基于车机系统的自适应虚拟画线辅助泊车方法、装置及设备与流程

本技术涉及车辆辅助驾驶领域，尤其是涉及一种基于车机系统的自适应虚拟画线辅助泊车方法、装置及设备。

背景技术：

1、随着汽车保有量的持续增长，城市停车空间日益紧张，驾驶者在复杂环境下的泊车操作面临较大挑战。尤其对于新手驾驶员而言，在无清晰标线的空地或不规则停车场中，准确判断车辆与周围障碍物的距离、将车辆规范停入预期位置存在较大困难。

2、现有技术中，泊车辅助系统主要依赖环境感知和车辆定位技术，通过超声波雷达或摄像头检测已有车位线，并基于检测到的车位线进行泊车控制，然而，上述方案存在以下局限性：

3、第一方面，当停车场地面没有预先画好的车位线时，泊车辅助系统无法为驾驶员提供有效的泊车参照；第二方面，现有方案大多基于固定的标准车位尺寸，未能充分考虑不同车型尺寸的差异，导致大型车辆难以停入标准虚拟框，或小型车辆无法充分利用停车空间；第三方面，部分方案涉及复杂的车位场景重构过程，泊车辅助系统响应延迟较高，用户体验有待提升。

4、综上，如何在不依赖固定车位线的前提下，利用车载传感器实现对周围可泊空间的有效感知，并将车辆运动学约束与动态空域边界实时匹配，以快速生成安全可达的控制指令，是本领域亟待解决的问题之一。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种基于车机系统的自适应虚拟画线辅助泊车方法、装置及设备，能够无需依赖预设车位线，可在任意空闲区域自动生成尺寸匹配的虚拟车位，确保泊车路径可行且安全。

2、一方面，本技术实施例提供一种基于车机系统的自适应虚拟画线辅助泊车方法，包括：

3、获取当前车辆的车身尺寸参数和当前位置；

4、获取当前车辆预设范围内的环境图像，并基于所述环境图像确定地面平坦且无障碍物的空闲区域；

5、获取所述当前车辆的预设运动学极限参数，所述预设运动学极限参数至少包括最大方向盘转角或最小转弯半径；

6、基于所述当前位置、所述预设运动学极限参数和所述车身尺寸参数计算在预设低速条件下所述当前车辆在预设转向范围内能够无碰撞到达的全部目标位姿所覆盖的地面区域，将所述地面区域作为可达空间；

7、对所述可达空间和所述空闲区域进行交集运算，得到交集区域；

8、在所述交集区域内生成虚拟停车位框线图，其中，所述虚拟停车位框线图的尺寸适配于所述车身尺寸参数，且所述虚拟停车位框线图所覆盖的任意位置均位于所述可达空间内；

9、将所述虚拟停车位框线图和基于所述当前车辆实时位姿更新的实时轮廓图叠加至所述环境图像上，得到增强现实泊车引导画面；

10、基于所述实时轮廓图和所述虚拟停车位框线图的相对位置关系生成泊车引导指令或泊车控制指令。

11、进一步的，当所述空闲区域的形状为矩形时，所述在所述交集区域内生成虚拟停车位框线图，包括：

12、基于所述车身尺寸参数和预设空间利用率目标在所述交集区域内进行空间几何适配处理，得到满足所述当前车辆的几何容纳条件的初始泊车位区域；

13、获取所述当前车辆的实时运动学可行域约束，所述运动学可行域约束至少包括所述当前车辆在当前运动状态下所能执行的最大路径曲率；

14、基于所述实时运动学可行域约束对所述当前车辆由当前位置泊入所述初始泊车位区域的路径进行校验；

15、在校验通过的情况下，将所述初始泊车位区域作为所述虚拟停车位框线图；

16、在校验未通过的情况下，对所述初始泊车位区域的空间参数进行迭代调整，并在每次调整后重新执行所述基于所述实时运动学可行域约束对所述当前车辆由当前位置泊入所述初始泊车位区域的路径进行校验，直至校验通过，将校验通过时的调整后区域作为所述虚拟停车位框线图。

17、进一步的，当所述空闲区域的形状为非矩形时，所述在所述交集区域内生成虚拟停车位框线图，包括：

18、获取所述空闲区域的几何形状特征；

19、在所述几何形状特征不满足预设矩形适配条件的情况下，将所述虚拟停车位框线图的生成模式由矩形框模式切换为弹性边界模式；

20、在所述弹性边界模式下，基于所述交集区域构建距离势场，所述距离势场用于表征所述交集区域内各位置点到周围障碍物边界的最小距离分布；

21、将所述当前车辆的矩形外轮廓作为初始演化模板，将所述初始演化模板置于所述交集区域内，并在所述距离势场的驱动力作用下，对所述初始演化模板的边界进行迭代形变，使所述边界在所述驱动力作用下向所述空闲区域的边界方向扩张，并在接触到障碍物斥力影响区域时停止扩张或发生适应性内缩，直至达到预设形变终止条件，生成与所述空闲区域几何形态相适配的弹性封闭边界；

22、将所述弹性封闭边界作为虚拟停车位框线图，并在所述增强现实泊车引导画面中以非矩形图形形式显示所述虚拟停车位框线图。

23、进一步的，基于所述当前位置、所述预设运动学极限参数和所述车身尺寸参数计算在预设低速条件下所述当前车辆在预设转向范围内能够无碰撞到达的全部目标位姿所覆盖的地面区域，包括：

24、基于所述当前位置构建车辆运动学模型，所述车辆运动学模型用于描述所述当前车辆在预设低速条件下各车轮转角和车辆位姿变化之间的映射关系；

25、基于所述预设运动学极限参数确定所述预设转向范围内的多个离散方向盘转角采样值；

26、将每个所述离散方向盘转角采样值分别输入所述车辆运动学模型中，得到与每个所述离散方向盘转角采样值对应的候选行驶轨迹；

27、对于每条所述候选行驶轨迹，基于所述车身尺寸参数进行车辆包络碰撞检测，剔除存在碰撞风险的候选行驶轨迹，并将剩余的候选行驶轨迹对应的车辆终点位姿作为所述当前车辆在所述预设转向范围内能够到达的目标位姿；

28、将所有所述目标位姿在水平地面上的投影点集进行空间连续化插值处理，得到由所述目标位姿中的车辆外轮廓边界扫掠所覆盖的地面区域，将所述地面区域作为所述可达空间。

29、进一步的，在生成所述虚拟停车位框线图之后，还包括：

30、响应于驾驶员对所述虚拟停车位框线图的位置拖拽操作，实时对所述虚拟停车位框线图的位置进行更新；

31、在拖拽过程中，当所述虚拟停车位框线图的覆盖区域内存在障碍物时，在所述增强现实泊车引导画面中对被侵占区域进行高亮警示标记，并禁止对当前车位位置的确认操作；

32、在所述虚拟停车位框线图被拖拽至超出基于所述可达空间的情况下，生成路径不可达的提示信息，并拒绝将所述虚拟停车位框线图锁定于对应位置的操作。

33、进一步的，在所述得到增强现实泊车引导画面之后，还包括：

34、在所述虚拟停车位框线图的位置被确认的情况下，提取所述虚拟停车位框线图所覆盖地面区域的局部图像特征点；

35、基于所述局部图像特征点构建地面纹理特征地图；

36、在所述当前车辆移动过程中，实时采集当前地面图像并提取所述当前地面图像中的当前特征点；

37、将所述当前特征点与所述地面纹理特征地图进行匹配，得到匹配结果；

38、基于所述匹配结果计算所述当前车辆相对于初始确认位置的位移偏差；

39、基于所述位移偏差对所述虚拟停车位框线图在所述增强现实泊车引导画面中的投影坐标进行实时补偿校正，以对抗因轮速传感器打滑导致的定位漂移。

40、进一步的，所述生成泊车引导指令，包括：

41、计算所述当前车辆的实时轮廓图和虚拟停车位框线图之间的横向偏差量、纵向偏差量和航向角偏差量；

42、基于所述横向偏差量、纵向偏差量和航向角偏差量将泊车过程划分为多个泊车阶段，其中，所述泊车阶段包括接近段、调整段、入库段和摆正段；

43、基于泊车阶段分别生成对应的语音提示和/或文字提示，并在所述增强现实泊车引导画面中叠加显示推荐行驶轨迹线，其中，所述语音提示和/或文字提示包括方向盘目标转角、挡位切换建议和车速控制建议。

44、进一步的，所述生成泊车控制指令，包括：

45、基于所述当前车辆的当前位置和所述虚拟停车位框线图对应的目标泊车位置确定所述当前车辆从所述当前位置至所述目标泊车位置的无碰撞行驶路径；

46、基于所述无碰撞行驶路径生成用于控制所述当前车辆进行自动泊车的运动控制指令；

47、在自动泊车过程中，当监测到泊车区域内存在新障碍物侵入时，控制所述当前车辆停车并暂停泊车进程；

48、在所述新障碍物离开所述泊车区域的情况下，重新规划所述当前车辆至所述目标泊车位置的行驶路径并恢复泊车进程。

49、另一方面，本技术实施例提供了一种基于车机系统的自适应虚拟画线辅助泊车装置，装置包括：

50、第一获取模块，用于获取当前车辆的车身尺寸参数和当前位置；

51、第二获取模块，用于获取当前车辆预设范围内的环境图像，并基于所述环境图像确定地面平坦且无障碍物的空闲区域；

52、第三获取模块，用于获取所述当前车辆的预设运动学极限参数，所述预设运动学极限参数至少包括最大方向盘转角或最小转弯半径；

53、计算模块，基于所述当前位置、所述预设运动学极限参数和所述车身尺寸参数计算在预设低速条件下所述当前车辆在预设转向范围内能够无碰撞到达的全部目标位姿所覆盖的地面区域，将所述地面区域作为可达空间；

54、运算模块，用于对所述可达空间和所述空闲区域进行交集运算，得到交集区域；

55、第一生成模块，用于在所述交集区域内生成虚拟停车位框线图，其中，所述虚拟停车位框线图的尺寸适配于所述车身尺寸参数，且所述虚拟停车位框线图所覆盖的任意位置均位于所述可达空间内；

56、叠加模块，用于将所述虚拟停车位框线图和基于所述当前车辆实时位姿更新的实时轮廓图叠加至所述环境图像上，得到增强现实泊车引导画面；

57、第二生成模块，用于基于所述实时轮廓图和所述虚拟停车位框线图的相对位置关系生成泊车引导指令或泊车控制指令。

58、再一方面，本技术实施例提供了一种电子设备，设备包括：处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；

59、所述处理器执行所述计算机程序指令时实现如第一方面任意一项所述的一种基于车机系统的自适应虚拟画线辅助泊车方法。

60、本技术实施例的一种基于车机系统的自适应虚拟画线辅助泊车方法、装置及设备，能够通过获取环境图像并识别空闲区域，使泊车辅助不再依赖固定车位线，解决无标线场景下的参照缺失问题，通过车辆运动学极限参数和车身尺寸参数计算可达空间并与空闲区域交集运算，生成尺寸适配当前车辆的虚拟停车位框线，使不同车型均可获得匹配的虚拟停车位框线，避免了标准尺寸框对大型车过窄、小型车浪费空间的问题，并且将虚拟框与实时车辆轮廓叠加为增强现实画面，并基于相对位置生成引导或控制指令，整个处理仅涉及二维空间运算和运动学模型，无需复杂场景重构，从而在保证实时响应的同时，为驾驶者提供直观、精确的泊车引导，在一定程度上提高了车机系统的适应性和用户体验。