本發(fā)明涉及智能泊車，更具體地，涉及一種基于軌跡位移與轉向角映射函數(shù)的泊車橫縱向協(xié)調控制方法和系統(tǒng)。

背景技術：

1、apa(全自動泊車輔助)功能是自動駕駛輔助系統(tǒng)(adas)中一項非常有意義的功能。通過控制車輛的加減速度和轉向角度自動停放車輛，使用avm(環(huán)視)和uss(超聲波雷達)感知泊車環(huán)境，使用imu和車輪傳感器估計車輛姿態(tài)(位置和行駛方向)，并根據(jù)駕駛員的選擇自動或手動設置目標泊車位；然后系統(tǒng)進行自動泊車軌跡計算，并通過精確的車輛定位與車輛控制系統(tǒng)使車輛沿定義的泊車軌跡進行全自動泊車，直至到達最終目標泊車位。

2、目前泊車控制的主流方案是依據(jù)規(guī)劃的軌跡采用pid、lqr、mpc等控制算法解算橫縱向控制指令分別驅動車輛橫縱向運動跟蹤目標軌跡，專利cn202210955651.0即基于該種方法，該種方法存在如下技術缺陷：

3、由于線控底盤橫縱向指令響應存在延遲且延遲時間不固定等特點，所以此方案存在橫縱向控制協(xié)調性差等缺陷，導致車輛啟動停止時存在原地調整轉向的問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的之一是提供一種基于軌跡位移與轉向角映射函數(shù)的泊車橫縱向協(xié)調控制方法，解決當車輛啟動停止時存在原地調整轉向的問題；本發(fā)明的目的之二是提供一種基于軌跡位移與轉向角映射函數(shù)的泊車橫縱向協(xié)調控制系統(tǒng)。

2、為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案如下：

3、本發(fā)明的第一方面提供一種基于軌跡位移與轉向角映射函數(shù)的泊車橫縱向協(xié)調控制方法，包括以下步驟：

4、s1：建立軌跡位移與轉向角的映射函數(shù)；

5、s2：選取車輛位移作為縱向控制指令，車輛轉向角作為橫向控制指令；

6、s3：根據(jù)當前時刻的車輛轉向角判斷當前時刻的車輛轉向階段，所述車輛轉向階段包括啟動/停止階段和固定圓弧階段；

7、s4：根據(jù)當前時刻的期望位移和當前時刻的實際位移，計算下一時刻的縱向控制指令；

8、s5：當當前時刻的車輛轉向階段為啟動/停止階段時，根據(jù)所述下一時刻的縱向控制指令和所述軌跡位移與轉向角的映射函數(shù)，得到下一時刻的橫向控制指令；

9、當當前時刻的車輛轉向階段為固定圓弧階段時，橫向控制指令固定；

10、s6：重復步驟s3至s5，直至車輛泊車完成。

11、進一步的，步驟s1中建立軌跡位移與轉向角的映射函數(shù)，包括：

12、在t時刻車輛轉向角δ(t)如下：

13、

14、式中，α為轉向固定角速度，ωmax表示最大轉向角速度，t1表示轉向加速時間，t2表示轉向勻速時間，t表示開始轉向到結束轉向的時間；

15、在t時刻車輛縱向速度角v(t)如下：

16、

17、式中，a表示固定縱向加速度，vmax表示縱向最大速度；

18、根據(jù)公式1和公式2，得到在t時刻車輛相對泊車車位坐標系的航向角θ(t)為：

19、

20、式中，k表示車輛轉向角和前輪傾角的轉換系數(shù)，l表示車輛軸距；

21、根據(jù)公式2，得到在t時刻車輛的位移s(t)為：

22、s(t)＝∫0tv(t)dt???公式4

23、根據(jù)公式3和公式4，得到軌跡位移與轉向角的映射函數(shù)δ(s)。

24、進一步的，步驟s3中根據(jù)當前時刻的車輛轉向角判斷當前時刻的車輛轉向階段，包括：

25、將車輛泊車軌跡中任一曲線分為啟動階段變曲率圓弧ab、固定曲率圓弧bc和停止階段變曲率圓弧cd；

26、首先進入啟動階段變曲率圓弧ab，此時所述車輛轉向階段為啟動階段；

27、當車輛轉向階段為啟動階段時且下一時刻的橫向控制指令大于等于b點的目標轉向角，此時所述車輛轉向階段轉為固定圓弧階段；

28、當車輛轉向階段為固定圓弧階段時且車輛航向角大于等于c點的目標航向角，此時所述車輛轉向階段轉為停止階段；

29、當車輛轉向階段為停止階段時且下一時刻的橫向控制指令大于等于d點的目標轉向角，當前曲線跟蹤完成。

30、進一步的，所述當車輛轉向階段為固定圓弧階段時且車輛航向角大于等于c點的目標航向角，此時所述車輛轉向階段轉為停止階段，還包括：

31、所述當車輛轉向階段為固定圓弧階段時且車輛航向角加上轉向延遲補償角度大于等于c點的目標航向角，此時所述車輛轉向階段轉為停止階段。

32、進一步的，所述轉向延遲補償角度，包括：

33、測試實車底盤在不同速度下的轉向延遲時間，根據(jù)實車底盤標定不同車速下的轉向延遲時間得到轉向延遲時間函數(shù)tδ(v)；

34、依據(jù)當前時刻的實際車速vact和轉向延遲時間函數(shù)tδ(v)得到當前轉向延遲時間tδ，計算得到轉向延遲補償角度δθ。

35、進一步的，所述計算得到轉向延遲補償角度δθ，包括：

36、

37、式中，r表示車輛當前轉彎半徑，δact表示當前轉向角。

38、進一步的，步驟s4中根據(jù)當前時刻的期望位移和當前時刻的實際位移，計算下一時刻的縱向控制指令，包括：

39、snext＝star-sact

40、式中，snext為下一時刻的縱向控制指令，star為當前時刻的期望位移，sact為當前時刻的實際位移。

41、進一步的，步驟s5中根據(jù)所述下一時刻的縱向控制指令和所述軌跡位移與轉向角的映射函數(shù)，得到下一時刻的橫向控制指令，包括：

42、根據(jù)下一時刻的縱向控制指令反向查找所述軌跡位移與轉向角的映射函數(shù)，得到下一時刻的橫向控制指令。

43、進一步的，步驟s5中當當前時刻的車輛轉向階段為固定圓弧階段時，橫向控制指令固定，包括固定橫向控制指令為期望橫向控制指令。

44、本發(fā)明的第二方面提供一種基于軌跡位移與轉向角映射函數(shù)的泊車橫縱向協(xié)調控制系統(tǒng)，包括：

45、映射函數(shù)建立模塊，所述映射函數(shù)建立模塊建立軌跡位移與轉向角的映射函數(shù)；

46、選取模塊，所述選取模塊選取車輛位移作為縱向控制指令，車輛轉向角作為橫向控制指令；

47、轉向階段判斷模塊，所述轉向階段判斷模塊根據(jù)當前時刻的車輛轉向角判斷當前時刻的車輛轉向階段，所述車輛轉向階段包括啟動/停止階段和固定圓弧階段；

48、縱向控制指令計算模塊，所述縱向控制指令計算模塊根據(jù)當前時刻的期望位移和當前時刻的實際位移，計算下一時刻的縱向控制指令；

49、橫向控制指令計算模塊，所述橫向控制指令計算模塊當當前時刻的車輛轉向階段為啟動/停止階段時，根據(jù)所述下一時刻的縱向控制指令和所述軌跡位移與轉向角的映射函數(shù)，得到下一時刻的橫向控制指令；當當前時刻的車輛轉向階段為固定圓弧階段時，橫向控制指令固定；

50、重復模塊，所述重復模塊重復轉向階段判斷模塊至橫向控制指令計算模塊的步驟，直至車輛泊車完成。

51、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明技術方案的有益效果是：

52、本發(fā)明考慮線控底盤的橫縱向控制特性，本發(fā)明建立了軌跡位移與轉向角度之間的映射關系，優(yōu)化了橫縱向控制的協(xié)調性，解決了當車輛啟動停止時存在原地調整轉向的問題。