專利名稱：一種自動(dòng)泊車系統(tǒng)車位識(shí)別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于汽車電子控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種自動(dòng)泊車系統(tǒng)車位識(shí)別方法。
背景技術(shù)：
目前，在汽車電子控制技術(shù)研究和應(yīng)用方面，自動(dòng)泊車系統(tǒng)越來越多地應(yīng)用到各種類型的汽車上，自動(dòng)泊車系統(tǒng)就是不用人工干預(yù)，自動(dòng)停車入位的系統(tǒng)，這套系統(tǒng)能夠很方便的完成汽車泊車，減少駕駛員的操作復(fù)雜性。隨著人們對(duì)汽車智能技術(shù)需求的不斷提升，自動(dòng)泊車技術(shù)已成為智能車輛技術(shù)研究的熱點(diǎn)之一。一個(gè)完整的泊車系統(tǒng)應(yīng)該包含車位識(shí)別、軌跡生成及轉(zhuǎn)身控制三大塊。車位識(shí)別作為關(guān)鍵核心技術(shù)之一，關(guān)系整個(gè)泊車系統(tǒng)的成敗。國(guó)內(nèi)外對(duì)于車位識(shí)別技術(shù)的理論研究并未深入，且未對(duì)車位識(shí)別中普遍存在的誤判、漏判等問題進(jìn)行討論。正如前面所說，在自動(dòng)泊車系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)泊車的過程中，車位信息的識(shí)別是一個(gè)很重要的步驟。車位識(shí)別實(shí)現(xiàn)的主要功能是:利用安裝于車身周圍的傳感器，實(shí)時(shí)捕獲車身周圍的環(huán)境信息；在系統(tǒng)中央控制器上對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析判斷；根據(jù)算法識(shí)別出車位的上下邊緣，計(jì)算出汽車行駛過車位上下邊緣的有效距離，最后得到泊車位的信息。在現(xiàn)有的關(guān)于車位識(shí)別的方法中，包括以下方法:利用圖像傳感器進(jìn)行車身周圍信息的采集并識(shí)別出目標(biāo)車輛相對(duì)目標(biāo)車位的位置；采用超聲波傳感器采集車身與周邊障礙物的距離以計(jì)算相應(yīng)的目標(biāo)車位；以及自動(dòng)泊車系統(tǒng)初始尋庫(kù)偏差校正方法，找出一條與側(cè)方停車界限平行的虛擬直線作為路徑規(guī)劃的重要參考。上述方法所存在的不足概括起來就是:首先，都未對(duì)利用超聲波傳感器進(jìn)行車位識(shí)別所涉及權(quán)利要求進(jìn)行論述，且所提及的車位識(shí)別方法受限于其假設(shè)的前提條件；其次，基于單超聲波傳感器進(jìn)行車位識(shí)別無法`保證其安全魯棒性，一旦其中一個(gè)傳感器失效或誤判，輕則整個(gè)泊車系統(tǒng)都會(huì)失效，重則在泊車位失效的情況下由于其識(shí)別結(jié)果的誤判而進(jìn)行泊車將造成無法挽回的后果。在此背景下，本發(fā)明提出一種適用性廣、安全性好及魯棒性強(qiáng)的基于多超聲波傳感器的車位識(shí)別方法具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種自動(dòng)泊車系統(tǒng)車位識(shí)別方法，該方法通過設(shè)置在車身的超聲波傳感器和控制器組成的泊車系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)車位進(jìn)行檢查，通過超聲波檢測(cè)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)車位邊緣及其長(zhǎng)度寬度的確定，并通過信息融合算法得到目標(biāo)車位最終信息，最后得出車位信息決策。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:一種自動(dòng)泊車系統(tǒng)車位識(shí)別方法，其特征在于:包括以下步驟:步驟一:啟動(dòng)車位搜索系統(tǒng)，進(jìn)行超聲波測(cè)距；步驟二:目標(biāo)車位邊緣判斷；步驟三:目標(biāo)車位長(zhǎng)度和寬度計(jì)算；步驟四:進(jìn)行車位信息融合；步驟五:進(jìn)行車位信息決策。進(jìn)一步，在步驟一中，駕駛員啟動(dòng)車位搜索系統(tǒng)，當(dāng)車輛在泊車區(qū)域向前行駛時(shí)，布置在車身周圍的超聲波傳感器開始工作，向外發(fā)射脈沖波并開通超聲波捕獲通道實(shí)時(shí)捕獲反射回波；當(dāng)捕獲通道在設(shè)定周期內(nèi)捕獲到回波信號(hào)，則對(duì)捕獲時(shí)間進(jìn)行計(jì)數(shù)并計(jì)算出與障礙物的距離，如果捕獲通道未在設(shè)定周期內(nèi)捕獲到回波信號(hào)，則默認(rèn)為該周期內(nèi)傳感器并未檢測(cè)到障礙物并設(shè)置該時(shí)刻傳感器距離值為一設(shè)定上限閾值，同時(shí)選通另一傳感器開始工作。進(jìn)一步，在步驟二中，當(dāng)車輛以一定速度沿著一定方向行駛經(jīng)過目標(biāo)車位上邊緣時(shí)，通過判斷車身上靠近目標(biāo)車位一側(cè)的超聲波傳感器所探測(cè)的距離是否發(fā)生跳變，如果發(fā)生跳變且跳變前后距離差值在所設(shè)定的上邊緣閾值范圍內(nèi)，則認(rèn)為檢測(cè)到目標(biāo)車位的上邊緣；并同時(shí)記錄跳變位置采樣點(diǎn)距離差值；同時(shí)開始累加車輛單位周期內(nèi)的行駛距離；當(dāng)車輛檢測(cè)上邊緣成功后，如果上述超聲波傳感器探測(cè)距離出現(xiàn)由大到小跳變且跳變前后距離差值在所設(shè)定的下邊緣閾值范圍內(nèi)，則認(rèn)為檢測(cè)到目標(biāo)車位的下邊緣，并同時(shí)記錄跳變位置采樣點(diǎn)距離差值，停止目標(biāo)車輛行駛距離累加。進(jìn)一步，在步驟三中通過以下方式確定目標(biāo)車位的長(zhǎng)度和寬度:計(jì)算步驟二中所記錄的累加行駛距離值作為目標(biāo)車位的長(zhǎng)度；計(jì)算車位上邊緣和下邊緣所記錄的跳變距離絕對(duì)值的平均值作為車位的寬度。進(jìn)一步，在步驟四中，根據(jù)各傳感器識(shí)別出的有效目標(biāo)車位，對(duì)車身同側(cè)超聲波傳感器所測(cè)車位信息進(jìn)行信息融合；如果車輛行駛方向的右側(cè)有有效泊車位，則通過融合后得到右側(cè)車位的最終車位信息；如果車輛行駛方向的左側(cè)有車位，則通過融合后得到左側(cè)車位的最終車位信息。進(jìn)一步，在步驟五中，根據(jù)融合的有效目標(biāo)車位，判斷是屬于側(cè)方位泊車位還是倒庫(kù)泊車位，以及目 標(biāo)車位所屬車輛行駛方向的具體方位，具體判斷方法如下:1)如果檢測(cè)的目標(biāo)車位長(zhǎng)度符合最低平行泊車位長(zhǎng)度要求，且為車身右側(cè)探頭所融合后的車位信息，則判斷為車輛行駛方向右側(cè)平行泊車位；2)如果檢測(cè)的目標(biāo)車位長(zhǎng)度符合最低平行泊車位長(zhǎng)度要求，且為車身左側(cè)探頭所融合后的車位信息，則判斷為車輛行駛方向左側(cè)平行泊車位；3)如果檢測(cè)的目標(biāo)車位長(zhǎng)度符合最低垂直泊車位長(zhǎng)度要求，且為車身右側(cè)探頭所融合的車位信息，則判斷為車輛行駛方向右側(cè)垂直泊車位；4)如果檢測(cè)的目標(biāo)車位長(zhǎng)度符合最低垂直泊車位長(zhǎng)度要求，且為車身左側(cè)探頭所融合的車位信息，則判斷為車輛行駛方向左側(cè)的垂直泊車位。本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明提供了一種自動(dòng)泊車系統(tǒng)車位識(shí)別方法，引入了基于多超聲波傳感器進(jìn)行信息融合的方法以解決車位識(shí)別中普遍存在的誤判、漏判等問題，有效提高了車位識(shí)別的安全魯棒性；同時(shí)本方法比現(xiàn)有的其它方法更易實(shí)施，能更好的應(yīng)用于工程實(shí)踐中。


為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行說明:圖1為本發(fā)明所述方法的宏觀流程圖；圖2為平行泊車位環(huán)境模擬圖；圖3為垂直泊車位環(huán)境模擬圖4為本方法的微觀流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的整體技術(shù)方案如下:利用安裝于車身周圍的多個(gè)超聲波傳感器，實(shí)時(shí)捕獲車身周圍的環(huán)境信息；利用安裝于車輪轉(zhuǎn)軸處的輪速傳感器獲取當(dāng)前汽車行駛速度；在系統(tǒng)中央控制器上對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析判斷；依據(jù)邊緣識(shí)別算法判斷目標(biāo)車位的有效邊緣位置，同時(shí)獲取超聲波傳感器所實(shí)時(shí)測(cè)量的距離信息，并結(jié)合當(dāng)前目標(biāo)車輛行駛速度計(jì)算出汽車行駛過目標(biāo)車位的有效距離即目標(biāo)車位長(zhǎng)度，通過所記錄的目標(biāo)車位上下邊緣距離跳變數(shù)據(jù)計(jì)算出目標(biāo)車位的寬度。最后依據(jù)多傳感器信息融合算法對(duì)車身同側(cè)傳感器所測(cè)車位信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，得到最終的目標(biāo)車位信息；依據(jù)車位信息決策方法判斷當(dāng)前計(jì)算的泊車位的類別(平行車位和垂直車位)，以及車位所屬方位(車身左側(cè)和車身右側(cè))。在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，控制中樞開啟超聲波激勵(lì)模塊，多個(gè)超聲波探頭采用輪詢方式進(jìn)行激勵(lì)波的發(fā)射；同時(shí)開戶超聲波回波接收模塊，利用渡越時(shí)間法計(jì)算激勵(lì)與回波之間的時(shí)間計(jì)數(shù)；采用公式(I)計(jì)算超聲波探頭與障礙物之間的距離，如果采集的距離超出了探頭所探測(cè)的范圍則設(shè)定一個(gè)大于最大探測(cè)距離的閥值，閥值根據(jù)公式(2)來設(shè)定。rfwtincc=—— 公式(1)，其中distance為所計(jì)算的超聲波探測(cè)距離，C為
2
超聲波傳播速度，T為超聲波激勵(lì)時(shí)刻到回波時(shí)刻的總的計(jì)數(shù)值。Dthreshold = ffcar+Dfflax公式(2)，其中=Wcot為車輛寬度，Dmax為超聲波傳感器所能探測(cè)的最遠(yuǎn)距離。車速采集 模塊利用安裝于車輪中心軸承處的輪速傳感器實(shí)時(shí)采集車輪的轉(zhuǎn)速并通過車載CAN通信網(wǎng)絡(luò)將車速信號(hào)傳輸至控制中樞。車位邊緣檢測(cè)部分是車位識(shí)別的核心部分，包括車位上邊緣和下邊緣的檢測(cè)。車位上邊緣的定義如附圖2、圖3中的SI所示，下邊緣定義如圖2、圖3中的S2。目標(biāo)車輛在行駛過程中，安裝于車身兩側(cè)的多個(gè)超聲波傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)與目標(biāo)車位前后所停障礙物的距離。對(duì)于邊緣檢測(cè)需確定邊緣閾值范圍:對(duì)于側(cè)方位泊車，其上邊緣閾值范圍設(shè)定參考目標(biāo)車輛的車身參數(shù)W.、超聲波傳感器距離上限閾值Dttoestold (如公式(2)所述)、目標(biāo)車輛與目標(biāo)車位前后已停車輛的橫向距離Dvertical，具體如不等式(I)所述；下邊緣閾值范圍設(shè)定與上邊緣閾值類同，只是將其符號(hào)變反即可，其具體如不等式(2)所述。Dthreshold-Wcar-Dvertical ^ UpperEdgethreshold〈 Dthreshold-Wcar 不等式(OWcar-Dthreshold〈 LowerEdgethreshold ^ Wcar+Dvertical-Dthreshold 不等式(2)其中，UpperEdgethreshold為上邊緣閾值，LowerEdgethreshold 為下邊緣閾值。車位上邊緣檢測(cè):當(dāng)車輛行駛經(jīng)過目標(biāo)車位的上邊緣時(shí)，當(dāng)前時(shí)刻的距離值與前一時(shí)刻的距離值發(fā)生正跳變(即距離由小到大變化)，如果跳變差值在所設(shè)定的上邊緣檢測(cè)閾值范圍內(nèi)則判斷為車位上邊緣檢測(cè)成功，并開始按周期累加汽車所行駛的距離(當(dāng)前車速*周期)，以及記錄此采樣時(shí)刻跳變的差值；否則繼續(xù)檢測(cè)車位上邊緣。車位下邊緣檢測(cè):當(dāng)車輛行駛經(jīng)過目標(biāo)車位的下邊緣時(shí)，當(dāng)前時(shí)刻的距離值與前一時(shí)刻的距離值發(fā)生負(fù)跳變(即距離由大到小變化)，如果跳變差值在所設(shè)定下邊緣檢測(cè)閾值范圍內(nèi)則判斷為車位下邊緣檢測(cè)成功，并停止汽車行駛距離的累加，以及記錄此采樣時(shí)刻跳變的差值；否則繼續(xù)檢測(cè)車位下邊緣。異常邊緣檢測(cè):分析目標(biāo)車位前后已停車輛的分布情況，作相應(yīng)的邊緣決策。此情況又分為兩類:第一類:當(dāng)目標(biāo)車位只有后端有已停車輛而前端無已停車輛，即只能檢測(cè)到目標(biāo)車位上邊緣的情況:假設(shè)車位的上邊緣檢測(cè)成功，此時(shí)通過判斷所累加的車輛行駛距離來決定泊車位有效。具體判斷方法:如果所累加的行駛距離大于單倍的所設(shè)定的最小泊車位長(zhǎng)度且小于雙倍的最小泊車位長(zhǎng)度，則認(rèn)為此車位為有效車位；如果大于雙倍的最小泊車車位長(zhǎng)度則認(rèn)為有毗連的泊車位，則以最鄰近目標(biāo)車輛的有效泊車位作為有效車位。第二類:當(dāng)目標(biāo)車位只有前端有已停車輛而后端無已停車輛，即只能檢測(cè)到目標(biāo)車位下邊緣的情況:此類情況暫不考慮，由于未檢測(cè)到上邊緣，故并不會(huì)執(zhí)行累加汽車行駛距離的步驟，即無法計(jì)算目標(biāo)車位的長(zhǎng)度及寬度信息。通過計(jì)算車位行駛的累加距離值得到目標(biāo)車位的長(zhǎng)度，其計(jì)算如公式(3)所述；通過計(jì)算邊緣檢測(cè)成功時(shí)所記錄的上邊緣跳變差值和下邊緣距離跳變差值之間的絕對(duì)平均值得到目標(biāo)車位的寬度，其計(jì)算如公式(4)所述。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)泊車系統(tǒng)車位識(shí)別方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟一:啟動(dòng)車位搜索系統(tǒng)，進(jìn)行超聲波測(cè)距； 步驟二:目標(biāo)車位邊緣判斷； 步驟三:目標(biāo)車位長(zhǎng)度和寬度計(jì)算； 步驟四:進(jìn)行車位信息融合； 步驟五:進(jìn)行車位信息決策。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)泊車系統(tǒng)車位識(shí)別方法，其特征在于:在步驟一中，駕駛員啟動(dòng)車位搜索系統(tǒng)，當(dāng)車輛在泊車區(qū)域向前行駛時(shí)，布置在車身周圍的超聲波傳感器開始工作，向外發(fā)射脈沖波并開通超聲波捕獲通道實(shí)時(shí)捕獲反射回波；當(dāng)捕獲通道在設(shè)定周期內(nèi)捕獲到回波信號(hào)，則對(duì)捕獲時(shí)間進(jìn)行計(jì)數(shù)并計(jì)算出與障礙物的距離，如果捕獲通道未在設(shè)定周期內(nèi)捕獲到回波信號(hào)，則默認(rèn)為該周期內(nèi)傳感器并未檢測(cè)到障礙物并設(shè)置該時(shí)刻傳感器距離值為一設(shè)定上限閾值，同時(shí)選通另一傳感器開始工作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)泊車系統(tǒng)車位識(shí)別方法，其特征在于:在步驟二中，當(dāng)車輛以一定速度沿著一定方向行駛經(jīng)過目標(biāo)車位上邊緣時(shí)，通過判斷車身上靠近目標(biāo)車位一側(cè)的超聲波傳感器所探測(cè)的距離是否發(fā)生跳變，如果發(fā)生跳變且跳變前后距離差值在所設(shè)定的上邊緣閾值范圍內(nèi)，則認(rèn)為檢測(cè)到目標(biāo)車位的上邊緣；并同時(shí)記錄跳變位置采樣點(diǎn)距離差值；同時(shí)開始累加車輛單位周期內(nèi)的行駛距離；當(dāng)車輛檢測(cè)上邊緣成功后，如果上述超聲波傳感器探測(cè)距離出現(xiàn)由大到小跳變且跳變前后距離差值在所設(shè)定的下邊緣閾值范圍內(nèi)，則認(rèn)為檢測(cè)到目標(biāo)車位的下邊緣，并同時(shí)記錄跳變位置采樣點(diǎn)距離差值，停止目標(biāo)車輛行駛距離累加。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)泊車系統(tǒng)車位識(shí)別方法，其特征在于:在步驟三中通過以下方式確定目標(biāo)車位的長(zhǎng)度和寬度:計(jì)算步驟二中所記錄的累加行駛距離值作為目標(biāo)車位的長(zhǎng)度；計(jì)算車位上邊緣和下邊緣所記錄的跳變距離絕對(duì)值的平均值作為車位的寬度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)泊車系統(tǒng)車位識(shí)別方法，其特征在于:在步驟四中，根據(jù)各傳感器識(shí)別出的有效目標(biāo)車位，對(duì)車身同側(cè)超聲波傳感器所測(cè)車位信息進(jìn)行信息融合；如果車輛行駛方向的右側(cè)有有效泊車位，則通過融合后得到右側(cè)車位的最終車位信息；如果車輛行駛方向的左側(cè)有車位，則通過融合后得到左側(cè)車位的最終車位信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)泊車系統(tǒng)車位識(shí)別方法，其特征在于:在步驟五中，根據(jù)融合的有效目標(biāo)車位，判斷是屬于側(cè)方位泊車位還是倒庫(kù)泊車位，以及目標(biāo)車位所屬車輛行駛方向的具體方位，具體判斷方法如下:1)如果檢測(cè)的目標(biāo)車位長(zhǎng)度符合最低平行泊車位長(zhǎng)度要求，且為車身右側(cè)探頭所融合后的車位信息，則判斷為車輛行駛方向右側(cè)平行泊車位；2)如果檢測(cè)的目標(biāo)車位長(zhǎng)度符合最低平行泊車位長(zhǎng)度要求，且為車身左側(cè)探頭所融合后的車位信息，則判斷為車輛行駛方向左側(cè)平行泊車位；3)如果檢測(cè)的目標(biāo)車位長(zhǎng)度符合最低垂直泊車位長(zhǎng)度要求，且為車身右側(cè)探頭所融合的車位信息，則判斷為車輛行駛方向右側(cè)垂直泊車位；4)如果檢測(cè)的目標(biāo)車位長(zhǎng)度符合最低垂直泊車位長(zhǎng)度要求，且為車身左側(cè)探頭所融合的車位信息，則判斷為車輛行駛方向左側(cè)的垂直泊車位。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自動(dòng)泊車系統(tǒng)車位識(shí)別方法，屬于汽車電子控制技術(shù)領(lǐng)域。本方法包括以下步驟步驟一啟動(dòng)車位搜索系統(tǒng)，進(jìn)行超聲波測(cè)距；步驟二目標(biāo)車位邊緣判斷；步驟三目標(biāo)車位長(zhǎng)度和寬度計(jì)算；步驟四進(jìn)行車位信息融合；步驟五根據(jù)車位融合信息進(jìn)行車位信息決策。該方法引入了基于多超聲波傳感器進(jìn)行信息融合的方法以解決車位識(shí)別中普遍存在的誤判、漏判等問題，有效提高了車位識(shí)別的安全魯棒性；同時(shí)本方法比現(xiàn)有的其它方法更易實(shí)施，能更好的應(yīng)用于工程實(shí)踐。
文檔編號(hào)B60W30/06GK103241239SQ20131015579
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月27日
發(fā)明者樸昌浩, 溫球良, 祿盛, 謝青山 申請(qǐng)人:重慶郵電大學(xué), 重慶奔奈科技有限公司