AEP - Einparkalgorithmus

Autoren: Martin Theine und Patrick Schumann

Einleitung

Das Team „AEP - Einparkalgorithmus“ beschäftigt sich mit dem Programmablauf und der Implementierung des autonomen Einparkvorganges unter Verwendung der vorhandenen Einparksensorik. Dazu zählt zum einen das Detektieren einer Parklücke, welche eine außreichende Länge für das vorhandene Carolo-Cup Fahrzeug aufweist und das Einparkmanöver selbst. Dazu wurde auf Basis vorliegender Fachliteratur ein Konzept erarbeitet, welches nachfolgend erläutert wird.

Anforderungen

Durch das Lastenheft des Projekts "Autonomes Fahrzeug" werden nachfolgende Anforderungen an das Autonome Einparken und somit an den umgesetzten Einparkalgorithmus gestellt:

Abb. 1: REQ - Paralleles Einparken	Abb. 2: REQ - Start des Einparkmanövers
Abb. 3: REQ - Durchführen des Einparkmanövers	Abb. 4: REQ - Erfolgreiches Einparkmanöver

Pflichten / Ziele

Aus den genannten Anforderungen (Abb. 1 - Abb. 4) lassen sich nachfolgende Pflichten ableiten.

Abb. 5: Pflichten Team AEP - Einparkalgorithmus SoSe2020

Berechnungen

Abmaße Carolo-Cup Fahrzeug

Beschreibung	Variablen	Wert
Fahrzeugbreite	$w$	0,290m
Fahrzeuglänge	$l$	0,430m
Radstand	$l_R$	0,265m
Max. Lenkwinkel	$\alpha$	23°
Abstand Hinterachse - Front	$l_F$	0,330m
Abstand Hinterachse - Heck	$l_H$	0,100m
Wendekreisradius	$R$	siehe Berechnung
Benötigte Parklückenlänge	$l_P$	siehe Berechnung
Gemessene Parklückenlänge	$l_g$	siehe Berechnung
Umlenkwinkel	$\beta$	siehe Berechnung
Endabstand Heck - Hindernis	$x_H$	siehe Berechnung

Wendekreisradius

$R = \tan(\alpha) = \tan(23^\circ) = 0,624m$

Benötigte Parklücke

$l_P = ...$

Umlenkwinkel

$\beta = \arccos(\frac{2\cdot R - w}{2\cdot R}) = \arccos(\frac{2\cdot 0,624m - 0,290m}{2\cdot 0,624m}) = 32,88^\circ$

Endabstand Heck - Hindernis

$a_H = \frac{l_g - l}{2}$

Konzept

Dieses Kapitel befasst sich mit dem Konzept des AEP - Eonparkalgorithmus. Das Konzept beruht auf zwei verschiedenen Ansätzen zum autonomen Einparken aus der Literatur und stellt eine kombination dieser dar. Literatur

Struktur Matlab / Simulink

Abb. 7: Programmablaufplan - Einparkalgorithmus

Der Programmablauf des Einparkvorgangs (siehe Abb. 7) teilt sich, analog zum oben beschriebenen Konzept, in sechs Sequenzen auf:

Sequenz 1

Wurde eine passende Parklücke gefunden, so wird der Blinker rechts gesetzt und das Fahrzeug fährt mit „Vermessgeschwindigkeit“ weiter vorwärts. Erfasst der seitliche hintere Infrarotsensor das Heck des vorderen Hindernisses, so befindet sich die Hinterachse des Fahrzeugs genau auf dieser Höhe.

Das Fahrzeug fährt mit gleichbleibender Geschwindigkeit vorwärts und erfasst ab diesem Zeitpunkt die gefahrene Strecke. Wurde die festgelegte „Korrekturstrecke_Vorn“ zurückgelegt, so beginnt die nächste Sequenz.

Sequenz 2

Die Lenkung des Fahrzeugs wird maximal nach rechts eingeschlagen und die Geschwindigkeit auf die „Einparkgeschwindigkeit“ gesetzt. Das Fahrzeug fährt nun so lange rückwärts eine Rechtskurve, bis der gemessene Gierwinkel dem zuvor berechneten Umschlagwinkel entspricht.

Sequenz 3

Die Lenkung des Fahrzeugs wird in Mittelstellung gebracht und ab diesem Zeitpunkt wird erneut die zurückgelegte Strecke erfasst. Das Fahrzeug fährt im zuvor erreichten Winkel zur Fahrbahn gerade rückwärts, bis die festgelegte „Korrekturstrecke_Rueck“ zurückgelegt wurde.

Sequenz 4

Die Lenkung wird maximal nach links eingeschlagen und das Fahrzeug fährt mit gleichbleibender Geschwindigkeit rückwärts eine Linkskurve, bis der linke hintere Infrarotsensor einen festgelegten Mindestabstand zum hinteren Hindernis misst.

Sequenz 5

Die Geschwindigkeit wird auf die zuvor gefahrene „Vermessgeschwindigkeit“ gesetzt und die Lenkung maximal nach rechts eingeschlagen. Das Fahrzeug fährt so lange einen Korrekturzug vorwärts, bis der gemessene Gierwinkel dem festgelegten „Schlussparkwinkel“ entspricht. Das Fahrzeug ist somit parallel zur Fahrbahn ausgerichtet.

Sequenz 6

Die Lenkung wird in Mittelstellung gebracht und die Geschwindigkeit wieder auf die „Einparkgeschwindigkeit“ gesetzt. Das Fahrzeug fährt so lange einen Korrekturzug gerade Rückwärts, bis die hinteren Infrarotsensoren den vorgegebnen Abstand zum hinteren Hindernis messen. Ist dieser Zustand erreicht, so steht das Fahrzeug in gleichem Abstand zum hinteren und vorderen Hindernis, also mittig in der Parklücke.

Zusammenfassung

Ausblick

Offene Punkte

Literaturverzeichnis

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→ zum Artikel Autonomes Einparken: AEP - Autonomes Einparken
→ zum Artikel Einparksensorik: AEP - Einparksensorik