一種自動泊車過程中車身航向角的計算系統及方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及自動泊車技術領域，尤其涉及一種自動泊車過程中車身航向角的計算 系統及方法。
【背景技術】
[0002] 隨著汽車保有量的不斷增加，泊車難題越來越受到人們關注，自動泊車系統的出 現解決了日益困擾車主的泊車難題。車身航向角檢測是自動泊車系統的一個重要環節，自 動泊車系統中的智能算法都是依據汽車航向角來制定的，而現有自動泊車系統的路徑規劃 都假定汽車初始航向角為0°，以此來制定泊車路徑中每一步的行駛距離，使汽車最終泊車 入位時車身平行于車位線，但在實際交通狀況下，由于駕駛員操縱、實際路況以及其他不可 預估因素均可能造成車身初始航向角不為0°，此時將對實際泊車效果產生較大影響。精確 的車身航向角計算不僅有助于駕駛員實時了解當前的車身姿態情況，還能為自動泊車系統 路徑規劃的庫內調整階段提供準確的車身航向角，改善泊車效果。
[0003] 現有自動泊車系統中車身姿態檢測方法大多是依靠超聲波探測技術和機器視覺 技術，其中機器視覺技術的應用更為廣泛。超聲波探測器的應用是在汽車尾部安裝2~4 個超聲波傳感器探測與后車距離，通過監測幾個超聲波傳感器探測的探測距離是否相同來 判斷車身姿態，但超聲波探測器在應用上存在著一些不足，尤其是超聲波的散射、反射問題 比較嚴重，在汽車的前后端圓角處存在接收不到回波的現象；機器視覺技術的應用是通過 內置算法結合汽車尾部的攝像頭來匹配車位線，以此調整車身姿態，但此方法只適用于垂 直泊車。
【發明內容】
[0004] 針對現有技術中存在不足，本發明提供了一種自動泊車過程中車身航向角的計算 系統及方法，幫助駕駛員實時了解當前的車身姿態情況，為自動泊車系統路徑規劃的調整 階段提供準確的車身航向角，改善泊車效果。
[0005] 本發明是通過以下技術手段實現上述技術目的的。
[0006] -種自動泊車過程中車身航向角的計算系統，包括傳感器模塊、數據處理模塊、單 片機MCU、電源模塊以及顯示屏；
[0007] 所述電源模塊分別與傳感器模塊、數據處理模塊、單片機MCU均相連，用于為傳感 器模塊、數據處理模塊和單片機模塊提供電源；
[0008] 所述傳感器模塊包括超聲波傳感器、輪速傳感器和方向盤轉角傳感器，與數據處 理模塊連接，所述超聲波傳感器用于采集汽車與側方車位內已停放車輛的距離信息；所述 輪速傳感器用于采集車輪的輪速脈沖信號；所述方向盤轉角傳感器用于采集汽車的方向盤 轉角信息；
[0009] 所述數據處理模塊連接單片機MCU，用于接收傳感器模塊傳送的信息，實現對超聲 波傳感器所采集距離信息的篩選、輪速傳感器所采集輪速脈沖信號的累加、方向盤轉角傳 感器所采集的方向盤轉角信息的轉換，并最終將有效信息傳送給單片機MCU ;
[0010] 所述單片機MCU連接顯示屏，用于接受數據處理模塊傳送的有效信息，計算得出 汽車的實時車身航向角，并輸出至顯示屏。
[0011] 進一步的，所述超聲波傳感器為四個，且車身兩側各分布有兩個；所述輪速傳感器 為兩個，且安裝在主減速器上；所述方向盤轉角傳感器為一個，且安裝在方向盤下方的轉向 柱內。
[0012] 進一步的，分布于車身同側的所述兩個超聲波傳感器為相互間隔且布置高度相 同。
[0013] 一種自動泊車過程中車身航向角的計算方法，包括如下步驟：
[0014] (1)尋庫階段，啟動電源，汽車開始尋庫，傳感器模塊中的超聲波傳感器在線采集 汽車與側方車位內已停放車輛的距離信息，并將信息傳遞給數據處理模塊；
[0015] (2)數據處理模塊對所采集到的距離信息進行篩選，并將信息傳遞給單片機MCU ; 單片機MCU計算后得到尋庫過程中的車身航向角啊，并輸出在顯示屏上；
[0016] ⑶倒庫階段，輪速傳感器采集左后輪和右后輪的輪速脈沖信號，方向盤轉角傳感 器采集方向盤轉角信息；數據處理模塊對輪速傳感器采集的輪速脈沖信息進行累加，對方 向盤轉角傳感器采集的方向盤轉角信息進行轉換，并將信息傳遞給單片機MCU ;單片機MCU 計算后得到倒庫過程中的車身航向變化角吣：
[0017] (4)結合尋庫階段和倒庫階段車身航向角^^和明，可得出自動泊車過程中的車身 航向角Φ，并將其輸出顯示在顯示屏上。
[0018] 進一步的，所述步驟（2)中數據處理模塊對所采集到的距離信息進行篩選的過程 為：
[0019] 若k-bx|彡lm，則刪除該組數值；其中，（ax，b x)為車身同側的兩個超聲波傳感器 采集的本車與側方車位內已停放車輛的一組距離信息。
[0020] 進一步的，所述步驟（2)中尋庫過程的車身航向角4Pl計算過程為：將單片機MCU 接收數據處理模塊所傳送的距離信息（?, bj計算平均值后得到距離參數（av，bv)，其中，
【主權項】
1. 一種自動泊車過程中車身航向角的計算系統，其特征在于，包括傳感器模塊、數據處 理模塊、單片機MCU、電源模塊以及顯示屏； 所述電源模塊分別與傳感器模塊、數據處理模塊、單片機MCU均相連，用于為傳感器模 塊、數據處理模塊和單片機模塊提供電源； 所述傳感器模塊包括超聲波傳感器、輪速傳感器和方向盤轉角傳感器，與數據處理模 塊連接，所述超聲波傳感器用于采集汽車與側方車位內已停放車輛的距離信息；所述輪速 傳感器用于采集車輪的輪速脈沖信號；所述方向盤轉角傳感器用于采集汽車的方向盤轉角 信息； 所述數據處理模塊連接單片機MCU，用于接收傳感器模塊傳送的信息，實現對超聲波傳 感器所采集距離信息的篩選、輪速傳感器所采集輪速脈沖信號的累加、方向盤轉角傳感器 所采集的方向盤轉角信息的轉換，并最終將有效信息傳送給單片機MCU; 所述單片機MCU連接顯示屏，用于接受數據處理模塊傳送的有效信息，計算得出汽車 的實時車身航向角，并輸出至顯示屏。
2. 根據權利要求1所述的ー種自動泊車過程中車身航向角的計算系統，其特征在干， 所述超聲波傳感器為四個，且車身兩側各分布有兩個；所述輪速傳感器為兩個，且安裝在主 減速器上；所述方向盤轉角傳感器為ー個，且安裝在方向盤下方的轉向柱內。
3. 根據權利要求1或2所述的ー種自動泊車過程中車身航向角的計算系統，其特征在 于，分布于車身同側的所述兩個超聲波傳感器為相互間隔且布置高度相同。
4. 根據權利要求1所述的ー種自動泊車過程中車身航向角的計算系統，其特征在干， 所述單片機MCU采用英飛凌公司的增強型單片機XC866。
5. -種自動泊車過程中車身航向角的計算方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 尋庫階段，啟動電源，汽車開始尋庫，傳感器模塊中的超聲波傳感器在線采集汽車 與側方車位內已停放車輛的距離信息，并將信息傳遞給數據處理模塊； (2) 數據處理模塊對所采集到的距離信息進行篩選，并將信息傳遞給單片機MCU;單片 機MCU計算后得到尋庫過程中的車身航向角％，并輸出在顯示屏上； (3) 倒庫階段，輪速傳感器采集左后輪和右后輪的輪速脈沖信號，方向盤轉角傳感器采 集方向盤轉角信息；數據處理模塊對輪速傳感器采集的輪速脈沖信息進行累加，對方向盤 轉角傳感器采集的方向盤轉角信息進行轉換，并將信息傳遞給單片機MCU;單片機MCU計算 后得到倒庫過程中的車身航向變化角明； (4) 結合尋庫階段和倒庫階段車身航向角4Pi和(62，可得出自動泊車過程中的車身航向 角1P，并將其輸出顯示在顯示屏上。
6. 根據權利要求5所述的ー種自動泊車過程中車身航向角的計算方法，其特征在干， 所述步驟（2)中數據處理模塊對所采集到的距離信息進行篩選的過程為： 若|ax_bx|彡lm，則刪除該組數值；其中，（ax，bx)為車身同側的兩個超聲波傳感器采集 的本車與側方車位內已停放車輛的一組距離信息。
7. 根據權利要求5所述的ー種自動泊車過程中車身航向角的計算方法，其特征 在于，所述步驟⑵中尋庫過程的車身航向角％.計算過程為：將單片機MCU接收數 據處理模塊所傳送的距離信息（a。bj計算平均值后得到距離參數（av，bv)，其中，
其中S為車身同側的兩個 超聲波傳感器的相隔距離。
8. 根據權利要求5所述的ー種自動泊車過程中車身航向角的計算方法，其特征在干， 所述步驟（3)中倒庫階段的車身航向角，計算過程為： 設汽車倒庫階段每隔時間t汽車航向角變化Aめ，汽車運動距離為1，數據處理模塊利 用汽車的固有轉向比K將方向盤轉角傳感器測到的方向盤轉角0」轉換為車輪轉角小」，
9. 根據權利要求5所述的ー種自動泊車過程中車身航向角的計算方法，其特征在干， 所述步驟（4)中自動泊車過程中的車身航向角P= % +奶。
【專利摘要】本發明涉及自動泊車技術領域，提供了一種自動泊車過程中車身航向角的計算系統及方法，包括傳感器模塊、數據處理模塊、單片機MCU、電源模塊以及顯示屏；電源模塊分別與傳感器模塊、數據處理模塊、單片機MCU均相連，用于為其他各模塊提供電源；傳感器模塊與數據處理模塊連接，用于采集信息，并將距離信息傳送給數據處理模塊，數據處理模塊連接單片機MCU，用于處理傳感器模塊傳送的信息，并最終將有效信息傳送給單片機MCU；單片機MCU計算得出汽車的實時車身航向角，并輸出至顯示屏。該計算處理過程簡潔，實時性強，能夠有效提高車身航向角的檢測精度，可有效幫助駕駛員了解當前車身姿態情況，以更好的利于泊車，改善泊車效果。
【IPC分類】B62D15-02, B60Q9-00
【公開號】CN104627068
【申請號】CN201510040619
【發明人】李臣旭, 江浩斌, 馬世典, 吳狄, 沈崢楠
【申請人】江蘇大學
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年1月27日