,提出基于B样条曲线理论通过对轨迹控制点优化进行自动垂直泊车轨迹规划的方法.分析泊车过程中存在的可能性碰撞点,并建立相应的避撞约束函数.考虑泊车环境障碍约束、车辆自身参数约束、泊车初始点方位约束、泊车终点位置约束,以泊车轨迹的最大曲率值最小化为目标,以轨迹曲线控制点为变量,根据Ackerman转向原理建立车辆运动轨迹多约束方程.分别对一般泊车环境和狭小空间泊车环境进行泊车轨迹规划,利用Matlab软件非线性约束优化函数求得轨迹控制点,得出轨迹曲线.仿真结果表明:对于一般泊车环境该方法能使车辆无碰撞地进入车位,且满足泊车轨迹曲率连续性;对于相对狭小泊车环境,也能求得一组轨迹控制点,通过不断调节前轮转角实现车辆无碰撞地泊车入位并保证了轨迹曲率的连续性.仿真结果表明了基于样条理论的泊车轨迹规划方法可实现车辆无碰撞地泊车入位,并满足轨迹曲率连续性要求,有效地解决了泊车过程中停车转向问题.     

全自动平行泊车路径规划方法研究

为解决车辆泊车过程中发生碰撞预警,导致车辆无路径可跟踪的问题,为提高泊车成功率,提出一种全自动泊车路径规划方法,包括一次路径规划和二次路径规划。在对不同泊车状态进行约束分析的基础上,以路径曲率最小为优化目标,建立路径优化函数。利用Matlab非线性约束优化函数求得一次、二次路径轨迹函数参数。车辆在一次泊车发生碰撞预警的情况下进入二次路径规划模块。仿真结果表明:一次路径规划方法能满足车辆轨迹连续且无碰撞泊入车位;如若出现预警碰撞,二次路径规划方法能保证连续、安全泊入车位,为安全泊车提供了二次保障。     

自动泊车系统性能评价方法

为了对自动泊车系统(automatic parking system,APS)进行整体客观的评价,帮助消费者打消对新技术的体验顾虑,为自动泊车系统技术发展提供新方向,提出一种基于试验数据的自动泊车系统性能评价方法。首先选取平行泊位和垂直泊位作为试验场景,通过实车试验分别采集不同场景下的自动泊车样本数据,分析选取泊车入位总时长、停车姿态角、揉库次数等作为评价指标,制定评分规则,对APS进行了定量评价,获得APS在不同指标下的得分,确定各指标权重,计算车辆所搭载的APS系统综合得分,并根据得分确定车辆泊车效果评价等级;然后将泊车入位过程中的曲线曲率连续性作为定性指标,分别选用V-BOX、陀螺仪及车辆运行参数采集系统3种设备,采集泊车入位轨迹的GPS经纬度数据,采用相似度数据融合算法对数据进行融合处理以提高数据精度。利用MATLAB中的cftool可视化界面工具箱对融合后的GPS经纬度数据进行曲线拟合,获得泊车入位轨迹曲线,观察曲线曲率变化,并根据曲线曲率连续性对APS系统进行定性评价。研究结果表明:试验车辆所搭载的APS系统总体得分为7.9,泊车入位轨迹曲线曲率连续,泊车效果良好。该种方法从定量与定性角度对自动泊车系统进行了评价。利用该评价方法,能制定出可靠的定性与定量评价指标,全面评价自动泊车系统,有利于提升自动泊车系统可靠性和市场普及率。     

多项式曲线优化的垂直泊车路径规划与跟踪

为提高复杂环境下自动垂直泊车的安全性和成功率,提出一种基于多项式曲线优化的垂直泊车路径规划方法和跟踪控制策略.首先,基于直线-圆弧路径下逆向泊车的方法,计算垂直泊车可行起始点范围.其次,综合考虑车辆位置结构和道路边界约束,以多项式为基函数、泊车终点姿态角最小为目标,建立多约束非线性规划路径函数模型,利用粒子群算法求解垂直泊车路径.最后,结合模糊神经网络控制方法,设计路径跟踪控制器.构建Simulink/CarSim仿真模型,对所提路径规划方法和跟踪策略进行仿真,结果验证了所提泊车路径规划和跟踪控制策略的可行性和有效性.     

基于Bezier曲线拟合的自主平行泊车轨迹模型仿真

根据阿克曼转向几何学,联系实际泊车情况,首先给出最短泊车空间、泊车起始点范围以及避碰约束空间的生成方法,并在此基础上,考虑动力学约束条件,在直角坐标系Oxy平面中,利用参数化方程,基于Bezier曲线,建立x和y之间动态关系。对每个时间t,依次得到汽车泊车时的具体转向角度和转向半径,得到新的位置点,从而控制汽车沿着Bezier曲线随着时间做变速运动,最终实现连续曲率的轨迹规划。Matlab仿真表明,采用这种方法能够有效地实现避障,在曲线转折点处运动平滑,未出现抖动,满足自主泊车的连续性要求及所需泊车空间尽可能小的目的。     

线控四轮转向汽车平行泊车路径规划与跟踪控制

针对线控四轮转向汽车平行泊车路径规划与跟踪控制问题,提出一种基于改进粒子群优化算法的平行泊车路径规划方法和一种基于前馈控制和反馈控制的平行泊车路径跟踪控制策略.首先,综合考虑线控四轮转向汽车运动学非完整约束、动力和转向子系统的过程约束和边界约束、避障约束、泊车初始位姿和目标位姿约束,建立以最小化泊车过程总时长为目标的平行泊车路径规划约束最优化问题,并采用可以处理等式约束和不等式约束的粒子群优化算法对其进行求解,得到最优平行泊车路径.随后,利用平行泊车路径规划过程得到的车轮转向角作为前馈控制量,并利用汽车实际位姿与期望位姿的偏差构建PI反馈控制量,实现对规划的平行泊车路径快速、精确和稳定的跟踪控制.最后,利用车辆动力学仿真软件构建模型在环仿真系统,验证所提出方法的可行性和有效性.结果表明:所提出的方法可以快速、精确和稳定地引导线控四轮转向汽车自动完成平行泊车任务.     

基于回旋曲线的垂直泊车轨迹规划与跟踪控制

为了提高复杂狭窄环境下的垂直泊车便捷性和安全性,提出一种基于回旋曲线的垂直泊车轨迹规划与跟踪控制方法.首先,将垂直泊车轨迹规划问题解耦成路径规划问题和速度规划问题,并基于回旋曲线规划曲率连续的垂直泊车路径,以及基于五次多项式曲线规划垂直泊车速度.随后,将垂直泊车轨迹跟踪控制问题解耦成垂直泊车路径跟踪控制问题和垂直泊车速度跟踪控制问题,并基于Euclid Math OneLA@_2增益控制理论和预估模型设计非时间参考泊车路径跟踪Euclid Math OneLA@_2增益控制律,以及基于PID控制设计垂直泊车速度跟踪控制律.最后,结合硬件在环试验平台对所提出方法的可行性和有效性进行验证.结果表明:所提出的垂直泊车轨迹规划方法得到的泊车路径曲率是连续的,且所提出的垂直泊车轨迹跟踪控制方法在泊车位宽度与车辆宽度之差大于0.655 m时可以安全、精确地引导车辆停放在泊车位.     

基于分层架构的自主代客泊车路径规划

为了解决最后一公里自动驾驶问题,提出一种基于分层架构的自主代客泊车路径规划算法.首先,利用栅格扫描算法快速准确地将自主代客泊车环境地图转化成为Voronoi图,量化自主代客泊车环境中任意栅格格网区域与其最近障碍物距离.随后,利用A*算法规划出全局自主代客泊车路径,并采用优先队列数据实现A *算法的开放列表来提升其计算效率.最后,基于自主代客泊车环境Voronoi图实现汽车碰撞检测,并采用改进动态窗口法沿着全局自主代客泊车路径规划出满足汽车非完整约束和机械约束的无碰撞路径,扩展传统动态窗口法的可行解空间和降低其保守性.在VC ++6.0环境中验证所提出的自主代客泊车路径规划算法的可行性和有效性,结果表明,该算法可以安全、快速地引导汽车到达目标泊车位附近,为汽车后续执行泊车操作奠定基础.     

非平行初始状态自动泊车轨迹生成方法

研究车身姿态非平行初始状态下的自动泊车系统轨迹生成方法。 结合车辆运动学模型和融合动力学约束条件,分析泊车过程车辆运动路径;利用图像信息匹配车身初始姿态,最后基于全局规划生成由三段圆弧构成的完整泊车轨迹。 与传统最小半径轨迹生成法进行对比表明非平行初始状态轨迹生成算法具有更强的鲁棒性。 实车试验结果表明,车辆初始姿态角在±15°范围内,6.0 m×2.3 m车位环境下,文中算法泊车成功率达到90%。      

非结构化环境下自主车辆轨迹规划方法

面向非结构化环境下的自主车辆导航,为解决其中的轨迹规划问题,提出一种基于初始状态与目标状态约束的圆弧拼接方法.在此基础上考虑障碍物约束,基于自上而下的细分方法实现多段圆弧的连接,得到可行的轨迹系列.基于本文所提出的优化指标对轨迹系列进行评价,得到适合车辆运动的期望轨迹.结果表明:得到的轨迹具有光滑的曲率特性,适合车辆实际控制.该方法既融合车辆的运动特性,同时满足自主驾驶的实时性需求,适合实际车辆自主导航应用.