本专利针对自动泊车过程中轨迹偏差导致的安全性和可靠性问题，提出通过实时采集方向盘转角和轮速信息，结合理论轨迹动态调整转向和轨迹曲线的控制方法。系统通过计算实际转弯半径与理论值的差异，修正方向盘角度；同时根据轮速数据计算实际位移，与理论轨迹对比后调整路径，实现精准泊车。该方法有效提升自动泊车的轨迹跟踪精度和系统鲁棒性。
本发明属于车辆技术领域，尤其涉及一种自动泊车路径控制方法，以及自动泊车路径控制系统和车辆。
随着社会经济和汽车工业的飞速进步，汽车数量剧增，在各大城市，停车困难的问题日益突出。自动泊车系统为用户泊车提供了方便，自动泊车系统通常是指驾驶员按键启动系统后，系统自动控制汽车来进行转向、前进、后退等工作，无需驾驶员干预，最终轻松实现自动泊车的系统。自动泊车系统作为一种辅助驾驶系统，如今很多中高档车型已经引入了自动泊车功能，以后将会更加广泛的应用到各种车型当中。在自动泊车系统中，当泊车路径规划好后，泊车路径跟踪就成为最关键的一部分，泊车路径跟踪的效果越好，自动泊车的成功率就越高。
但是，在自动泊车过程中，往往会由于车辆本身的偏差、外界因素的干扰和外界环境的不确定性，实际泊车轨迹偏离规划的轨迹，因而导致目标车辆不能准确的按照已经规划好的泊车路径进行自动泊车入位。
为此，本发明需要提出一种自动泊车路径控制方法，该自动泊车路径控制方法，可以提高自动泊车的安全性、可靠性和成功率。
为了解决上述问题，本发明一方面提出的自动泊车路径控制方法，包括：在检测到自动泊车启动指令之后，控制泊车车辆按照理论轨迹曲线进行泊车；每隔预设时间分别采集所述泊车车辆的方向盘转角信息和轮速信息；根据所述方向盘转角信息和在所述理论轨迹曲线上对应当前时刻的理论转角信息调整所述泊车车辆的方向盘转角；根据所述轮速信息计算在当前预设时间内所述泊车车辆移动的实际距离；根据所述实际距离和在所述理论轨迹曲线上对应所述当前预设时间的理论距离对所述理论轨迹曲线进行调整；以及控制所述泊车车辆按照调整之后的轨迹曲线进行泊车。
根据本发明实施例的自动泊车控制方法，根据自动泊车时的方向盘转角信息和轮速信息来进行自动泊车闭环控制，对偏离的泊车路径进行自动修正，提高自动泊车的安全性、可靠性，保证泊车车辆能够准确地按照泊车路径自动泊车入位。
为了解决上述问题，本发明另一方面提出的自动泊车路径控制系统，包括：方向盘转角检测模块、轮速检测模块、转角调整模块、计算模块、轨迹调整模块和控制模块。其中，方向盘转角检测模块，用于每隔预设时间采集泊车车辆的方向盘转角信息；轮速检测模块，用于每隔所述预设时间采集所述泊车车辆的轮速信息；转角调整模块，用于根据所述方向盘转角信息和在所述理论轨迹曲线上对应当前时刻的理论转角信息调整所述泊车车辆的方向盘转角；计算模块，用于根据所述轮速信息计算在当前预设时间内所述泊车车辆移动的实际距离；轨迹调整模块，用于根据所述实际距离和在所述理论轨迹曲线上对应所述当前预设时间的理论距离对所述理论轨迹曲线进行调整；控制模块，用于在检测到自动泊车启动指令之后，按照理论轨迹曲线进行泊车控制，以及，在所述理论轨迹曲线调整之后，按照调整之后的轨迹曲线进行泊车控制。
根据本发明实施例的自动泊车控制系统，根据自动泊车时的方向盘转角信息和轮速信息来进行自动泊车闭环控制，对偏离的泊车路径进行自动修正，提高自动泊车的安全性、可靠性，保证泊车车辆能够准确地按照泊车路径自动泊车入位。
基于上述方面的自动泊车路径控制系统，本发明再一方面提出的车辆，包括：车体；和上述方面的自动泊车路径控制系统。
本发明实施例的车辆，通过采用上述的自动泊车路径控制系统，对泊车路径引入闭环控制，避免车辆泊车轨迹的偏离，大大提高了自动泊车的安全性、可靠性和成功率，保证车辆能够准确泊车入位。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
考虑到，大部分闭环控制的自动泊车系统都是针对整个自动泊车系统，没有提及对自动泊车路径的闭环控制，为了消除外界因素的干扰、外界环境的不确定性和泊车车辆本身的误差对泊车路径跟踪的影响，提高自动泊车的安全性和成功率，本发明实施例提出自动泊车路径控制方法、自动泊车路径控制系统和车辆，对泊车路径引入闭环控制，在泊车过程中，按照规划好的泊车路径实时的控制和自动的修正泊车车辆的实际泊车轨迹，从而，不仅能够提升自动泊车的精度和效率，最重要的是使得泊车车辆能够准确地按照已经规划好的泊车路径泊车入位，大大提高自动泊车的跟踪效果，实现泊车车辆泊车路径的闭环控制。
图1是根据本发明实施例的自动泊车路径控制方法的流程图，如图1所示，该自动泊车路径控制方法包括：
S1，在检测到自动泊车启动指令之后，控制泊车车辆按照理论轨迹曲线进行泊车。
例如，目前通过车辆上的超声探测装置获得超声探测信号，根据超声探测信号识别车位、泊车初始位置以及规划自动泊车路径。在车辆处于初始位置时，驾驶员通过操作自动泊车启动按键，启动车辆的自动泊车功能，则泊车车辆按照理论轨迹曲线开始进行自动泊车。
启动自动泊车功能之后，泊车车辆进入自动泊车闭环控制状态，整个泊车过程中可以采集会直接影响自动泊车路径的轨迹的两个参数即方向盘转角信息和轮速信息。具体地，在自动泊车过程中，设定一个合理的时间间隔t来对泊车车辆的泊车轨迹进行数据采集，例如，通过转角传感器来检测方向盘转角信息，通过轮速传感器或者轮速脉冲传感器检测泊车车辆的轮速信息。
S3，根据方向盘转角信息和在理论轨迹曲线上对应当前时刻的理论转角信息调整泊车车辆的方向盘转角。
在本发明的实施例中，在每个采样时间点处，将方向盘转角的实际角度与方向盘的理论转角进行对比。其中，如果方向盘的实际角度与方向盘的理论转角相同，或者，方向盘的实际角度在方向盘的理论转角的可控范围内，则认为泊车车辆没有偏离泊车路径，泊车车辆按照规划好的泊车路径继续往前走，泊车轨迹的弧长不变。
如果方向盘的实际角度与方向盘的理论转角不相同且超过方向盘理论转角的可控范围，则自动泊车主控制器对方向盘的实际角度进行调整，例如，通过电动助力转向系统控制方向盘转动至所需要的理论转角，泊车车辆则按照调整后的方向盘角度往前走，泊车轨迹的弧长在原有的基础上将会进行调整。
在本发明的实施例中，可以根据采集的轮速脉冲数计算泊车车辆在该预设时间内移动的实际距离。具体地，根据当前预设时间内的初始轮速脉冲数和结束轮速脉冲数计算轮速脉冲变化总量，进而，根据轮速脉冲变化总量和每个轮速脉冲的单位距离计算泊车车辆在当前预设时间内移动的实际距离。
例如，通过轮速脉冲传感器采集泊车车辆的轮速脉冲数，并实时反馈给自动泊车主控制器，当泊车车辆有移动时，自动泊车主控制器根据轮速脉冲传感器采集的轮速脉冲变化数来计算泊车车辆所走的路程。例如，记录的泊车车辆移动前的初始脉冲为START_PULSE；记录的泊车车辆移动后的结束脉冲为END_PULSE；每个轮速脉冲代表的距离为PULSE_PER_DISTANCE；则泊车车辆在整个移动过程中的轮速脉冲变化总数为END_PULSE-START_PULSE；所以，泊车车辆在整个移动过程中所走的路程，也就是在当前预设时间内的实际轨迹的弧长Lfact为PULSE_PER_DISTANCE*(END_PULSE-START_PULSE)。
S5，根据实际距离和在理论轨迹曲线上对应当前预设时间的理论距离对理论轨迹曲线进行调整。
具体地，将泊车车辆在当前预设时间内的实际距离，也就是泊车路径的实际轨迹的弧长Lfact，与理论距离进行比较，根据两者的差值对理论轨迹曲线的弧长进行调整，即对当前预设时间内的实际距离进行调整。
具体地，依次按照上述过程，对每个预设时间内的转向进行调整以及实际距离进行修改，直至完成自动泊车，实现对自动泊车路径的闭环控制。从而可以保证泊车轨迹不会偏离理论轨迹路线或者沿可控范围内的路径进行自动泊车。
根据本发明实施例的自动泊车控制方法，根据自动泊车时的方向盘转角信息和轮速信息来进行自动泊车闭环控制，对偏离的泊车路径进行自动修正，提高自动泊车的安全性、可靠性，保证泊车车辆能够准确地按照泊车路径自动泊车入位。
进一步，通过以下步骤来根据方向盘转角信息和在理论轨迹曲线上对应当前时刻的理论转角信息调整泊车车辆的方向盘转角。
具体地，根据当前方向盘转角计算当前车轮转角，其中，车轮转角与方向盘转角角度之间存在转换关系，根据此转换关系获得泊车车辆的实际的当前车轮转角，并根据当前车轮转角计算泊车车辆的实际转弯半径，例如，当前车轮转角βfact与实际转弯半径Rfact之间满足Rfact＝L*cot(βfact)，其中，L为泊车车辆的轴距。
进而，根据实际转弯半径和在理论轨迹曲线上对应当前时刻的理论转弯半径判断当前方向盘转角是否等于理论转角。在本发明的实施例中，将当前时刻的实际转弯半径Rfact，与泊车车辆的理论转弯半径R相对比，判断结果包括：
(1)如果实际转弯半径与理论转弯半径的差值大于阈值上限，则确定当前方向盘转角小于理论转角。如果当前方向盘转角小于理论转角，则调整当前方向盘转角增加至理论转角，以避免泊车轨迹的偏离。
例如，若RfactR+Δ，根据R＝L*cotβ，可得知βfactβ，其中，Δ为泊车车辆泊车轨迹转弯半径的可控误差，β为泊车车辆泊车轨迹的理论车轮转角。此时，实际方向盘角度小于理论方向盘转角，自动泊车主控制器根据理论方向盘转角对方向盘的实际角度进行调整，通过电动助力转向系统控制方向盘，将方向盘转角调大到等于理论方向盘转角。
(2)如果实际转弯半径与理论转弯半径的差值小于所述阈值下限，则确定当前方向盘转角大于理论转角。如果当前方向盘转角大于理论转角，则调整当前方向盘转角减小至理论转角，以避免泊车轨迹偏离。
例如，若RfactR-Δ，根据R＝L*cotβ，可得知βfactβ，此时实际方向盘转角大于理论方向盘转角，自动泊车主控制器根据理论方向盘转角对方向盘的实际角度进行调整，通过电动助力转向系统控制方向盘，将方向盘转角调小到等于理论方向盘转角。
(3)如果实际转弯半径与理论转弯半径的差值处于阈值范围，则确定当前方向盘转角等于理论转角。如果当前方向盘转角等于理论转角，则维持当前方向盘转角。
例如，如果Rfact＝R±Δ，则泊车轨迹不需要修正，泊车车辆按照最初规划好的泊车路径继续往前走。其整个泊车轨迹的弧长Llength在当前采样时间点t1处即在当前时刻没有发生改变，仍为Llength。
进一步，在本发明的一些实施例中，对于上述调整转向盘的转角造成泊车轨迹变化时，可以通过以下步骤根据实际距离和在理论轨迹曲线上对应当前预设时间的理论距离对理论轨迹曲线进行调整。
具体地，根据上述提到的根据轮速脉冲变化数计算获得当前预设时间内泊车车辆移动的实际距离之后，首先，根据该实际距离计算泊车车辆在当前预设时间内移动的圆心角。例如，泊车车辆移动的实际弧长值即在当前预设时间内的实际距离Lfact，满足Lfact＝θ*Rfact，根据此公式可以求出实际弧长值Lfact相对应的圆心角θ的值。
其次，根据此圆心角计算对应理论轨迹曲线上的理论距离。例如，圆心角θ相对应的泊车车辆移动的理论距离即理论弧长值满足Ltheory＝θ*R，其中，理论弧长值Ltheory是圆心角为θ时，泊车车辆在理论上应该走的路程。
进而，根据实际距离和理论距离的差值调整理论轨迹曲线处，泊车车辆的整个泊车轨迹的弧长Llength在原来理论弧长的基础上修正为Llength+(Lfact-Ltheory)。
在自动泊车控制中，依此类推，在每个预设时间内，依照上述过程对转向盘转角和行车轨迹进行修正，直到整个泊车轨迹Llength结束，完成对自动泊车轨迹的闭环控制。
在实际应用中，可以基于原有的自动泊车系统之上，无需增加任何结构和成本，通过采用泊车车辆的原有装置，增加自动泊车路径的自动修正功能，对自动泊车路径按照上述方法进行闭环控制。
具体地，如图2所示，为安装了用于规划理论轨迹路线的超声信号探测装置的车辆示意图，包括多个超声波传感器，其中，标号1-8为8路泊车辅助探头，可以采用普通倒车雷达上使用的超声波传感器，用来探测车身周边环境信息。标号9-12号为4路自动泊车探头，是自动泊车系统特有的超声波传感器，用来探测车位信息。
在本发明的一些实施例中，获取超声探测信号，根据超声探测信号确定泊车车位信息和泊车车位的环境信息，根据泊车车位信息和环境信息确定泊车初始位置，以及根据泊车车位信息、环境信息和初始位置规划出理论轨迹曲线并存储。
具体地，泊车主控制器接收自动泊车探头探测的车位信息和泊车辅助探头探测的周边环境信息，进行数据融合处理之后，计算出自动泊车的初始位置，进而，根据所接收的车位信息、周边环境信息以及计算好的泊车初始位置，规划出泊车车辆的自动泊车路径。对于自动泊车路径的规划可以参照相关技术中的记载。
泊车车辆从计算好的泊车初始位置处，驾驶员操作自动泊车启动按键，启动自动泊车功能，泊车车辆开始进行自动泊车动作，并按照前面的自动修正过程进行泊车闭环控制，保证安全、准确地泊车入位。
总而言之，本发明实施例的自动泊车路径控制方法，通过方向盘转角信息和轮速信息对泊车轨迹进行闭环控制，启动自动泊车功能之后，在泊车过程当中按照规划好的泊车路径实时控制和自动修正泊车车辆的实际轨迹，不仅能提升自动泊车的精度和效率，最重要的是，可以降低因车辆本身的偏差或外界因素干扰或外界环境的不确定性而造成的泊车路径偏离，提高自动泊车的安全性、可靠性和成功率，大大提高自动泊车路径的跟踪效果。
图3是根据本发明实施例的自动泊车路径控制系统的框图，如图3所示，该自动泊车路径控制系统100包括方向盘转角检测模块10、轮速检测模块20、转角调整模块30、计算模块40、轨迹调整模块50和控制模块60。
其中，方向盘转角检测模块10用于每隔预设时间采集泊车车辆的方向盘转角信息；轮速检测模块20用于每隔预设时间采集泊车车辆的轮速信息；转角调整模块30用于根据方向盘转角信息和在理论轨迹曲线上对应当前时刻的理论转角信息调整泊车车辆的方向盘转角；计算模块40用于根据轮速信息计算在当前预设时间内泊车车辆移动的实际距离；轨迹调整模块50用于根据实际距离和在理论轨迹曲线上对应当前预设时间的理论距离对理论轨迹曲线用于在检测到自动泊车启动指令之后，按照理论轨迹曲线进行泊车控制，以及，在理论轨迹曲线调整之后，按照调整之后的轨迹曲线进行泊车控制。
根据本发明实施例的自动泊车控制系统100，根据自动泊车时的方向盘转角信息和轮速信息来进行自动泊车闭环控制，对偏离的泊车路径进行自动修正，提高自动泊车的安全性、可靠性，保证泊车车辆能够准确地按照泊车路径自动泊车入位。
如图4所示，转角调整模块30进一步包括第一计算单元31、判断单元32和第一调整单元33。其中，第一计算单元31用于根据当前方向盘转角计算当前车轮转角，并根据当前车轮转角计算泊车车辆的实际转弯半径；判断单元32用于根据实际转弯半径和在理论轨迹曲线上对应当前时刻的理论转弯半径判断当前方向盘转角是否等于理论转角；第一调整单元33，用于在当前方向盘转角小于理论转角时，调整当前方向盘转角增加至理论转角，或者，在当前方向盘转角大于理论转角时，调整当前方向盘转角减小至理论转角，或者，在当前方向盘转角等于理论转角时，维持当前方向盘转角。从而，转角调整模块30实现根据方向盘转角信息和在理论轨迹曲线上对应当前时刻的理论转角信息调整泊车车辆的方向盘转角。
其中，判断单元32还用于，在实际转弯半径与理论转弯半径的差值大于阈值上限时，确定当前方向盘转角小于理论转角，或者，在实际转弯半径与理论转弯半径的差值小于阈值下限时，确定当前方向盘转角大于理论转角，或者，在实际转弯半径与理论转弯半径的差值处于阈值范围时，确定当前方向盘转角等于理论转角。
进一步，在本发明的一些实施例中，对于上述调整转向盘的转角造成泊车轨迹变化时，可以通过轨迹调整模块50根据实际距离和在理论轨迹曲线上对应当前预设时间的理论距离对理论轨迹曲线进行调整。
具体来说，参照图4所示，计算模块40进一步包括第二计算单元41和第三计算单元42。其中，第二计算单元41用于根据当前预设时间内的初始轮速脉冲数和结束轮速脉冲数计算轮速脉冲变化总量；第三计算单元42用于根据轮速脉冲变化总量和每个轮速脉冲的单位距离计算泊车车辆在当前预设时间内移动的实际距离。
轨迹调整模块50进一步包括第四计算单元51、第五计算单元52和第二调整单元53。其中，第四计算单元51用于根据实际距离计算泊车车辆在当前预设时间内移动的圆心角；第五计算单元52用于根据圆心角计算理论距离；第二调整单元53用于根据实际距离和理论距离的差值调整理论轨迹曲线。
在自动泊车控制中，依此类推，依照上述过程对每个预设时间内的转向盘转角和行车轨迹进行修正，直到整个泊车轨迹结束，完成对自动泊车轨迹的闭环控制。
进一步地，如图5所示，本发明实施例的自动泊车路径控制系统100还包括获取模块70、识别模块80、确定模块90和规划模块91。其中，获取模块70用于获取超声探测信号；识别模块80用于根据超声探测信号确定泊车车位信息和泊车车位的环境信息；确定模块90用于根据泊车车位信息和环境信息确定泊车初始位置；规划模块91用于根据泊车车位信息、环境信息和初始位置规划出理论轨迹曲线并存储。对于自动泊车路径的规划可以参照相关技术中的记载。
在实际应用中，可以基于原有的自动泊车系统之上，无需增加任何结构和成本，通过采用泊车车辆的原有装置，增加自动泊车路径的自动修正功能，对自动泊车路径按照上述方法进行闭环控制。如图2所示，为安装了用于规划理论轨迹路线的超声信号探测装置的车辆示意图。
图6是根据本发明的一个实施例的自动泊车控制系统的框图。对于刚接触PG电子的新手，有什么实用的攻略吗？本发明的计算模块以及调整模块可以集成在泊车主控制器中。具体地，轮速脉冲传感器601实时采集轮速信息，转角传感器602实时采集方向盘转角信息，泊车主控制器600接收自动泊车探头603探测的车位信息和泊车辅助探头604探测的周边环境信息，进行数据融合处理之后，计算出自动泊车的初始位置，进而，根据所接收的车位信息、周边环境信息以及计算好的泊车初始位置，规划出泊车车辆的自动泊车路径，电动助力转向系统605控制方向盘转向。对于自动泊车路径的规划可以参照相关技术中的记载。
泊车车辆从计算好的泊车初始位置处，驾驶员操作自动泊车启动按键，启动自动泊车功能，泊车车辆开始进行自动泊车动作，并按照前面的自动修正过程进行泊车闭环控制，保证安全、准确地泊车入位。
基于上述实施例的自动泊车路径控制系统，下面参照附图描述根据本发明再一方面实施例的车辆。
图7是根据本发明实施例的车辆的框图，如图7所示，该车辆1000包括车体200和上述方面的自动泊车控制系统100。其中，车体200可以包括保证车辆1000正常驾驶的各个系统和部件。
本发明实施例的车辆1000，通过采用上述的自动泊车路径控制系统100，对泊车路径引入闭环控制，车辆1000启动自动泊车功能之后，在自动泊车过程中，自动泊车路径控制系统100按照规划好的泊车路径实时控制和自动的修正实际泊车轨迹，避免车辆泊车轨迹的偏离，大大提高了自动泊车的安全性、可靠性和成功率，保证车辆1000能够准确的按照规划好的泊车路径泊车入位。
需要说明的是，在本说明书的描述中，流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，\计算机可读介质\可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
