一種多傳感器信息融合的自動(dòng)泊車系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多傳感器信息融合的自動(dòng)泊車系統(tǒng)，所述自動(dòng)泊車系統(tǒng)包括超聲波控制模塊、圖像處理模塊、電子助力轉(zhuǎn)向控制模塊、車速控制模塊以及整車控制模塊，所述的超聲波控制模塊，可采集泊車車位以及周圍障礙物與車輛之間的距離，實(shí)現(xiàn)車位識(shí)別功能；所述的圖像處理模塊，可采集車輛周圍的泊車環(huán)境信息，并可在圖像中調(diào)節(jié)虛擬車位，實(shí)現(xiàn)車位匹配功能；所述的電子助力轉(zhuǎn)向控制模塊，可根據(jù)軌跡信息實(shí)現(xiàn)對車輛的轉(zhuǎn)向控制，實(shí)現(xiàn)軌跡控制功能；所述的車速控制模塊，可控制車輛的行駛速度，實(shí)現(xiàn)車輛的低速控制功能；所述的整車控制模塊可根據(jù)圖像處理系統(tǒng)獲取的車輛與車位之間的位置關(guān)系生成泊車軌跡，并產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)控制車輛完成泊車操作。
【專利說明】一種多傳感器信息融合的自動(dòng)泊車系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文涉及智能汽車【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種多傳感器信息融合的自動(dòng)泊車系統(tǒng)，可應(yīng)用于車輛自動(dòng)泊車入位場合。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，居民生活水平不斷提高，對物質(zhì)的追求也在不斷發(fā)生改變，尤其體現(xiàn)在出行方式上。截至2011年8月16日，全球處于使用狀態(tài)的各種汽車，包括轎車、卡車以及公共汽車等的總保有量已突破10億輛。居民汽車保有量節(jié)節(jié)攀升，給大中小城市交通帶來巨大壓力，大街小巷也時(shí)常被堵得水泄不通，城市道路資源日益緊缺，停車空間越來越稀缺，為了能夠建造更多的停車位，車位大小設(shè)計(jì)得非?？量?，停車難問題成為百姓生活中不可避免的問題。
[0003]為了能夠解決停車難問題并讓車輛更快、更安全的駛?cè)氩窜囄唬瑖鴥?nèi)外研究人員對自動(dòng)泊車系統(tǒng)做了大量研究。其中大部分學(xué)者對自動(dòng)泊車系統(tǒng)的研究都是基于超聲波實(shí)現(xiàn)，雖然基于超聲波的自動(dòng)泊車系統(tǒng)技術(shù)較為成熟，但同樣存在問題。首先，超聲波傳感器受其工作條件、障礙物類別、盲區(qū)和干擾問題的限制導(dǎo)致無法正常工作；其次，在泊車的過程中，超聲波傳感器不能實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)的反饋真實(shí)的環(huán)境信息，從而駕駛者在使用泊車系統(tǒng)過程中存在極大的顧慮。針對該問題，基于多傳感器信息融合的自動(dòng)泊車系統(tǒng)開始快速研究，其不但可以實(shí)現(xiàn)基于超聲波傳感器的自動(dòng)泊車系統(tǒng)的所有功能，而且還可以解決泊車過程中車后視野盲區(qū)問題，同時(shí)還可以通過圖像信息選擇待泊車區(qū)域，讓駕駛者能夠更直觀、更安全的完成整個(gè)泊車過程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的主要是解決目前基于超聲波傳感器的自動(dòng)泊車系統(tǒng)技術(shù)之不足，提供一種多傳感器信息融合的自動(dòng)泊車系統(tǒng)，該系統(tǒng)可通過調(diào)節(jié)虛擬車位來選擇目標(biāo)泊車車位，進(jìn)而由整車控制系統(tǒng)生成泊車軌跡，并產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)控制車輛快速、安全完成泊車操作。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)解決方案來實(shí)現(xiàn):
[0006]一種多傳感器信息融合的自動(dòng)泊車系統(tǒng)，可以根據(jù)不同的泊車車位快速的實(shí)現(xiàn)車輛自動(dòng)駛?cè)氩窜囄唬涮卣髟谟?
[0007]所述自動(dòng)泊車系統(tǒng)包括超聲波控制模塊、圖像處理模塊、電子助力轉(zhuǎn)向控制模塊、車速控制模塊以及整車控制模塊；
[0008]所述的超聲波控制模塊，可采集泊車車位以及周圍障礙物與車輛之間的距離，實(shí)現(xiàn)車位識(shí)別功能；
[0009]所述的圖像處理模塊，可采集車輛周圍的泊車環(huán)境信息，并可在圖像中調(diào)節(jié)虛擬車位，實(shí)現(xiàn)車位匹配功能；
[0010]所述的電子助力轉(zhuǎn)向控制模塊，可根據(jù)軌跡信息實(shí)現(xiàn)對車輛的轉(zhuǎn)向控制，實(shí)現(xiàn)軌跡控制功能；
[0011]所述的車速控制模塊，可控制車輛的行駛速度，實(shí)現(xiàn)車輛的低速控制功能；
[0012]所述的整車控制模塊可根據(jù)圖像處理模塊獲取的車輛與車位之間的位置關(guān)系生成泊車軌跡，并產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)控制車輛完成泊車操作。
[0013]上述技術(shù)解決方案可以進(jìn)一步改進(jìn)為:
[0014]所述的超聲波控制模塊包括超聲波傳感器、超聲波控制板，超聲波控制板包括超聲波驅(qū)動(dòng)電路、CAN通信電路以及超聲波控制器，超聲波控制模塊可對超聲波發(fā)送和接收的回波信號(hào)進(jìn)行處理并得到泊車車位以及周圍障礙物與車輛之間的距離信息，并將距離信息以CAN信號(hào)發(fā)送到整車控制模塊。
[0015]所述的圖像處理模塊包括廣角攝像頭、鍵盤、顯示器以及圖像處理器，圖像處理模塊可對攝像頭采集的圖像信息實(shí)現(xiàn)測距，并在具有測距功能的圖像信息中建立與實(shí)際車位大小相同的虛擬車位，通過人機(jī)交互界面可實(shí)現(xiàn)對虛擬車位的調(diào)節(jié)以及虛擬車位與實(shí)際車位之間的匹配。
[0016]所述的電子助力轉(zhuǎn)向控制模塊包括方向盤、直流電機(jī)、角度傳感器以及電子助力轉(zhuǎn)向控制板，電子助力轉(zhuǎn)向控制模塊可對方向盤進(jìn)行-540°到540°之間的角度控制,并將角度信息發(fā)送到整車控制模塊；
[0017]所述的車速控制模塊包括電動(dòng)真空助力泵以及車速控制板，車速控制模塊可對真空助力泵進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)對車速在O?5km/h之間的速度控制，并將車速信息發(fā)送到整車控制|吳塊。
[0018]所述的整車控制模塊包括整車控制器以及CAN通信接口，整車控制模塊可根據(jù)車輛與車位之間的位置關(guān)系生成泊車軌跡，并按照泊車軌跡發(fā)送CAN信號(hào)對車速控制系統(tǒng)以及電子助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制實(shí)現(xiàn)泊車入位。
[0019]采用上述技術(shù)解決方案所帶來的有益效果是:本發(fā)明采用超聲波傳感器以及圖像傳感器信息融合技術(shù)，不但可以快速識(shí)別泊車車位和障礙物而且還可以清晰的通過圖像信息對車位進(jìn)行調(diào)節(jié)，獲取車輛與車位之間的位置關(guān)系并規(guī)劃出相應(yīng)的泊車軌跡，整車控制系統(tǒng)可以根據(jù)軌跡信息對電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以及車速控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)快速、安全的泊車入位。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明多傳感器信息融合的自動(dòng)泊車系統(tǒng)的系統(tǒng)原理圖
[0021]圖2為本發(fā)明多傳感器信息融合的自動(dòng)泊車系統(tǒng)的工作流程圖
[0022]圖3為本發(fā)明多傳感器信息融合的自動(dòng)泊車系統(tǒng)的車位識(shí)別圖
[0023]圖4為本發(fā)明多傳感器信息融合的自動(dòng)泊車系統(tǒng)的軌跡生成圖
【具體實(shí)施方式】
[0024]如圖1所示，本發(fā)明一種多傳感器信息融合的自動(dòng)泊車系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括五部分，超聲波控制模塊，圖像處理模塊，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制模塊，車速控制模塊，整車控制模塊，上述模塊構(gòu)成了自動(dòng)泊車系統(tǒng)的控制模塊，各個(gè)模塊之間具有統(tǒng)一的CAN通信協(xié)議，整車控制模塊可以采集各個(gè)模塊的通信信息并協(xié)調(diào)模塊之間互相協(xié)調(diào)工作，實(shí)現(xiàn)在泊車過程中對整車執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制，從而安全、快速的完成泊車操作。
[0025]超聲波控制模塊實(shí)現(xiàn)車位檢測以及障礙物檢測功能，其中，兩個(gè)超聲波探測器分別被安裝與車輛左側(cè)的前后端，在泊車的過程中，超聲波探頭發(fā)送和接收回波，通過計(jì)算超聲波發(fā)送和接收回波的時(shí)間差值來確定車輛與障礙物之間的距離，從而實(shí)現(xiàn)車位識(shí)別功倉泛。
[0026]圖像處理模塊實(shí)現(xiàn)車位匹配功能，其中，CMOS的廣角攝像頭被安裝與車輛的尾部，廣角攝像頭的水平視角大于120度，廣角攝像頭采集環(huán)境信息并傳送給圖像處理模塊，該圖像處理模塊能夠?qū)崿F(xiàn)圖像測距，并能夠在圖像中建立一個(gè)與實(shí)際車位大小相同的虛擬車位，通過在圖像中調(diào)節(jié)虛擬車位便可實(shí)現(xiàn)虛擬車位與實(shí)際車位之間的匹配。
[0027]電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制模塊實(shí)現(xiàn)方向盤轉(zhuǎn)向控制功能，其中，將方向盤進(jìn)行改裝，在方向盤上安裝一直流電機(jī)和角度傳感器，形成一電機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過對角度傳感器的CAN協(xié)議解析便可根據(jù)方向盤的實(shí)際角度，進(jìn)行對電機(jī)的角度的PID控制進(jìn)而實(shí)現(xiàn)方向盤轉(zhuǎn)向目標(biāo)角度。
[0028]車速控制模塊實(shí)現(xiàn)車輛速度控制功能，其中，將剎車踏板進(jìn)行改裝，在剎車踏板上安裝一真空助力泵系統(tǒng)，通過對真空助力泵系統(tǒng)的壓力調(diào)節(jié)，可以改變其作用在剎車踏板上的作用力，采集當(dāng)前的車速信息便可實(shí)時(shí)的根據(jù)車速需求，改變真空助力泵系統(tǒng)的壓力值實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)速度的控制。
[0029]如圖2所示，是本發(fā)明一種多傳感器信息融合的自動(dòng)泊車系統(tǒng)的工作流程圖，駕駛員當(dāng)要準(zhǔn)備進(jìn)行泊車操作時(shí)，開啟該自動(dòng)泊車系統(tǒng)，此時(shí)，系統(tǒng)會(huì)提示駕駛員選擇泊車方式，泊車方式分為平行泊車和垂直泊車，當(dāng)駕駛員選擇泊車方式后，超聲波傳感器車位檢測系統(tǒng)和圖像傳感器測距系統(tǒng)開始工作，超聲波傳感器發(fā)送和接收超聲波回波數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳送給超聲波控制系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的車位檢測處理，當(dāng)檢測到合適的車位信息后，系統(tǒng)提示駕駛員停車并提示駕駛員進(jìn)行泊車車位調(diào)節(jié)，駕駛員可以通過上、下、左、右、左旋、右旋按鍵對人機(jī)交互界面中的虛擬車位進(jìn)行調(diào)節(jié)來滿足駕駛員中意的泊車區(qū)域，當(dāng)駕駛員確定泊車區(qū)域后，圖像處理系統(tǒng)根據(jù)虛擬車位的位置確定車輛與實(shí)際車位之間的距離信息，整車系統(tǒng)根據(jù)距離信息生成合適的泊車軌跡，此時(shí)，提示駕駛員掛入倒擋開始泊車，在泊車過程中，整車控制系統(tǒng)，一方面，根據(jù)軌跡信息產(chǎn)生角度控制信號(hào)和車速控制信息并傳送給電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)和車速控制系統(tǒng)，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)和車速控制系統(tǒng)根據(jù)控制信號(hào)控制方向盤和車速，當(dāng)方向盤角度和車輛形式距離達(dá)到目標(biāo)軌跡要求時(shí)，整車控制系統(tǒng)發(fā)送指令停止車輛，從而實(shí)現(xiàn)泊車操作，另一方面，檢測剎車踏板信號(hào)、油門踏板信號(hào)、觸碰方向盤信號(hào)進(jìn)行緊急的安全操作處理。
[0030]如圖3所示，是本發(fā)明一種多傳感器信息融合的自動(dòng)泊車系統(tǒng)的車位識(shí)別圖，在泊車過程中，車位識(shí)別過程主要包括五個(gè)步驟，第一啟動(dòng)超聲波車位檢測系統(tǒng)，第二泊車位邊緣判斷，第三泊車位的大小判斷，第四泊車位車位信息融合，第五泊車位確定。
[0031]如圖4所示，是本發(fā)明一種多傳感器信息融合的自動(dòng)泊車系統(tǒng)的軌跡生成圖，泊車軌跡由三部分組成，直行向后的線段StlS1,弧S1C和弧csd，泊車過程如下，當(dāng)車輛完成車位匹配及相關(guān)數(shù)據(jù)采集后，開始進(jìn)行泊車，初始位置在Stl,車輛自動(dòng)倒車至S1位置后開始左轉(zhuǎn)向，倒至C點(diǎn)位置后開始右轉(zhuǎn)向，進(jìn)而倒至目標(biāo)點(diǎn)Sd完成泊車，以SciUtl, Y0) = (0,0)為坐標(biāo)原點(diǎn)，垂直向下為Y軸正方向，水平向右為X軸正方向，通過獲得的車位尺寸以及車輛與車位之間的距離信息后，便可得知車輛后軸中心在停進(jìn)泊車位后的坐標(biāo)點(diǎn)Sd(xd，yd)，使車輛停在車位的中心位置，則可得\(&，7(1):
[0032]
【權(quán)利要求】
1.一種多傳感器信息融合的自動(dòng)泊車系統(tǒng)，可以根據(jù)不同的泊車車位快速的實(shí)現(xiàn)車輛自動(dòng)駛?cè)氩窜囄?，其特征在? 所述自動(dòng)泊車系統(tǒng)包括超聲波控制模塊、圖像處理模塊、電子助力轉(zhuǎn)向控制模塊、車速控制模塊以及整車控制模塊； 所述的超聲波控制模塊，可采集泊車車位以及周圍障礙物與車輛之間的距離，實(shí)現(xiàn)車位識(shí)別功能； 所述的圖像處理模塊，可采集車輛周圍的泊車環(huán)境信息，并可在圖像中調(diào)節(jié)虛擬車位，實(shí)現(xiàn)車位匹配功能； 所述的電子助力轉(zhuǎn)向控制模塊，可根據(jù)軌跡信息實(shí)現(xiàn)對車輛的轉(zhuǎn)向控制，實(shí)現(xiàn)軌跡控制功能； 所述的車速控制模塊，可控制車輛的行駛速度，實(shí)現(xiàn)車輛的低速控制功能； 所述的整車控制模塊可根據(jù)圖像處理模塊獲取的車輛與車位之間的位置關(guān)系生成泊車軌跡，并產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)控制車輛完成泊車操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多傳感器信息融合的自動(dòng)泊車系統(tǒng)，所述的超聲波控制模塊包括超聲波傳感器、超聲波控制板，超聲波控制板包括超聲波驅(qū)動(dòng)電路、CAN通信電路以及超聲波控制器，超聲波控制模塊可對超聲波發(fā)送和接收的回波信號(hào)進(jìn)行處理并得到泊車車位以及周圍障礙物與車輛之間的距離信息，并將距離信息以CAN信號(hào)發(fā)送到整車控制模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多傳感器信息融合的自動(dòng)泊車系統(tǒng)，所述的圖像處理模塊包括廣角攝像頭、鍵盤、顯示器以及圖像處理器，圖像處理模塊可對攝像頭采集的圖像信息實(shí)現(xiàn)測距，并在具有測距功能的圖像信息中建立與實(shí)際車位大小相同的虛擬車位，通過人機(jī)交互界面可實(shí)現(xiàn)對虛擬車位的調(diào)節(jié)以及虛擬車位與實(shí)際車位之間的匹配。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多傳感器信息融合的自動(dòng)泊車系統(tǒng)，所述的電子助力轉(zhuǎn)向控制模塊包括方向盤、直流電機(jī)、角度傳感器以及電子助力轉(zhuǎn)向控制板，電子助力轉(zhuǎn)向控制模塊可對方向盤進(jìn)行-540°到540°之間的角度控制，并將角度信息發(fā)送到整車控制模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多傳感器信息融合的自動(dòng)泊車系統(tǒng)，所述的車速控制模塊包括電動(dòng)真空助力泵以及車速控制板，車速控制模塊可對真空助力泵進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)對車速在O?5km/h之間的速度控制，并將車速信息發(fā)送到整車控制模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多傳感器信息融合的自動(dòng)泊車系統(tǒng)，所述的整車控制模塊包括整車控制器以及CAN通信接口，整車控制模塊可根據(jù)車輛與車位之間的位置關(guān)系生成泊車軌跡，并按照泊車軌跡發(fā)送CAN信號(hào)對車速控制系統(tǒng)以及電子助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制實(shí)現(xiàn)泊車入位。
【文檔編號(hào)】B60W10/20GK103754219SQ201410059286
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年2月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月21日
【發(fā)明者】樸昌浩, 黃顯杭, 祿盛, 張艷 申請人:重慶郵電大學(xué)