2. 基础知识

记忆泊车（Memory Parking）并不是单一算法，而是一套“感知—定位—建图—规划—控制”闭环系统。它要求车辆在首次人工驾驶时记住路线与车位，之后在相同起点自动复现这条轨迹。要理解后续的建图与轨迹复现工程，必须先建立四个基础认知：系统由哪些部分组成、传感器如何配置、坐标系如何定义、车辆运动学与动力学如何约束轨迹。

一、系统组成：从感知到执行的闭环

记忆泊车系统通常由五类模块构成。感知模块负责识别车道线、可行驶区域、障碍物、车位与地面特征；定位模块融合轮速、IMU、视觉与超声波，输出车辆在全局或局部地图中的位姿；建图模块将首次人工驾驶的轨迹、语义元素与车位信息保存为记忆地图；规划模块在复现时根据记忆地图生成平滑、可跟踪的参考轨迹；控制模块将轨迹转化为油门、制动与转向指令。五者形成“感知→定位→建图→规划→控制”的数据流闭环。

二、传感器配置：多源融合的典型方案

记忆泊车常用传感器包括：前视摄像头、环视鱼眼摄像头、超声波雷达、毫米波雷达、IMU、轮速计，部分车型还会配置激光雷达。不同传感器承担不同职责，配置时需关注安装位置、视场角、采样频率与标定关系。

多传感器融合的关键是时间同步与空间标定。时间不同步会导致轨迹“抖动”，外参标定不准会导致障碍物位置偏移。工程上通常采用硬件触发或软件时间戳对齐，并通过标定场验证外参。

三、坐标系定义：统一语言是建图的前提

记忆泊车涉及多个坐标系：世界坐标系（或停车场全局坐标系）、车辆坐标系、传感器坐标系、图像像素坐标系。建图时，所有观测必须转换到统一坐标系下，否则轨迹与语义元素无法对齐。

• 世界坐标系：通常以停车场入口或建图起点为原点，X 轴指向东，Y 轴指向北，Z 轴向上。
• 车辆坐标系：原点在后轴中心，X 轴指向车头，Y 轴指向左侧，Z 轴向上。
• 传感器坐标系：以传感器安装位置为原点，需通过外参矩阵转换到车辆坐标系。
• 图像坐标系：像素坐标需通过内参和畸变模型反投影到车辆坐标系。

坐标变换通常用齐次变换矩阵表示。以下代码展示从传感器坐标系到车辆坐标系的变换：

# 传感器外参：旋转 R_sv，平移 t_sv
# 点 p_s 在传感器坐标系下
p_v = R_sv @ p_s + t_sv

# 车辆坐标系到世界坐标系
p_w = R_vw @ p_v + t_vw

# 合并为齐次变换
T_sv = [[R_sv, t_sv], [0, 0, 0, 1]]
T_vw = [[R_vw, t_vw], [0, 0, 0, 1]]
T_sw = T_vw @ T_sv

四、车辆运动学与动力学基础

车辆运动学描述车辆位姿随时间的变化，常用自行车模型。设车辆后轴中心为参考点，轴距为 L，前轮转角为 δ，车速为 v，则运动学方程为：

x_dot = v * cos(theta)
y_dot = v * sin(theta)
theta_dot = v * tan(delta) / L

其中 x、y 为后轴中心坐标，theta 为航向角。该模型假设轮胎无侧滑，适用于低速泊车场景。记忆泊车速度通常低于 10 km/h，运动学模型足够精确。

动力学则关注轮胎力、质量、转动惯量与路面附着。低速泊车时，动力学影响较小，但以下因素仍需考虑：

• 最小转弯半径：由轴距和前轮最大转角决定，影响轨迹可行性。
• 转向延迟：从指令到前轮实际转角存在滞后，规划时需预留补偿。
• 坡度与载荷：影响制动距离与速度控制精度。
• 轮胎侧偏：低速时侧偏小，但湿滑路面仍需保守规划。

五、案例场景：地下车库记忆泊车

以地下车库为例，车辆从入口开始人工驾驶至 B2 层某车位。建图阶段，环视摄像头提取地面箭头与车位线，超声波记录两侧障碍物距离，IMU 与轮速推算轨迹。系统将轨迹点、车位语义、障碍物边界保存为记忆地图。复现阶段，车辆从入口重新出发，定位模块匹配记忆地图，规划模块生成参考轨迹，控制模块跟踪轨迹并微调避障。若建图时坐标系未统一，复现时车辆可能偏离车道或无法识别车位。

六、常见误区与复盘

复盘时应检查：传感器外参是否准确、时间戳是否对齐、坐标系是否统一、轨迹是否满足最小转弯半径、控制延迟是否补偿。只有基础扎实，后续的建图与轨迹复现才能稳定可靠。