一种基于路径规划的自动平行泊车算法

基于终点区域化的自动平行泊车路径规划
高家坤;侯志祥;谢平;侯纪强
【期刊名称】《交通科学与工程》
【年(卷),期】2017(033)001
【摘要】为有效改善自动平行泊车的精确性,提出了一种新的基于终点区域化的二次泊车路径规划方法.通过分析泊车过程中存在的可能碰撞情形,建立了泊车过程中的碰撞约束函数.通过推算最小泊车位长度,设计了合理的泊车终点区域.利用MATLAB,建立了基于终点区域化的自动平行泊车路径规划仿真模型.以终点区域化的二次平移式和二次平行式泊车为例,进行了仿真.仿真结果表明:终点区域化的二次泊车路径规划能够实现精确的自动平行泊车.
【总页数】7页(P78-84)
【作者】高家坤;侯志祥;谢平;侯纪强
【作者单位】长沙理工大学汽车与机械工程学院,湖南长沙 410114;长沙理工大学汽车与机械工程学院,湖南长沙 410114;长沙理工大学汽车与机械工程学院,湖南长沙 410114;长沙理工大学汽车与机械工程学院,湖南长沙 410114
【正文语种】中文
【中图分类】U212.3
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基于微分平坦的平行泊车路径规划在城市中，停车一直是人们面临的一个挑战。

车辆停放空间的不足和泊车难度的增加给人们的出行带来了诸多不便。

因此，针对这一问题，许多学者通过开发自动泊车系统，对车辆的停放、控制和调整等进行研究，以尽可能缓解城市停车难的问题。

本文将介绍一种基于微分平坦的平行泊车路径规划方法。

在车辆自动泊车的过程中，路径规划起到了至关重要的作用。

平行泊车是一种比较常见的停车方式，在道路两旁的停车位之间来回移动车辆、将车辆靠着路边停放。

为了实现自动泊车，必须让车辆安全地行驶到停车位上。

但是，由于停车位的数量有限，停车位有时会被围堵或其他风险可能呈现。

这时，基于微分平坦的平行泊车路径规划算法就能派上用场了。

微分平坦是对车辆行驶路线的制约之一。

在平行泊车中，微分平坦是指车辆在行驶的过程中，车轮保持平面位置，即不会抬起或下沉。

因此，车辆的运动状态必须在微分平坦约束下进行规划，从而实现平稳地行驶。

基于微分平坦的平行泊车路径规划算法由四个主要部分组成：初始状态、目标点、障碍物和运动控制。

初始状态是指车辆开始时的状态，包括车辆的位置、速度和方向等；目标点是希望车辆到达的终点位置；障碍物是不可避免的存在，可能是停车位周围的其他车辆或其他障碍物；运动控制是车辆在行驶的过程中控制速度和方向的部分。

为了实现基于微分平坦的平行泊车路径规划，需要将车辆的状态表示为$x =(p, v, a)$，其中$p$是车辆的位置，$v$是车辆的速度，$a$是车辆的加速度。

基于微分平坦的约束，车辆的运动可以用下面的微分平坦模型表示：$\begin{cases} x_ t = v \\ v_ t = a \\ a_ t = -k (v - v_ d) - f(a) + u \end{cases}$其中，$k$是表示速度控制的控制器系数，$v_d$是车辆的理想速度，$f(a)$表示微分平坦性的贡献，$u$代表控制器控制的加速度。

基于上述微分平坦模型，可以将平行泊车路径规划问题建模为最优化问题，即寻找最适合车辆运动模型的轨迹。

基于微分平坦的平行泊车路径规划平行泊车是指将车辆通过多次倒车完成泊入停车位的一种停车方式。

在很多道路狭窄或停车位有限的地方，平行泊车成为了一种常见的停车方式。

为了提高驾驶员的停车体验，研究人员提出了基于微分平坦的平行泊车路径规划方法。

微分平坦是指在曲线上的每一点都存在一个唯一的切线，并且切线在整个曲线上都是连续的。

基于微分平坦的平行泊车路径规划方法的主要思想是通过在规划路径上应用微分平坦性质，使得车辆的路径更加平滑、连续，减小了驾驶员在倒车过程中的操作难度和不适感。

路径规划算法首先需要获得车辆当前的位置和停车位的位置信息。

这可以通过车辆搭载的传感器，如GPS、激光传感器等来实现。

然后，算法根据车辆的当前位置和停车位的位置，计算出车辆需要倒车的初始方向和距离。

在计算出初始方向和距离后，路径规划算法开始应用微分平坦性质，来使得车辆驶向停车位的路径更加平滑。

具体而言，算法会通过优化每一个切线的方向和曲率，来使得车辆在行驶过程中的加速度和转向角度尽量平滑。

这样，车辆在倒车过程中的震荡和颠簸感将会减小，驾驶员的驾驶体验会得到改善。

在得到了优化后的路径之后，路径规划算法会将路径信息传达给车辆的控制系统，使得车辆能够按照规划的路径行驶。

控制系统可以将路径信息转化为对车辆方向盘和油门的控制指令，来实现自动驾驶。

基于微分平坦的平行泊车路径规划方法在实际应用中已经取得了一定的成果。

研究人员通过实车实验和仿真实验，验证了该方法对于减小驾驶员的操作难度和提升驾驶体验的有效性。

目前的研究还存在一些问题，比如路径规划算法的复杂度较高，需要更多的计算资源来实现实时路径规划；算法对于复杂道路和停车场的泊车场景的适应性不够强。

基于微分平坦的平行泊车路径规划方法是一种有效的路径规划方法，可以提高驾驶员的停车体验。

未来的研究可以进一步改进算法的效率和适应性，使得该方法能够更好地应用于实际场景中。

基于微分平坦的平行泊车路径规划平行泊车是一种常见的车辆停车方式，它要求车辆在停车位和车道之间平行移动，在有限的空间内完成泊车。

现在，许多车辆已经具有自动泊车功能，这使得平行泊车路径规划成为了一个重要的研究领域。

平行泊车路径规划的目标是使车辆在停车位上停放稳妥，同时要考虑车辆的姿态和安全性。

微分平坦是一种非常有用的工具，能够用于规划路径和控制机器人。

微分平坦是一种将非线性系统映射到欧几里得空间中的技术。

这种技术可以将系统的动态特性与其几何特性相结合，为路径规划和控制提供了有力的支持。

在车辆路径规划中，微分平坦可以将车辆姿态和速度映射到欧几里得空间中。

在使用微分平坦进行平行泊车路径规划时，首先需要将车辆的状态表示为微分平坦系统。

然后，设计一个控制器来控制车辆运动，使其从开始位置移动到停车位。

这种方法可以确保车辆按照预定的路线行驶，同时保证车辆在停车位上稳定。

在实际应用中，根据停车位和车辆姿态等各种因素，平行泊车路径规划可能会面临许多挑战，例如多车辆平行泊车、斜向停车和狭窄的停车位等。

这些问题可能会影响车辆的安全性和效率。

为了应对这些挑战，研究人员一直在探索新的算法和方法来解决平行泊车路径规划问题。

例如，一些学者提出了基于多智能体系统的平行泊车路径规划算法，通过协调多个车辆的运动轨迹，实现了高效的平行泊车。

另外，一些学者也结合深度学习技术进行平行泊车路径规划，提高了规划精度和速度。

综上所述，基于微分平坦的平行泊车路径规划是一种可靠的方法，它可以确保车辆在停车位上稳定停放，并提高整体效率。

然而，随着车辆停车位的多样化，平行泊车路径规划仍然是一个具有挑战性的领域，需要更多的研究来完善方法和算法。

基于微分平坦的平行泊车路径规划随着城市交通越来越拥堵，停车难题也越来越突出。

为了解决停车难的问题，平行泊车成为了一种很受欢迎的停车方式。

平行泊车是指车辆沿着道路边线平行停放，这种停车方式能够最大限度地利用停车空间，提高了停车效率。

而针对平行泊车路径规划的研究主要包括数学模型的建立和路径规划算法的设计。

本文基于微分平坦的理论，研究了平行泊车路径规划的问题，提出了一种基于微分平坦的平行泊车路径规划方法。

1.引言微分平坦是现代控制理论和路径规划领域的一个重要概念，它能够有效地描述系统的非线性特性，对于路径规划问题有着重要的理论意义和实际应用价值。

本文基于微分平坦的理论，研究平行泊车路径规划的问题，提出了一种基于微分平坦的平行泊车路径规划方法。

2.平行泊车数学模型平行泊车路径规划的首要任务是建立合适的数学模型。

平行泊车是指车辆沿着道路边线平行停放，为了实现平行泊车路径规划，需要建立车辆的运动模型和道路环境的模型。

（1）车辆的运动模型车辆的运动模型是描述车辆运动状态的数学模型，通常使用车辆的运动学方程描述车辆的运动特性。

假设车辆沿着道路行驶，车辆的运动学方程可以表示为：\[ \dot{x} = v\cos\theta \]\[ \dot{y} = v\sin\theta \]\[ \dot{\theta} = \frac{v}{L}\tan\delta \]其中x和y分别表示车辆在道路上的位置，\(\theta\)表示车辆的航向角，v表示车辆的速度，L表示车辆的轴距，\(\delta\)表示车辆的转向角。

（2）道路环境的模型道路环境的模型是描述道路上停车位和障碍物位置的数学模型。

假设道路上有n个停车位和m个障碍物，停车位的位置可以表示为：\[ p_i = (x_i, y_i) \]基于微分平坦的平行泊车路径规划框架包括三个主要部分，分别是状态线性化、可行解生成和轨迹跟踪。

首先进行系统状态的线性化，然后生成可行解，最后进行轨迹跟踪。

基于微分平坦的平行泊车路径规划随着城市交通和停车需求的增长，平行泊车成为了城市驾驶者们常常遇到的一种泊车方式。

为了提高停车效率和减少交通拥堵，平行泊车路径规划成为了一个值得研究的问题。

在城市交通管理中，平行泊车路径规划作为自动驾驶系统的一部分，需要提供高效、安全且自然的泊车路径规划。

微分平坦是一种常用的路径规划方法，它能够产生平滑、自然的路径。

基于微分平坦的平行泊车路径规划是一个复杂而又有挑战性的问题。

因为平行泊车路径规划需要考虑到车辆的动态特性、障碍物的避让以及停车位的限制等因素，使得路径规划问题比较复杂。

本文旨在研究基于微分平坦的平行泊车路径规划，通过对车辆动力学、环境感知和路径规划算法的研究，设计并实现一个高效、安全的平行泊车路径规划系统。

具体而言，本文首先对平行泊车路径规划的背景和意义进行介绍，然后介绍微分平坦的基本原理和车辆动力学模型，接着介绍环境感知技术和路径规划算法，最后进行系统实现和仿真实验，验证系统的性能和有效性。

2. 微分平坦的基本原理微分平坦是一种常用的路径规划方法，它能够产生平滑、自然的路径。

微分平坦路径规划以车辆动力学模型为基础，利用微分平坦的特性将路径规划问题转化为一个控制问题。

通过设计合适的轨迹生成算法，可以使车辆在执行路径时保持稳定、平滑的运动特性。

微分平坦路径规划能够产生高效、安全的路径规划结果，适用于各种复杂的场景。

3. 车辆动力学模型在平行泊车路径规划中，车辆动力学模型是一个重要的组成部分。

车辆动力学模型描述了车辆在执行路径规划时的运动特性，包括车辆的速度、加速度、转向角等参数。

通过对车辆动力学模型的建模，可以使得路径规划过程更加贴近实际场景，提高路径规划的准确性和可靠性。

4. 环境感知技术环境感知技术是自动驾驶系统中的一个重要组成部分，它能够通过传感器获取车辆周围的环境信息，包括障碍物、停车位等信息。

在平行泊车路径规划中，环境感知技术可以帮助路径规划系统获取准确的障碍物信息和停车位信息，从而更好地规划泊车路径。

基于微分平坦的平行泊车路径规划
在现代城市交通中，因为车位不足，平行泊车已成为一种常见的停车方式。

因此，如何自动化地规划平行泊车路径，是自动驾驶汽车技术中一个重要的问题。

本文提出了一种基于微分平坦的平行泊车路径规划方法。

首先，我们使用一种被称为“微分平坦”的数学框架来描述车辆在平面上的运动。

在这个框架中，车辆的运动被描述为在一组平坦基础上的微小变化。

然后，我们提出了一个基于模型预测控制的路径规划器。

该规划器的输入包括车辆的初始位置和朝向，停车位的位置和尺寸，以及车辆的动力学参数等信息。

规划器首先使用微分平坦的框架来生成一组基础，然后通过对这些基础进行叠加，生成一个平行泊车路径。

具体来说，路径规划分为两个阶段。

在第一阶段中，规划器生成一个曲线路径，该路径将车辆从初始位置移动到停车位的一侧。

在第二阶段中，规划器生成一个直线路径，该路径将车辆从停车位一侧移动到停车位的中心，并保持车辆与车位的平行。

这个过程中，车辆的速度和加速度都受到限制，以确保车辆安全地停靠在停车位内。

我们通过仿真实验验证了该方法的有效性。

实验结果表明，该方法可以成功地规划出平行泊车路径，并且能够实现车辆在平行泊车过程中的安全和稳定。

总之，本文提出了一种基于微分平坦的平行泊车路径规划方法，该方法可以在自动驾驶汽车技术中得到应用。

这种方法不仅可以保证车辆的安全和稳定，而且可以有效地缩短平行泊车时间，提高停车效率。