[发明专利]一种用于矿区四轮转向车辆的泊车规划方法

说明书

本发明属于矿区无人驾驶泊车规划技术领域，具体公开了一种用于矿区四轮转向车辆的泊车规划方法，根据驶入点的初始位置和初始朝向选取合适的停靠位姿，停靠位姿的参数包括车辆位置和车辆朝向，并选取具有相同车辆位置和不同车辆朝向的两种停靠位姿；根据不同驶入点以及不同曲率半径，按照前轮转向、后轮转向和四轮转向的三种倒车模式使用reeds‑sheep曲线生成多条路径作为备选集合；建立评价函数用于计算车辆采用每个泊车路径的代价值，选取备选集合中代价值最低的最优路径；以便车辆更够根据初始位置和最终位置进行选择，本发明的泊车规划方法避免“倒车切换路径”出现；充分发挥了四轮转向车辆的动力学性能。

技术领域

本发明涉及矿区无人驾驶泊车规划技术领域，具体而言，涉及一种用于矿区四轮转向车辆的泊车规划方法。

背景技术

在矿区中，矿车一般以较低速度泊车至装卸载区域中的指定位置。矿区泊车场景往往较为狭窄且复杂，因此对矿车的行驶路径以及泊车位姿都有一定要求。

专利CN114812580A《矿区无人驾驶车辆的全局路径规划方法以及系统》提出了一种基于曲线拟合并筛选的全局路径规划方法，可以实现在装卸载区域的泊车规划。

专利CN112572416A《一种矿区无人驾驶车辆的泊车方法及系统》提出了一种针对于前轮转向矿卡的泊车路径规划方法。

目前现有的矿区泊车算法一般使用前轮转向矿卡的运动学模型进行曲线拟合来完成路径规划，未考虑到四轮转向车辆的转向特性，无法充分发挥其动力学性能，为此提出一种用于矿区四轮转向车辆的泊车规划方法，以解决上述提出的问题。

发明内容

本发明的目的是提出一种可以较好地发挥四轮转向车辆运动学特性的矿区无人驾驶车辆的泊车方法。该泊车方法可以在保证车辆行驶平顺性的前提下，避免与泊车区域中障碍物发生碰撞，发挥四轮转向车辆运动学特性，支持在狭窄区域内矿车的泊车停靠功能，提高矿区运输效率。

有鉴于此，本发明的第一方面在于提供一种用于矿区四轮转向车辆的泊车规划方法。

本发明的第一方面提供了一种用于矿区四轮转向车辆的泊车规划方法，包括如下步骤：S1，根据驶入点的初始位置和初始朝向选取两种停靠位姿，停靠位姿的参数包括车辆位置和车辆朝向，所述两种停靠位姿具有相同车辆位置和不同车辆朝向；S2，根据驶入点以及曲率半径，按照前轮转向、后轮转向和四轮转向的三种倒车模式使用reeds-sheep曲线生成多条泊车路径作为备选集合；S3，建立评价函数用于计算车辆采用备选集合中每条泊车路径的代价值，选取备选集合中代价值最低的为最优路径；S4，采用螺旋建模方法对S3中得出的最优路径进行可行驶区域搜索，并判断是否出现狭窄区域，若是则在备选集合中删除此次选取的最优路径并返回S3，若不是则下一步。S5，建立二次优化模型并使用序列二次优化算法(SQP)对无狭窄区域的最优路径进行平滑操作，并进行输出，得到最终泊车路径。

本发明提供的一种用于矿区四轮转向车辆的泊车规划方法，对四轮转向矿卡的运动学特性，选取两种停靠位姿进行泊车规划，提供能够选择的停靠位姿，以便车辆更够根据初始位置和最终位置进行选择，可以避免“倒车切换路径”出现，并且若仅使用车辆朝向进行路径规划，所获得的路径有可能存在“倒车切换路径”，并非四轮转向车辆的最优路径；

在前轮转向、后轮转向以及四轮转向的三种倒车模式下使用reeds-sheep曲线以及可变曲率半径进行路径拟合获得泊车路径集合，充分发挥四轮转向车辆的动力学性能，并获取到足够多的泊车路径，以使后续步骤中能够进行选择，获得最佳的路径；

通过路径评价函数，对所获取的泊车路径进行择优选取，可获得四轮转向矿卡的最低代价路径，并采用螺旋建模方法，可以有效地搜索矿卡在矿区场景下的可行驶区域并实现避障效果，并为后续的路径平滑问题提供了搜索区域，并在其中判断是否具有狭窄区域，以避免最低代价路径难以被车辆在实际的泊车中难以实施或者产生碰撞；