[发明专利]一种新型基于点云配准的自主泊车定位与导航方法

权利要求书

1.一种新型基于点云配准的自主泊车定位与导航方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1创建激光点云地图：利用车载激光雷达对地下车库进行建图，生成激光点云地图；

步骤S2实时定位：根据步骤1创建的激光点云地图，利用当前获取的点云帧，与地图进行配准，利用无迹卡尔曼滤波融合NDT点云配准信息与惯性测量单元信息，计算得到车辆当前位姿；

步骤S3规划路径：根据步骤2计算的车辆当前位姿，利用预定义的泊车规划方法生成泊车路径；

步骤S4跟踪轨迹：根据步骤3规划的泊车路径，利用自适应MPC横向控制器控制车辆跟随期望路径，利用纵向控制器控制车辆跟随期望车速。

2.根据权利要求1所述的新型基于点云配准的自主泊车定位与导航方法，其特征在于，所述步骤S1中创建激光点云地图具体操作步骤包括：

步骤S1-1：在进行建图前，启用惯性测量单元，并驾驶车辆原地绕“8”字一圈以激活IMU设备；

步骤S1-2：激光雷达对地下车库进行建图，以激光雷达启动时所在位置作为参考世界坐标系原点；

步骤S1-3：扫描地下车库的空间，在扫描后回到起点位置进行回环检测以纠正建图误差。

3.根据权利要求2所述的新型基于点云配准的自主泊车定位与导航方法，其特征在于，步骤S1-3操作方式包括以下步骤：

步骤S1-3-1：运行建图算法并开启可视化工具RViz；

步骤S1-3-2：驾驶车辆缓慢移动，扫描地下车库所有空间并建图；

步骤S1-3-3：建图结束后返回起点，得到优化后的地下车库点云地图，保存点云文件。

4.根据权利要求1所述的新型基于点云配准的自主泊车定位与导航方法，其特征在于，所述步骤S2中实时定位的具体操作步骤包括：

步骤S2-1：在进行定位前，启用惯性测量单元，并驾驶车辆原地绕“8”字一圈以激活IMU设备；

步骤S2-2：接入CAN报文通信设备，用以后续将ROS位姿信息发送至CAN线；

步骤S2-3：载入地库点云地图文件，开启可视化工具RViz，运行定位算法。

5.根据权利要求4所述的新型基于点云配准的自主泊车定位与导航方法，其特征在于，所述步骤S2-3中运行定位算法的步骤是：

S2-3-1：利用RViz中工具“2D Pose Estimate”在点云地图中手动指定初始位姿；

S2-3-2：在终端中运行指令显示车辆实时位姿信息，判断定位信息是否正确；若：判断结果是位姿信息波动较大，则执行步骤S2-3-1。

6.根据权利要求1所述的新型基于点云配准的自主泊车定位与导航方法，其特征在于，所述步骤S3规划路径的具体操作步骤包括：

步骤S3-1：车辆进出车位时以最小转向半径或直线行驶调整自身姿态，以车辆由车位中无碰撞安全驶出计算车辆在泊车中的路径；

步骤S3-2：在进行泊车规划时，根据规划计算方法，利用步骤2提供的当前位姿信息，结合目标位置信息、车位相关信息以及自身结构参数，快速规划泊车路径。

7.根据权利要求6所述的新型基于点云配准的自主泊车定位与导航方法，其特征在于，所述步骤S3-1中泊车包括单步平行泊车，两步平行泊车，单步垂直泊车，三步垂直泊车和斜列泊车，所述路径由圆弧与直线组成。

8.根据权利要求1所述的新型基于点云配准的自主泊车定位与导航方法，其特征在于，所述步骤S4规划路径的具体操作步骤包括：

步骤S4-1：自适应MPC横向控制器设计时建立的预测模型考虑预瞄点误差；

步骤S4-2：直接使用线控底盘进行纵向期望速度跟踪。

9.根据权利要求8所述的新型基于点云配准的自主泊车定位与导航方法，其特征在于，在所述步骤S4-1中设计自适应MPC横向控制器的方法包括如下步骤：在对原本预测时域内的车辆侧向运动进行预测的同时，通过选取适当的预瞄时间，在不增大预测时域的情况下，通过侧向位移预瞄模型考虑内的车辆的侧向运动，在不增加计算量的情况下将预瞄时间扩大一倍。