【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種基于反向差分進化算法優(yōu)化的平行泊車路徑規(guī)劃方法，屬于泊車路徑規(guī)劃領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
1、路徑規(guī)劃是自動泊車系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，需要結(jié)合車位與障礙物的位置信息，根據(jù)車輛最小轉(zhuǎn)彎半徑、車長、車寬等車輛自身參數(shù)規(guī)劃出滿足避障條件的泊車路徑。目前已經(jīng)由較為簡單的基于幾何圖形的方法發(fā)展到基于地圖搜索算法和基于機器學習的方法上。但是使用比較多的還是基于幾何圖形路徑規(guī)劃的方法，其規(guī)劃的路徑靈活多樣，無需采集大量熟練駕駛員的泊車數(shù)據(jù)，可以精確計算泊車軌跡，使泊車更加安全和高效、不需要大量的數(shù)據(jù)和計算資源、能在較簡單的硬件和傳感器的基礎(chǔ)上實現(xiàn)。
2、現(xiàn)有的泊車路徑規(guī)劃方法主要分為三種。第一種是傳統(tǒng)的泊車路徑規(guī)劃方法，比如兩段圓弧法、圓弧與直線結(jié)合法，并采用曲線擬合法對曲率突變點進行擬合。該方法使用簡單的圓弧法或圓弧與直線結(jié)合法進行泊車路徑規(guī)劃時，會出現(xiàn)曲率不連續(xù)的情況，不能滿足泊車控制要求。采用曲線擬合法對曲率突變點進行擬合時，計算難度大，不宜應(yīng)用在實時處理器上。
3、第二種是直接用b樣條曲線法、五次多項式曲線法等進行泊車路徑規(guī)劃。該方法用b樣條曲線法、五次多項式曲線法等進行泊車路徑規(guī)劃時，不能綜合考慮路徑長度和路徑曲率來規(guī)劃泊車路徑，大多僅考慮路徑長度，在約束范圍內(nèi)讓路徑長度盡可能短，或者僅考慮路徑曲率，在約束范圍內(nèi)讓路徑最大曲率盡可能小，但是路徑長度和路徑最大曲率之間是存在矛盾的，如果只考慮一個方面，那勢必會降低另一個方面的效果。
4、第三種是采用智能優(yōu)化算法的自動泊車路徑規(guī)劃方法，常用的智
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)針對上述問題提供了基于反向差分進化算法優(yōu)化的平行泊車路徑規(guī)劃方法，使得車輛的停車姿態(tài)更理想、占用的行車道更小、能更好的平衡泊車曲率和泊車長度二者之間的關(guān)系，兼顧泊車舒適度及泊車效率。
2、本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：
3、本專利技術(shù)所述的一種基于反向差分進化算法優(yōu)化的平行泊車路徑規(guī)劃方法；步驟如下：
4、步驟一、依據(jù)阿克曼轉(zhuǎn)向原理建立車輛運動學模型，得到車輛的運動學方程如下所示：
5、
6、隨后確定車輛參數(shù)，再建立車位模型、結(jié)合車位設(shè)置規(guī)范選擇最合理的車位參數(shù)；
7、式(1)中，(x,y)為車輛位置坐標；υ為車速；φ為等效前輪轉(zhuǎn)角；θ為航向角；l-lf-lr為車輛軸距；
8、步驟二、根據(jù)泊車初始位置和終止位置后軸中心點的坐標，結(jié)合車輛位姿約束條件求解五次多項式曲線表達式的系數(shù)，得到五次多項式規(guī)劃的初始泊車路徑，即優(yōu)化前的泊車路徑；在坐標系下，以停車位右后方的角點c為坐標系原點o，設(shè)五次多項式曲線的表達式為：
9、y＝k0+k1x+k2x2+k3x3+k4x4+k5x5???(2)
10、式(2)中，k0～k5為曲線表達式的系數(shù)，x為車輛后軸中心點的橫坐標，y為車輛后軸中心點的縱坐標；
11、曲線表達式的系數(shù)k0～k5的確定條件如下：
12、設(shè)泊車初始位置的后軸中心點坐標為(x1,y1)，泊車終止位置的后軸中心點坐標為(x2,y2)；五次多項式規(guī)劃的泊車路徑經(jīng)過這兩個點，可以得到：
13、y1＝k0+k1x1+k2x12+k3x13+k4x14+k5x15??(8)
14、y2＝k0+k1x2+k2x22+k3x23+k4x24+k5x25??(9)
15、建立車輛位姿約束為：車輛在泊車初始位置車身與車道線平行，終止位置的車身要水平停在車位內(nèi)，即初始位置和終止位置車輛的航向角都應(yīng)為零；具體位姿約束步驟如下：
16、車輛在泊車初始位置車身要與車道線平行，終止位置的車身要水平停在車位內(nèi)，即初始位置和終止位置車輛的航向角都應(yīng)為零，初始位置和終止位置的一階導數(shù)都為零，可以得到：
17、
18、
19、車輛在泊車初始位置時，未開始轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角為0，路徑曲率為0，曲率的計算公式為：
20、
21、式(10)～(12)中，分別為y的一階和二階導數(shù)。
22、根據(jù)上述初始位置路徑曲率為零，可由式(10)再次進行求導，得到初始位置處的二階導數(shù)也為零，即：
23、
24、車輛處于泊車終止位置時，為避免轉(zhuǎn)向機構(gòu)受損，轉(zhuǎn)向輪應(yīng)處于回正狀態(tài)，轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角為零，路徑的曲率也為零，即五次多項式路徑曲線在泊車終止位置處的二階導數(shù)為零，可得到：
25、
26、通過式(8)～(14)，結(jié)合車輛通過外部傳感器獲取的后軸中心點起始坐標、終止坐標，即可獲得一個初始的泊車路徑軌跡。
27、步驟三、建立車輛避障約束以及車輛性能約束，以限制泊車初始位置坐標的可選范圍；
28、步驟四、根據(jù)路徑評價標準建立反向差分進化算法的適應(yīng)度函數(shù)，結(jié)合步驟三得到的初始位置坐標的可選范圍即適應(yīng)度函數(shù)的變量范圍，采用反向差分進化算法對泊車初始位置坐標進行優(yōu)化；
29、步驟五、將優(yōu)化后的泊車初始位置坐標帶入五次多項式曲線表達式，得到優(yōu)化后的泊車路徑。采用matlab?2021b對水平泊車路徑規(guī)劃進行仿真，設(shè)置車輛參數(shù)、平行車位參數(shù)以及反向差分進化算法的參數(shù)，編寫相應(yīng)的m文件，最后對得出的仿真結(jié)果進行分析。
30、本專利技術(shù)所述的基于反向差分進化算法優(yōu)化的平行泊車路徑規(guī)劃方法，步驟三中：
31、建立車輛避障約束為：定義車輛的左前點為a點，左后點為b點，右前點為d點，右后點為c點；
32、定義停車位的前左、右方點分別為邊界點a、d；停車位后左、右方點分別為邊界點b、c；
33、避免車輛左前點a與行車道邊界發(fā)生碰撞；
34、避免車輛右側(cè)cd點邊與停車位邊界點a發(fā)生碰撞；
35、避免車輛右前點d與停車位邊界ad碰撞；
36、避免車輛右后點c與停車位邊界cd碰撞；
37、建立車輛性能約束為：以小于等于車輛最小轉(zhuǎn)彎半徑的倒數(shù)規(guī)劃路徑曲線的曲率，即：
38、
39、式(3)中，rmin為后軸中心對應(yīng)的最小轉(zhuǎn)彎半徑，k為路徑曲率。
40、本專利技術(shù)所述的基于反向差分進化算法優(yōu)化的平行泊車路徑規(guī)劃方法，步驟四具體優(yōu)化流程如下：
41、1)、獲取車位環(huán)境信息、車輛約束信息，確定種群邊界；
42、其中，車位環(huán)境信息通過車載車載攝像頭及激光雷達獲取。將車載攝像頭及激光雷達采集到的數(shù)據(jù)解碼，結(jié)合車輛自身的位置坐標，得到停車位的角點坐標及距離信息。約束信息為車輛的碰撞約束、性能約束；
43、2)、初始化種群x，設(shè)置算法基本參數(shù)；
44、一個種群由np個實參向量組成，每個實參向量代表種群中的一個個體，每個個體的維數(shù)為d，記為：
45、
46、式(15)中，xi本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種基于反向差分進化算法優(yōu)化的平行泊車路徑規(guī)劃方法，其特征在于：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于反向差分進化算法優(yōu)化的平行泊車路徑規(guī)劃方法，其特征在于：步驟三中：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于反向差分進化算法優(yōu)化的平行泊車路徑規(guī)劃方法，其特征在于：步驟四中根據(jù)路徑評價標準建立反向差分進化算法的適應(yīng)度函數(shù)的步驟如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于反向差分進化算法優(yōu)化的平行泊車路徑規(guī)劃方法，其特征在于：步驟四中結(jié)合步驟三得到的初始位置坐標的可選范圍即適應(yīng)度函數(shù)的變量范圍，采用反向差分進化算法對泊車初始位置坐標進行優(yōu)化的步驟如下：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于反向差分進化算法優(yōu)化的平行泊車路徑規(guī)劃方法，其特征在于：所述的3)步驟的使用反向?qū)W習策略將種群更新為X0步驟如下：
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于反向差分進化算法優(yōu)化的平行泊車路徑規(guī)劃方法，其特征在于：6)步驟具體步驟為：
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于反向差分進化算法優(yōu)化的平行泊車路徑規(guī)劃方法，其特征在于：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于反向差分進化算法優(yōu)化的平行泊車路徑規(guī)劃方法，其特征在于：步驟三中：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于反向差分進化算法優(yōu)化的平行泊車路徑規(guī)劃方法，其特征在于：步驟四中根據(jù)路徑評價標準建立反向差分進化算法的適應(yīng)度函數(shù)的步驟如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于反向差分進化算法優(yōu)化的平行泊車路徑規(guī)劃...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：徐茜茜，張美琪，孫博文，趙蘭，
申請(專利權(quán))人：鹽城工學院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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