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收稿日期:20111014;修回日期:20111116 基金项目:中国科学院知识创新工程重要方向资助项目(KGCX2YW148)
作者简介:林蓁蓁(1985),女,福建福州人,硕士研究生,主要研究方向为车载嵌入式系统(linzhenzhen@ime.ac.cn);李庆(1972),男,吉林
四平人,副研究员,主要研究方向为多传感器集成、数据融合;梁艳菊(1985),女,河南周口人,博士研究生,主要研究方向为图像拼接、立体视觉;
陈大鹏(1968),男,安徽合肥人,研究员,博导,主要研究方向为集成电路、MEMS.
一种基于路径规划的自动平行泊车算法
林蓁蓁
1,2
,李 庆
1,2
,梁艳菊
1,2
,陈大鹏
1,2
(1.中国科学院微电子研究所,北京 100029;2.昆山市工业技术研究院 中国科学院微电子研究所昆山感知中
心,江苏 苏州 215347)
摘 要:针对城市中停车位狭小、现有自动泊车方法缺乏连贯性的问题,提出一种自动平行泊车算法。对现有
的五阶多项式路径规划方法加以改进,并有针对性地设计罚函数,采用遗传算法计算最佳泊车路径和最小泊车
空间,实现自动平行泊车。仿真结果表明,该算法能快速有效地完成泊车,车辆损伤小,对空间的要求最低。
关键词:平行泊车;路径规划;约束空间;遗传算法;二分法
中图分类号:TP182;TP242 文献标志码:A 文章编号:10013695(2012)05171303
doi:10.3969/j.issn.10013695.2012.05.029
Parallelparkingalgorithmbasedonautonomouspathplanning
LINZhenzhen
1,2
,LIQing
1,2
,LIANGYanju
1,2
,CHENDapeng
1,2
(1.InstituteofMicroelectronicsofChineseAcademyofSciences,Beijing100029,China;2.SmartCenterinKunshanofIMECAS,KunshanIn
dustrialTechnologyResearchInstitute
,SuzhouJiangsu215347,China)
Abstract:Inordertosolveproblemsofnarrowparkingspaceincitiesandlackofcontinuityofvehicle’smotioninother
parkingapproaches,thispaperproposedanautonomousparkingalgorithm.Itimprovedtheapproachoffifthorderpolynomial,
anddesignedpenaltyfunctionandgeneticalgorithmtocalculatethebestpathandthetightestparkingspace,finallyrealizing
automaticparallelparking.Thesimulationresultindicatesthatthismethodcanparkacarswiftlyandefficientlywithslightim
pactonvehiclesandtheleastspacerequirement.
Keywords:parallelparking;pathplanning;constrainedspace;geneticalgorithm;dichotomy
随着汽车数量的增加,城市中停车位的空间逐渐减小,给
经验不足的驾驶员带来很大困扰。本文针对泊车中最困难的
平行泊车问题,提出了一种基于路径规划的恒速泊车方法,帮
助驾驶员安全顺利地实现自动泊车。
国外对于自动平行泊车的算法研究起步于 20世纪 90年
代,国内近几年来对该领域也有所涉及。概括起来主要有两种
方法:基于模糊控制和基于路径规划。文献[1,2]中提出应用
驾驶员的经验整理出控制规则,可减小泊车过程中的位置误
差,但控制过程缺乏连贯的规划性,需要反复调整车速和转向
角,且前后挪移需要较大的停车空间,难以量化。而基于路径
规划的方法根据车辆与停车位的相对位置算出最佳泊车路径,
便于泊车全过程的规划控制。文献[
3]提出的路径需要不停
地变速及换挡
[4]
,不符合驾驶员操作的实际情况。相同的缺
陷也存在于文献[5]中。文献[6]使用的双半径法需要在车速
为零时改变转向角,对车辆损伤较大;文献[7]中提出了以五
阶多项式作为平行泊车的规划路径,但其未对约束空间加以限
制,需要较大的泊车空间。
本文在速度恒定的条件下,提出了改进的五阶多项式路径
规划方法,并给出其约束空间。在此基础上,采用遗传算法在
可行的路径曲线族中精确寻优,设计了高效的罚函数,完成自
动泊车。此外,使用二分法搜索可行解空间,计算出所述方法
所需要的最小泊车位。
"
数学模型建立
"
"
车辆的数学模型
泊车过程中假定车辆保持恒定低速,因此侧滑的影响忽略不
计,分析采用的车辆模型如图 1所示,各符号说明如表 1所示。
表 1 符号说明
符号 说明 符号 说明
(x,y) 后轴中心点坐标 L 轴距
(x
rf
,y
rf
)
右前顶点坐标
L
f
前悬
θ
车辆朝向与 X轴夹角 W 车宽
φ
前轮转向角 v 车辆运动速度
运动学方程
[8,9]
及点坐标方程为
x=vcos
θ
;
y=vsin
θ
;
θ
=
v
L
sin
φ
x
rf
=x+(L+L
f
)cos
θ
+
W
2
sin
θ
y
rf
=y+(L+L
f
)sin
θ
-
W
2
cos
θ
"
#
改进的五阶多项式路径规划
根据文献[7],在已知泊车起止位置的条件下,可以计算
出表示泊车路径的五阶多项式。由于需要满足起止点车身平
行于 X轴、转向角为零的条件,所需车位较大。实际泊车过程
可有如下改进:在停车路径和转向角之间进行折中,以尽可能
小的转向角停放于平行车位,再略微向前行驶至车位正中,同
第 29卷第 5期
2012年 5月
计 算 机 应 用 研 究
ApplicationResearchofComputers
Vol29No5
May2012


















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