遙控泊車系統及方法與流程

本發明屬于汽車泊車控制技術，具體涉及一種遙控泊車系統及方法。

背景技術：

自動泊車系統可以使汽車自動地停靠位泊車，該系統包括一環境數據采集系統、一中央處理器和一車輛策略控制系統,所述環境數據采集系統包括一圖像采集系統和一車載距離探測系統,可采集圖像數據及周圍物體距車身的距離數據,并通過數據線傳輸給中央處理器；所述中央處理器可將采集到的數據分析處理后,得出汽車的當前位置、目標位置以及周圍的環境參數,依據上述參數作出自動泊車策略,并將其轉換成電信號；所述的車輛策略控制系統接受電信號后,依據指令作出汽車的行駛如角度、方向及動力支援方面的操控。但現有自動泊車系統不具有主動避讓障礙物功能，當系統探測到有障礙物就會退出自動泊車系統。另外，當泊車位很狹窄時，泊車完成后，駕駛員無法順利打開車門從車內出來，同時，也無法進入車輛將車輛開出泊車位。這種情況在目前車位緊缺的時代，是相當普遍的問題，嚴重影響了駕駛員的體驗。目前的自動泊車系統要么直接忽略較狹小的車位，無法按照駕駛員的意愿泊入車位；要么泊入后，由于車位過窄，無法打開車門，導致駕駛員無法從車輛內出去，嚴重影響了駕駛體驗。

因此，有必要開發一種新的遙控泊車系統及方法。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種遙控泊車系統及方法，能實現遙控自動泊車，并在泊車過程中，能通過控制車輛轉向避讓障礙物。

本發明所述的遙控泊車系統，包括：

遙控器，用于發送車輛泊入或泊出停車位請求；

障礙物探測單元，用于獲取車輛四周的障礙物信息；

攝像單元，用于獲取停車位信息；

泊車控制器，用于在接收到遙控器所發出的車輛泊入或泊出停車位請求后，根據障礙物探測單元所獲取的障礙物信息計算出障礙物與車輛之間的相對位置關系，并結合車輛的最小轉彎半徑、車位信息、車輛尺寸計算出車輛是否能通過轉向避開該障礙物，若能，則規劃出行駛路徑，并發出控制指令；若不能，則退出系統，并給出提示信息，泊車控制器分別與障礙物探測單元、攝像單元、遙控器連接；

泊車執行單元，基于所述泊車控制器發出的控制指令根據所規劃出的行駛路徑控制車輛泊入或泊出停車位，該泊車執行單元與泊車控制器連接。

所述泊車控制器還用于根據車輛左右側的障礙物信息計算出左右側的障礙物與車輛之間的距離d，若距離d小于預設距離dx,則認為車位太窄，車門無法正常打開，并提示駕駛員使用遙控泊車系統的自動泊出功能。

所述障礙物探測單元包括12個超聲波傳感器，分別安裝在車輛的前部和后部，其中，安裝在車輛前部的超聲波傳感器用于探測車輛前方的障礙物，安裝在車輛后部的超聲波傳感器用于探測車輛后方的障礙物，12個超聲波傳感器共同用于探測車輛左側以及右側的障礙物。

所述攝像單元包括四個攝像頭，分別安裝在車輛的前部、后部、左側以及右側。

本發明所述的一種遙控泊車方法，采用如本發明所述的遙控泊車系統，其方法包括以下步驟：

步驟一、通過遙控器發送車輛泊入或泊出停車位請求；

步驟二、利用障礙物探測單元實時獲取車輛四周的障礙物信息，利用攝像單元實時獲取車位信息；

步驟三、泊車控制器在接收到遙控器所發出的車輛泊入或泊出停車位請求后，根據障礙物探測單元所獲取的障礙物信息計算出障礙物與車輛之間的相對位置關系，并結合車輛的最小轉彎半徑、車位信息、車輛尺寸計算出車輛是否能通過轉向避開該障礙物，若能，則規劃出行駛路徑，并發出控制指令；若不能，則退出系統，并給出提示信息；

步驟四、泊車執行單元基于控制指令根據所規劃出的行駛路徑控制車輛泊入或泊出停車位。

所述步驟一中，所述車輛泊入請求分為車頭泊入模式和車尾泊入模式；

若選擇車頭泊入模式時，在執行所述步驟一之前，將車頭大致對準停車位；

若選擇車尾泊入模式時，在執行所述步驟一之前，將車尾大致對準停車位。

所述步驟三中，根據障礙物探測單元所獲取的障礙物信息計算出障礙物與車輛之間的相對位置關系，具體為：

利用相鄰的兩個超聲波傳感器所獲得的障礙物的距離，以及這兩個超聲波傳感器在車輛上的安裝位置，通過三角定位算法計算出該障礙物的坐標。

通過計算車輛的行駛軌跡得出碰撞區域與非碰撞區域；

φo為方向盤轉動至某個角度位置時，車輛外側前轉向輪的轉向角度，r_outer為此時車輛外側的轉彎半徑；

фi為方向盤轉動至某個角度位置時，車輛內側前轉向輪的轉向角度，r_stick_f為此時車輛內側的轉彎半徑；

當車輛方向盤轉到某個角度位置，并且保持低速前行時，r_outer與r_stick_f包圍所形成的區域為車輛正向碰撞區域，即surface碰撞區；當車輛方向盤轉到某個角度位置時，車輛轉彎內側后輪前行的軌跡與r_stick_f包圍所形成的區域為車輛的內側碰撞區域，即inner碰撞區；除surface碰撞區以及inner碰撞區以外的區域均為非碰撞區域；

在車輛進行軌跡規劃時，若障礙物的坐標位于非碰撞區域內，或障礙物的坐標位于碰撞區域內，但車輛能通過轉向避開障礙物，則通過遙控泊車系統控制車輛自動泊車；若障礙物的坐標位于碰撞區域內，且車輛無法通過轉向避開障礙物，則遙控泊車系統退出，提示由駕駛員進行操作。

當駕駛員在泊車前已判斷出車位過窄，則駕駛員先將車輛對準車位后下車，再利用遙控泊車系統將車輛泊入車位；

當駕駛員在泊入車位前未判斷出車位過窄，并將車輛泊入車位后，且所述泊車控制器根據車輛左右側的障礙物信息計算出左右側的障礙物與車輛之間的距離d小于預設距離dx時,則認為車位太窄，車門無法正常打開，并提示駕駛員使用自動泊出功能，駕駛員利用遙控泊車系統將車輛先泊出車位后再下車，再利用遙控泊車系統的自動泊入功能將車輛泊入車位。

本發明的有益效果：

（1）當系統探測到有障礙物時，首先判斷是否能通過轉向來避讓障礙物，若能，則規劃出行駛路徑，并發出控制指令；若不能，才會退出系統；

（2）當泊車位很狹窄時，泊車完成后，駕駛員無法順利的打開車門從車內出來的情況下，系統能夠提示駕駛員使用遙控泊車系統，將車輛駛出車位，駕駛員下車后，再次使用遙控泊車系統讓車輛自動泊入車位；當駕駛員已經判斷出車位過窄時，可以將車輛對準車位后，下車，在車外使用遙控泊車系統將車輛泊入車位；從而很好地解決了車位過窄，泊車完成后駕駛員無法上下車輛的問題，大大提升了駕駛體驗。

附圖說明

圖1為本發明的原理框圖；

圖2為本發明采用車頭泊入模式的示意圖；

圖3為本發明采用車尾泊入模式的示意圖；

圖4為本發明流程圖；

圖5為本發明中計算障礙物坐標的原理圖；

圖6為本發明中計算出碰撞區域和非碰撞區域的原理圖；

圖中：1、障礙物探測單元，2、遙控器，3、攝像單元，4、泊車控制器，5、泊車執行單元,6、停車位。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明作進一步說明。

如圖1所示的遙控泊車系統，包括遙控器2、障礙物探測單元1、攝像單元3、泊車控制器4和泊車執行單元5。遙控器2通過藍牙與泊車控制器4無線連接，障礙物探測單元1、攝像單元3分別與泊車控制器4連接，泊車控制器4與泊車執行單元5。其中：泊車執行單元5包括電動助力轉向系統、發動機管理系統、制動系統、電子換擋系統，分別用于實現泊車過程中對車輛的轉向控制、油門控制、制動和駐車控制、自動換擋控制。遙控器2用于發送車輛泊入或泊出停車位請求。

障礙物探測單元1用于獲取車輛四周的障礙物信息。

攝像單元3用于獲取停車位信息。

泊車控制器4用于在接收到遙控器2所發出的車輛泊入或泊出停車位請求后，根據障礙物探測單元1所獲取的障礙物信息計算出障礙物與車輛之間的相對位置關系，并結合車輛的最小轉彎半徑、車位信息、車輛尺寸計算出車輛是否能通過轉向避開該障礙物，若能，則規劃出行駛路徑，并發出控制指令；若不能，則退出系統，并給出提示信息。

泊車執行單元5基于所述泊車控制器4所發出的控制指令根據所規劃出的行駛路徑控制車輛泊入或泊出停車位。

本發明中，所述泊車控制器4還用于根據車輛左右側的障礙物信息計算出左右側的障礙物與車輛之間的距離d，若距離d小于預設距離dx,則表示車輛無法正常打開車門，并提示駕駛員使用遙控泊車系統的自動泊出功能。

本發明中，所述障礙物探測單元1包括12個超聲波傳感器，分別安裝在車輛的前部和后部，其中，安裝在車輛前部的超聲波傳感器用于探測車輛前方的障礙物，安裝在車輛后部的超聲波傳感器用于探測車輛后方的障礙物，12個超聲波傳感器共同用于探測車輛左側以及右側的障礙物。

本發明中，所述攝像單元3包括四個攝像頭，分別安裝在車輛的前部、后部、左側以及右側。

如圖4所示，本發明所述的遙控泊車方法，采用如本發明所述的遙控泊車系統，其方法包括以下步驟：

步驟一、通過遙控器2發送車輛泊入或泊出停車位請求。

步驟二、利用障礙物探測單元1實時獲取車輛四周的障礙物信息，利用攝像單元3實時獲取車位信息。

步驟三、泊車控制器4在接收到遙控器2所發出的車輛泊入或泊出停車位請求后，根據障礙物探測單元1所獲取的障礙物信息計算出障礙物與車輛之間的相對位置關系，并結合車輛的最小轉彎半徑、車位信息、車輛尺寸計算出車輛是否能通過轉向避開該障礙物，若能，則規劃出行駛路徑，并發出控制指令；若不能，則退出系統，并給出提示信息。

步驟四、泊車執行單元5基于控制指令根據所規劃出的行駛路徑控制車輛泊入或泊出停車位。

如圖2和圖3所示，所述步驟一中，所述車輛泊入請求分為車頭泊入模式和車尾泊入模式；若選擇車頭泊入模式時，在執行所述步驟一之前，將車頭大致對準停車位6。若選擇車尾泊入模式時，在執行所述步驟一之前，將車尾大致對準停車位6。

本發明中，所述步驟三中，根據障礙物探測單元1所獲取的障礙物信息計算出障礙物與車輛之間的相對位置關系，具體為：利用相鄰的兩個超聲波傳感器所獲得的障礙物的距離，以及這兩個超聲波傳感器在車輛上的安裝位置，通過三角定位算法計算出該障礙物的坐標。如圖5所示，以下以實例對本發明進行說明：a、b、c、d四個區域依次為從左到右四個超聲波傳感器s1、s2、s3、s4的探測范圍，ab表示超聲波傳感器s1、s2的探測重疊區域。bc表示超聲波傳感器s2、s3的探測重疊區域。cd表示超聲波傳感器s3、s4的探測重疊區域。障礙物aobj為車輛前方障礙物，其坐標area(x,y),可由超聲波傳感器s2、超聲波傳感器s3實測距離ds2_a、ds3_a，以及超聲波傳感器s2的安裝位置s2（x2,y2,angle2）、超聲波傳感器s3的安裝位置s3（x3,y3,angle3）算出。由此，再結合車輛的最小轉彎半徑（即車輛方向盤轉到極限位置時，車輛外側轉向輪滾過的軌跡圓半徑）和車位信息計算出車輛的行駛軌跡，以避開障礙物駛入或駛出車位。

如圖6所示，通過計算車輛行駛軌跡，可以得出碰撞區域與非碰撞區域。

φo為方向盤轉動至某個角度位置時，車輛外側轉向輪（前輪）的轉向角度，r_outer為此時車輛外側的轉彎半徑。фi為方向盤轉動至某個角度位置時，車輛內側轉向輪（前輪）的轉向角度，r_stick_f為此時車輛內側的轉彎半徑。當車輛方向盤轉到某個角度位置，并且保持低速前行時，r_outer與r_stick_f包圍所形成的區域為車輛正向碰撞區域，即surface碰撞區。當車輛方向盤轉到某個角度位置時，車輛轉彎內側后輪前行的軌跡與r_stick_f包圍所形成的區域為車輛的內側碰撞區域，即inner碰撞區。除surface碰撞區以及inner碰撞區以外的區域均為非碰撞區域。在車輛進行軌跡規劃時，若障礙物的坐標位于非碰撞區域內，或障礙物的坐標位于碰撞區域內，但車輛能通過轉向避開障礙物，則通過遙控泊車系統控制車輛自動泊車；若障礙物的坐標位于碰撞區域內，且車輛無法通過轉向避開障礙物，則遙控泊車系統退出，提示由駕駛員進行操作。

如圖4所示，當駕駛員在泊車前已判斷出車位過窄，則駕駛員先將車輛對準車位后下車，再利用遙控泊車系統的自動泊入功能將車輛泊入車位。當駕駛員在泊入車位前未判斷出車位過窄，并將車輛泊入車位后，且所述泊車控制器根據車輛左右側的障礙物信息計算出左右側的障礙物與車輛之間的距離d小于預設距離dx時,則認為車位太窄，車門無法正常打開，并提示駕駛員使用遙控泊車系統的自動泊出功能，駕駛員利用遙控泊車系統的自動泊出功能將車輛先泊出車位后再下車，再利用遙控泊車系統的自動泊入功能將車輛泊入車位。

在遙控泊車入位、出位過程中，駕駛員需要在車外觀察周邊環境，在任何情況下，駕駛員都可以通過遙控器2發送泊車終止指令，當泊車控制器4接收到泊車終止指令后，回發送指令給對應的執行單元，將車輛駐車。此時，泊車過程終止。