一种全景融合自动泊车系统及方法与流程

本发明涉及车辆控制技术领域，特别是涉及一种全景融合自动泊车系统及方法。

背景技术

近年来随着生活水平的提高，汽车己经进入千家万户，在汽车泊车时存在一些障碍物或空间窄小时难免会发生一些碰撞为使用者带来不必要麻烦。目前市面上开发了常见的自动泊车系统大体上有两种环境识别模式:一种是图像识别模式，即通过多个摄像头来探测车位和障碍物；另一种是雷达识别模式，即采用安装在前后保险杠上的超声波雷达探头来探测车位和障碍物；两种方案都将识别到的数据传输到泊车控制器((apaecu)，再由泊车控制器计算出合理的泊车路径，并发出执行指令，由执行机构执行自动泊车，直到车辆自动泊车入位。由于单一传感器识别模式只能提供环境的一部分信息，所以对于某些特殊工况存在一些缺陷。基于图像识别的自动泊车系统采用摄像头进行数据采集，其缺陷在于要克服图像的大范围拼接问题，图像处理技术对障碍物距离的判定不精准，容易出现漏识别和误识别的情况。基于雷达识别的自动泊车系统依靠超声波雷达来探测物体，由于超声波雷达本身的探测局限性，使得自动泊车系统对于一些特殊工况存在一些不足。

因此，上述单一传感器识别模式的自动驾驶方案并不能从本质上规避上述工况的风险，而且，单一传感器识别模式的两种方案的应用都有各自的局限性，停车场景不多，车位识别精度低、泊车可靠性相对较低，因此，进而影响驾驶员使用的便利性和舒适性。

技术实现要素：

本发明的一个目的是要提供一种全景融合自动泊车系统，克服上述技术缺陷，以实现自动泊车。

本发明的进一步地一个目的是要提供一种全景融合自动泊车系统，结合结合摄像头和超声波雷达各自的优点，提高车位的精度，提高泊车的可靠度，增加场景的应用。

特别地，本发明提供了一种全景融合自动泊车系统，其包括：信息采集模块、泊车控制器、车辆控制模块；

所述信息采集模块包括布置于车辆四周的多个超声波雷达探测器和多个摄像探头，所述超声波雷达探测器用于采集车辆与周围障碍物的距离数据，并将所述距离数据传送至所述泊车控制器，所述摄像探头用于采集所述车辆周围的图像信息，并将所述图像信息传送至所述泊车控制器；

所述泊车控制器，用于接收所述距离数据和所述图像信息，结合自车信息获取泊车位，对车位进行冗余识别，并实时规划纠正泊车路径，发送控制指令控制车辆控制模块按照所述泊车路径行驶，进行泊车；

所述车辆控制模块包括汽车电子稳定系统、电子助力转向系统以及自动变速箱控制单元或者电动汽车整车控制器，用于接收所述控制指令并对车辆进行转向、变速、刹车、驻车控制，使车辆按照所述泊车路径行驶，完成泊车。

可选地，所述泊车控制器配置为接收所述距离数据和所述图像信息，结合自车当前行驶速度以及从转向系统得到的车辆当前前轮偏角，计算出自车当前的理论车身姿态，并计算周围存在的车位的大小和类型，与车身大小进行对比分析，判断车位类型，规划所述泊车路径，发送所述控制指令控制所述车辆控制模块按照所述泊车路径行驶，进行泊车。

可选地，所述泊车控制器配置为：

通过超声波测距原理，扫描判断车位空间大小是否足够车辆停入；通过所述图像信息识别车位线或识别物体之间的距离，来判断车位是否满足泊车条件；结合所述距离数据和所述图像信息判断车位的信息，对车位进行综合判断。

可选地，在泊车时所述泊车控制器配置为根据自车车速、超声波雷达探测到的两侧车辆距离和摄像头识别到的后方障碍物距离，对所述泊车路径进行实时更新纠正。

可选地，在泊车时，所述泊车控制器配置为根据所述距离数据和所述图像信息确定障碍物及泊车位与车辆的相对位置，并通过车速和车身的横摆角度计算出车辆行进的轨迹和车身姿态，定位车辆对于泊车位和障碍物之间的相对位置。

可选地，在泊车过程中，所述泊车控制器配置为，当遇到所述泊车路径不可行时，重新规划路径；当选定的泊车位不可行时，重新进行车位选择。

可选地，所述泊车控制器还配置为在接收所述超声波雷达探测器和/或所述摄像探头在识别到后方出现高低不平或有忽然窜出的障碍物时发出紧急制动的控制指令。

本发明还提供了一种全景融合自动泊车方法，包括以下步骤：

激活全景融合自动泊车系统，搜索车位；

结合测得的距离数据和图像信息，判断车位类型；

根据测到的距离数据和图像信息，规划并动态调整车辆的泊车路径；

通过汽车电子稳定系统控制车辆的行驶、制动和速度，通过电子助力转向系统控制车辆的转向，通过自动变速箱控制单元或者电动汽车整车控制器控制车辆的档位，使所述车辆按照所述泊车路径行驶，进行泊车。

可选地，在泊车过程中，所述超声波雷达探测器和/或所述摄像探头识别到车辆所处位置有危险情况时，或驾驶员介入了方向盘控制时，所述全景融合自动泊车系统中止激活。

可选地，在泊车过程中，所述全景融合自动泊车系统配置有为舒适性刹停模式和紧急刹停模式。

本发明提供的一种全景融合自动泊车系统，泊车控制器中将超声波雷达与摄像头所采集的信息进行计算，二者优势互补，极大丰富了所识别的环境系统数据库，增强了自动泊车系统对真实环境的感知能力，克服了图像处理技术障碍物识别不准确和超声波传感器不能探测只有车位线的泊车位等问题。

本发明的一种全景融合自动泊车系统，泊车控制器控制车辆控制模块实现自动泊车功能，采用多传感器识别模式，进而得到更加丰富准确的环境信息，增强系统的稳健性，保证驾驶员使用的便利性和舒适性。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明的一种全景融合自动泊车系统的结构框架示意图；

图2是根据本发明的一种全景融合自动泊车方法的流程示意图。

其中，1、信息采集模块，11、倒车雷达，12、侧面雷达，13、摄像探头；

2、泊车控制器，21、微控制单元，22、传感器接受发送单元，23、功率调节单元，24、led驱动单元，25、控制模块驱动单元，26、报警单元；

3、车辆控制模块；

4、显示装置。

具体实施方式

图1是根据本发明的一种全景融合自动泊车系统的结构框架示意图。图2是根据本发明的一种全景融合自动泊车方法的流程示意图。下面结合图1-图2对本发明提供的一种全景融合自动泊车系统进行详细说明。

具体地，本发明提供的一种全景融合自动泊车系统，一般性地，可以包括信息采集模块1、泊车控制器2和车辆控制模块3。信息采集模块1包括布置于车辆四周的多个超声波雷达探测器(11、12)和多个摄像探头13。超声波雷达探测器(11、12)用于采集车辆与周围障碍物的距离数据。摄像探头13用于采集车辆周围的图像信息。通过硬线传输将距离数据传送至泊车控制器2，通过lvds传输将图像信息传输至泊车控制器2。泊车控制器2用于接收距离数据和图像信息，并结合自车信息获取泊车位、并对车位进行冗余识别、及实时规划纠正泊车路径，发送控制指令控制车辆控制模块3按照泊车路径行驶，以进行泊车。车辆控制模块3包括汽车电子稳定系统(简称esc系统)、电子助力转向系统(简称eps系统)、自动变速箱控制单元(简称tcu)或者电动汽车整车控制器(简称vcu)，用于接收控制指令并对车辆进行转向、变速、刹车、驻车控制，以实现车辆按照泊车路径行驶，完成泊车。

具体地，泊车控制器2包括有微控制单元21、传感器接收发送单元22，功率调节单元23、led驱动单元24、控制模块驱动单元25和报警单元26。其中微控制单元21用于结合自车信息获取泊车位、并对车位进行冗余识别、及实时规划纠正泊车路径。传感器接收发送单元22用于接收发送距离数据和图像信息。功率调节单元23用于全景融合自动泊车系统的激活关闭。led驱动单元24用于显示全景融合自动泊车系统的工作状态。控制模块驱动单元25用于与车辆控制模块3进行交互作用，以发送控制指令控制车辆控制模块3按照泊车路径行驶以进行泊车。报警单元26用于在特定情况下的报警警示。

具体地，泊车控制器2接收距离数据和图像信息，结合自车当前行驶速度以及从转向系统得到的车辆当前前轮偏角，计算出自车当前的理论车身姿态，并计算周围存在的空位的大小和类型，并与车身大小进行对比分析，判断是垂直、平行车位、斜向车位还是有车位线的车位，规划泊车路径控制驾驶控制模块进行泊车；获取泊车位时，泊车控制器融合距离数据和图像信息计算车辆两侧的障碍物距车身的横向距离，横向距离大于第一阈值时对自车当前的车速进行积分，其中第一阈值是车身宽度加上车辆在转弯时所需宽度，只有横向距离大于第一阈值才具备泊车条件，获取空位的长度，空位的长度大于第二阈值时，即成功获取泊车位，其中第二阈值是车身长度加上车辆在转弯时所需长度，只有空位的长度大于第二阈值才具备泊车条件。

其工作原理为：在探测得到道路两侧的有效车位后，便可以开始进行泊车。在自动泊车过程中无需驾驶员操控方向盘和档位，由自动泊车辅助系统来控制转向(eps)及档位(tcu)的切换，并按照计算好的行驶路线驶入泊车位。在倒车过程中还将用到8个泊车传感器和4个侧面传感器来监控制距离。esc系统会控制车速及泊车的距离，提供舒适性刹停和紧急刹停。舒适性刹停功能可以给驾驶员较为平缓的刹车感觉，泊车紧急刹停功能又可以帮助驾驶员在突然出现的碍障前，紧急制动，进一步减少了碰撞的风险。当泊车过程结束后，显示设备会提示自动泊车辅助已完成。如果在自动泊车过程中识别到车辆所处位置有危险情况，或驾驶员介入了方向盘控制，自动泊车就会中止。

本发明提供的全景融合自动泊车系统，其包括的自动泊车内容有：水平泊入车位、垂直泊入车位、斜向泊入车位、水平泊出车位、垂直泊出车位。

全景融合自动泊车系统(简称apa系统)与eps系统通讯的作用是实现apa对转向系统的控制。通过apa与eps的握手验证后，apa发送转向角度、转向角速度信息，eps根据转向信息执行转向动作。全景融合自动泊车系统同时根据eps发出的转角信号进行路线计算，获得实际路线与规划路线进行对比与纠偏。

全景融合自动泊车系统与esc系统通讯的作用是实现车辆的纵向控制。通过apa与esc的握手验证后，apa发送目标距离和目标速度或发送加速度和减速度信息，esc根据纵向控制信息执行相应动作。全景融合自动泊车系统同时根据esc发出的轮速信息计算本车行驶的距离，获得实际路线与规划路线进行对比与纠偏。

全景融合自动泊车系统通过超声波探测的距离信息，通过esc进行刹停，然后根据路径规划来切换档位。一般的，apa通过esc系统控制tcu或vcu执行换挡。

在泊车时泊车控制器根据自车车速、超声波雷达探测到的两侧车辆距离和摄像头识别到的后方障碍物距离，对通过车速和车身的横摆角度计算出车辆行进的轨迹和车身姿态，定位车辆对于泊车位和障碍物之间的相对位置，对泊车路径进行实时更新纠正。泊车控制器在接收超声波雷达探测器和/或摄像探头在识别到后方出现高低不平或有忽然窜出的障碍物时发出紧急制动的控制指令，并根据最小距离提供报警警示。当泊车路径不可行时，泊车控制器重新规划路径；或者选定的泊车位不可行时，重新进行车位选择。

在一具体实施例中，在驾驶员需要泊车时，驾驶员确认泊车，布置在车辆四周的多个超声波雷达探测器探测车辆与周围障碍物的距离，进行泊车位识别是平行车位还是垂直车位，在探测到空位时进行初步规划泊车轨迹。其中，布置于车辆四周的超声波雷达的数量为12个分别设置在车辆前后保险杠和、车辆的左后视镜上、车辆的右后视镜上，超声波雷达是起到探测车辆周围障碍物距离，要实现车辆各个角度的测量，只要本技术领域人员认为最佳位置都可以设置超声波雷达来增加障碍物的检测，其数量也可以减少或增加。在确认泊车空位时，泊车控制器接合距离数据和图像信息计算车辆两侧的障碍物距车身的横向距离，横向距离大于第一阈值时对自车当前的车速进行积分，获取空位的长度，空位的长度大于第二阈值时，即成功获取泊车位，只有横向距离大于第一阈值和空位的长度大于第二阈值才具备泊车条件；其中图像信息使用摄像头采取，摄像头分别设置在头分别设置于车辆的进气格栅上、车辆的左后视镜上、车辆的右后视镜上和车辆的后备箱的外侧底部，摄像头是进行对车辆360度环视作用，只要本技术领域人员认为最佳位置都可以设置摄像头来增加对车辆的环视检测，其数量也可以减少或增加。在确认泊车空位后泊车控制器通过距离数据、图像信息和对自车姿态、自车相对空位位置、车速、前轮转角度进行实时更新泊车路径，同时泊车控制器控制esc系统、eps系统、tcu或者vcu，用于接收控制指令并对车辆进行转向、变速、刹车、驻车控制，以实现车辆按照泊车路径行驶，完成泊车。在泊车控制器接收超声波雷达探测车辆与周围障碍物的最小距离数据和摄像探头采集车辆周围的最小距离图像信息或识别到后方出现高低不平或有忽然窜出的小障碍物(宠物、小孩等)时，泊车控制器会发出指令给电子刹车系统，立即启动紧急制动，保证行车安全，同时通过报警模块显示屏标注障碍物或/和声音进行警示。

当泊车是遇到新探测到障碍物时会根据空间大小判断空位是否符合泊车条件，当条件符合时进行泊车，当泊车条件不可行时，所述泊车控制器重新规划路径；或者选定的泊车位不可行时，重新进行车位选择。

在具体的一个实施例中，泊车控制器2搜索车位包括以下步骤：通过超声波测距原理，扫描判断车位空间大小是否足够车辆停入；通过所述图像信息识别车位线或识别物体之间的距离，来判断车位是否满足泊车条件；结合所述距离数据和所述图像信息判断车位的信息，对车位进行综合判断。

本发明还提供了一种全景融合自动泊车方法，如图2所示，包括以下步骤：

s1，激活全景融合自动泊车系统，搜索车位；

s2，结合测得的距离数据和图像信息，判断车位类型；

s3，根据测到的距离数据和图像信息，动态调整车辆的泊车路径；

s4，通过汽车电子稳定系统控制车辆的行驶、制动和速度；通过电子助力转向系统控制车辆的转向；通过自动变速箱控制单元或者电动汽车整车控制器控制车辆的档位。

具体地，在泊车过程中，超声波雷达探测器(11、12)和/或摄像探头13识别到车辆所处位置有危险情况，或驾驶员介入了方向盘控制，全景融合自动泊车系统中止激活。在泊车过程中，全景融合自动泊车系统配置有为舒适性刹停模式和紧急刹停模式。舒适性刹停模式下，esc系统会控制车速缓慢下降及泊车的距离，以提供一种舒适性的刹停，可以给驾驶员较为平缓的刹车感觉。紧急刹停模式下，esc系统在遇见突发状况，比如识别到后方出现高低不平或有忽然窜出的小障碍物(宠物、小孩等)时，会控制车速紧急减速、紧急制动，以进一步减少了碰撞的风险。

本发明提供的一种全景融合自动泊车系统，泊车控制器中将超声波雷达与摄像头所采集的信息进行计算，二者优势互补，极大丰富了所识别的环境系统数据库，增强了自动泊车系统对真实环境的感知能力，克服了图像处理技术障碍物识别不准确和超声波传感器不能探测只有车位线的泊车位等问题。

本发明的一种全景融合自动泊车系统，泊车控制器控制车辆控制模块实现自动泊车功能，采用多传感器识别模式，进而得到更加丰富准确的环境信息，增强系统的稳健性，保证驾驶员使用的便利性和舒适性。

发明的一种全景融合自动泊车系统同时采集摄像头和超声波雷达的信息，对车位进行冗余识别，从而识别更多场景的车位，且提高识别的精度。采用1个控制器+12个超声波传感器+4个摄像头组成。结合摄像头和超声波雷达各自的优点，提高车位的精度，提高泊车的可靠度，增加场景的应用。发明的一种全景融合自动泊车系统把两种方案的控制器整合成一个控制器，减少一个控制器的布置空间，减少成本。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。