CN101281037A - 自动停车装置 - Google Patents

Abstract

一种自动停车装置，其本体可装设于车体上，该本体包括：一车体感测单元是用以感测车体的状态；一影像撷取单元是用以输入车体外部环境的影像；一超音波感测单元是利用超音波进行环境状况侦测；一处理单元是由该车体感觉单元接收车体状态，并由影像撷取单元、超音波感测单元接收环境状态，配合相对应于平行停车为倒车入库的公式，计算规划停车轨迹，处理单元再控制车体沿该停车轨迹行进，达到自动停车且增加停车适用性与实用性的功效。

Description

自动停车装置

技术领域

本发明涉及一种自动停车装置。

背景技术

以车代步实为现代人一舒适快捷的移动手段，然而在到达目的地后不免需寻找一停车位以停车下车。现代社会地狭人稠，停车位的大小通常只是比一辆车再略大一点而已，因此停车时常需利用到前后、左右反复移动的方式，方向控制较难，对开车熟手而言，将车辆停入停车位虽非难事，但也需谨慎小心避免擦撞；对于开车生手而言，妥善的将车停入停车位中则非易事。

再者，各式车辆其车体外部为对抗风吹日晒的侵袭，皆具有板金烤漆的设置，然而该烤漆虽可提供车体的金属材质一良好的防锈蚀功效，但烤漆本身却相当不耐擦撞，稍微的擦撞便会留下一处破损，锈蚀便容易由该处发生并扩大，且板金烤漆较昂贵，对车主而言无非是一笔负担，因此，如何避免停车不慎所造成的擦撞，向使用者提供一理想的自动停车或辅助停车装置，其商机无限实用性高，遂成为各家厂商努力研发的目标。

请参阅中国台湾申请案号77100596号，『汽车倒退停靠自动装置』专利，其主要是在车体上设有位移检测装置、障碍物检测装置、微电脑等，借以求算出车体自动停靠的轨迹，以达到自动停车的目的。

然而，该专利其所规划出的轨迹为一固定的轨迹，因此使用者需先将车辆停妥于一特定位置的轨迹起点，如此方可套用该装置所规划的轨迹，以进行自动停车的功能，由此足见其停车轨迹规划的计算能力较差，对于各种不同的停车环境应变性亦较低，实用性差，故使车主仍需自行停车。

再者，虽有部分现有的相关设计，声称可提供自动倒车的功能，然而，欲提供完善且适用性高的自动倒车路径，首先便是需要建立准确的停车环境场景，除超音波感测更需配合其它装置，例如影像装置，来辅助捕捉停车环境的真实情况，并以合适的公式推导出相关数据而建立轨迹，上述专利皆未见有如此完整的设计，因此仅能算是实验阶段的半成品，仍有加以改良的必要。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题在于，克服现有技术存在的上述缺陷，而提供一种自动停车装置，其可改善现有的倒车辅助系统计算规划停车轨迹能力较差、无法对停车环境做充分的信息收集、适用性与实用性较低，甚至无法自动停车等缺点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

为达成前述的发明目的，本发明包括：一车体感测单元是用以感测车体的状态；一影像撷取单元，可设置于车体外周，借由摄影的方式输入车体外部环境的影像；一超音波感测单元，可设置于车体外周，借由超音波对车体外在环境状况做侦测；一调整单元，是用以启闭本体，或接受使用者的设定调整、校正控制；一驾驶机构控制单元，是指车体原有的控制装置，诸如车体的转向系统、油门、煞车等，用以控制车体行动；一显示单元，可显示影像，该显示单元亦可为触控式屏幕而直接供使用者调整校正；

一处理单元，是与上述的车体感应单元、影像撷取单元、超音波感测单元、调整单元、驾驶机构控制单元、显示单元、处理单元连结；该处理单元是由车体感测单元接收车体行进状态；该处理单元由影像撷取单元、超音波感测单元接收车体外部环境的状态，并配合内建的公式，规划出自动停车轨迹，且根据平行停车或倒车入库的不同停车方式，选用相对应的公式以计算规划出合适的停车路径，该处理单元再通过驾驶机构控制单元以操作车体沿停车轨迹执行停车的动作，达到自动停车的功效。

本发明利用影像撷取单元与超音波感测单元配合处理单元建构准确的外在停车环境，且可利用相对应的公式配合平行停车或倒车入库的方式，将车体停置适当的停车位上，且弹性度与实用性高，可以不同的位置做为停车轨迹起点，求算自动停车轨迹，并自动执行停车的动作。

再者，配合显示单元将停车环境与预估停车位置做一叠合显示，以供使用者做校正微调，且在自动停车过程中，更可实时侦测监控停车轨迹上是否有行人、车辆、动物等障碍物进入，并随时停止动作，将主控权交还使用者，待使用者确认停车轨迹上无障碍物后，即可重新启动系统，继续完成自动停车的动作，以增加安全性。

由上所述可知，本发明确实是一种具有新颖性、突出的进步性与实用性的发明，值得产业界推广。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明自动停车装置的方块结构图。

图2是本发明平行停车方式停车轨迹与流程的示意图。

图3是本发明平行停车方式方向盘转角与车辆移动距离的关系示意图。

图4是本发明平行停车方式另一停车环境轨迹与流程的示意图。

图5是本发明倒车入库方式停车轨迹与流程的示意图。

图6是本发明倒车入库方式方向盘转角与车辆移动距离的关系示意图。

图7是本发明倒车入库方式另一停车环境轨迹与流程的示意图。

图中标号说明：

1——本体             11——倒车感应单元

12——角度感应单元    13——位移感应单元

14——影像撷取单元    15——超音波感测单元

16——调整单元        17——驾驶机构控制单元

18——显示单元        20——处理单元

31——初始位置        32——反转点

33——结束位置

具体实施方式

本发明是关于一种自动停车装置，请参阅图1所示，这种自动停车装置其本体是设置于一车体上，而其本体1主要包括：

-车体感测单元，其包括一倒车感应单元11，是与车体的排挡装置连接，用以感测车体是否处于倒车的状态；一角度感应单元12，是与车体的转向装置连接，用以感测车体角度的转动；一位移感应单元13，是撷取车体原有的车速讯号以感测车体的位移；

一影像撷取单元14，是设置于车体外周，借由摄影的方式输入车体外部环境的影像；

一超音波感测单元15，是设置于车体外周，借由超音波对车体外在环境状况做侦测；

一调整单元16，是用以启闭本体1，或接受使用者的设定调整、校正控制；

一驾驶机构控制单元17，该驾驶机构控制单元17是指车体原有的控制装置，诸如车体的转向装置、油门、煞车等，用以控制车体行动；

一显示单元18，可显示影像，该显示单元18亦可为触控式屏幕而直接供使用者调整校正；

一处理单元20，是与上述的倒车感应单元11、角度感应单元12、位移感应单元13、影像撷取单元14、超音波感测单元15、调整单元16、驾驶机构控制单元17、显示单元18连结；

该处理单元20是由倒车感应单元11、角度感应单元12、位移感应单元13接收车体行进状态；该处理单元20由影像撷取单元14、超音波感测单元15接收车体外部环境的状态，并配合内建的公式，规划出自动停车轨迹，且根据平行停车或倒车入库的不同停车方式，选用相对应的公式以计算规划出合适的停车路径，该处理单元20再通过驾驶机构控制单元17以操作车体沿停车轨迹执行停车的动作，达到自动停车的功效。

有关该自动停车装置其本体1处理单元20的停车轨迹计算规划方式，请配合参阅图2至图7所示，其中图2至图4为平行停车方式的实施例，而图5至图7为倒车入库方式的实施例。

请先参阅图2至图4所示，在平行停车时，该处理单元20是利用下列已知数据做为运算的参数：

车体长度L、车体轴距I、车体宽度W、车体最终减速比(即方向盘转角与前轮转角的比值)N、车体后轮轴至车末端距离c、方向盘最大转角ψ_max，上述的数据为车体本身的实际值，可在装设本体1时输入并储存于处理单元20；

停车格前后裕度b₀、停车格左右裕度b₁，上述的数据为本体1进行自动停车所需的默认值；

停车格宽度D、车体起始位置与障碍物的左右间距m、车体起始位置与障碍物的前后间距n，上述数据可通过影像撷取单元14与超音波感测单元15测得；

再配合下列公式：

$H=\sqrt{{(L-c)}^2+2R_{\min \_\mathrm{out}}(D-b_1)-{(D-b_1)}^2}+c$

$R_s=[l\·\cot \left(\frac{{\mathrm{\φ}}_s}{N}\right)-\frac{W}{2}]$

$R_{\min \_\mathrm{out}}=[l\·\cot \left(\frac{{\mathrm{\φ}}_{\max }}{N}\right)+\frac{W}{2}]$

${\mathrm{\φ}}_s=N\×{\cot }^{-1}\left\{\frac{\left[\frac{{(H+n+b_0)}^2-2R_{\min \_\mathrm{out}}(m+D-b_1)+{(m+D-b_1)}^2}{2(m+D-b_1)}\right]+\frac{W}{2}}{l}\right\}$

$\mathrm{\α}={\sin }^{-1}\left(\frac{H+n+b_0}{R_{\min \_\mathrm{out}}+R_s}\right)$

$S_1=R_s\×\mathrm{\α}=R_s\×{\sin }^{-1}\left(\frac{H+n+b_0}{R_{\min \_\mathrm{out}}+R_s}\right)$

$S_2=R_{\min \_\mathrm{out}}\×\mathrm{\α}=R_{\min \_\mathrm{out}}\×{\sin }^{-1}\left(\frac{H+n+b_0}{R_{\min \_\mathrm{out}}+R_s}\right)$

以求得下列数据：

所需停车格长度H、反转点前车体内侧后轮的回转半径R_s、反转点后车体外侧后轮的最小回转半径R_{min_out}、反转点前方向盘旋转角度ψ_s、反转点前车体移动长度S₁、反转点后车体移动长度S₂、初始位置31与反转点的夹角α。

如图2与图3所示，该处理单元20在计算规划车体进行平行停车的路径时，由初始位置31经过第一次回转移动至反转点32，并在该反转点32反转回转的方向，再进行第二次回转以达到完成停车的结束位置33。

其中该第一次回转是以车体靠近停车位方向的内侧后轮为准，以方向盘旋转角度ψ_s所定义出的路径，其相对应的回转半径为R_s，沿该路径行进直到车体移动长度S₁为止，该处即为反转点32，且该S₁为一弧长。

在该反转点32以车体同侧后轮为准，以方向盘最大反转角度ψ_max所定义出的路径，其相对应的回转半径为R_{min_out}，沿该路径行进直到车体移动长度S₂为止，令车体停入预定的停车位内，该处即为结束位置33，且该S₂为一弧长；

而该处理单元20在运算上述路径时，可先以车体本身的实际值L、l、W、N_S、c、R_{min_out}，默认值b₀、b₁，以及测量值D、m、n等参数，计算出第一次回转路径的方向盘旋转角度ψ_s与车体移动长度S₁，再推算出反转后的车体移动长度S₂，以方向盘反方向的最大旋转角度ψ_max进行第二次回转；并先检测停车空间长度是否达到自动停车所需的预设最小值H+2b₀，以判定是否可进行自动停车。

本发明的自动停车计算规划方式并不受限于车体原始的位置，亦即无需先停在一特定的轨迹起点上，仍可灵活的运用该公式，如图4所示可知，当车体与障碍物的间距m、n改变时同样可套用上述公式，规划出不同停车路径，而达到自动停车的目的。

续请参阅图5、图6所示，于倒车入库时，该处理单元20是利用下列已知数据做为运算的参数：

车体长度L、车体轴距I、车体宽度W、车体最终减速比N、车体后轮轴至车末端距离c、方向盘最大转角ψ_max，上述的数据为车体本身的实际值，可于装设本体1时输入并储存于处理单元20；

停车格前方裕度b₀、停车格左右裕度b₁、停车格后方裕度b₂，上述的数据为本体1进行自动停车所需的默认值；

停车格宽度D、停车格长度Z、车体起始位置与障碍物的左右间距m、车体起始位置与障碍物的前后间距n，上述数据可通过影像撷取单元14与超音波感测单元15测得。

再配合下列公式：

$R_{\min \_\mathrm{in}}=[l\·\cot \left(\frac{{\mathrm{\φ}}_{\max }}{N}\right)-\frac{W}{2}]$

$R_{\min \_\mathrm{out}}=[l\·\cot \left(\frac{{\mathrm{\φ}}_{\max }}{N}\right)+\frac{W}{2}]$

$S_1=R_{\min \_\mathrm{in}}\×\frac{\mathrm{\π}}{2}$

S₂＝Z-(R_{min_in}-m)-c-b₂

以求得下列数据：

反转点32前车体内侧后轮的最小回转半径R_{min_in}与车体外侧后轮的最小回转半径R_{min_out}、反转点前车体移动长度S₁、反转点后车体移动长度S₂。

如图5与图6所示，该处理单元20在计算规划车体进行平行停车的路径时，由初始位置31经过一次回转移动至反转点32，并在该反转点32向后直行以完成停车的结束位置33。

其中该回转路径是以车体内侧底部靠近停车位方向的端点为准，以方向盘旋转角度ψ_max所定义出的路径，其相对应的回转半径为R_{min_in}，沿该路径行进直到车体移动长度S₁为止，该处即为反转点32，且该S₁为一弧长。

在该反转点32时，则将方向盘反转ψ_max归零，使车体可向后直行，直到车体移动长度S₂为止，令车体停入预定的停车位内，该处即为结束位置33。

再者，该处理单元20在自动停车进行之前，会先检测停车空间宽度是否达到预设所需的最小值D_min＝W+2b₁；m是否不小于车体起始位置与障碍物左右间距最小值

$m_{\min }=R_{\min \_\mathrm{in}}-\sqrt{{R_{\min \_\mathrm{in}}}^2-{(R_{\min \_\mathrm{out}}-W-b_1)}^2}+b_0;$ n是否符合n＝R_{min_out}-W-c-b₁的公式；若完全符合才可进行自动停车。

本发明的自动停车计算规划方式并不受限于车体原始的位置，亦即无需先停在一特定的轨迹起点上，仍可灵活的运用该公式，且更不受邻近停车格已停车、未停车的影响，如图7所示可知，皆可准确的达到计算规划停车轨迹、自动执行停车动作的功效。

本发明的自动停车装置其运作流程如下：

由调整控制单元开启本体1的系统运作：选择自动停车模式为平行停车方式或倒车入库方式；利用影像撷取单元14与超音波感测单元15获取外部环境信息，并建构停车环境地图；处理单元20根据停车方式，配合相对应的判断流程，判断停车空间是否足够；

自动煞车并指示驾驶者切入倒车档；配合相对应的公式计算，于显示单元18上显示预定的停车位置，并叠合于真实停车环境影像上；利用显示单元18或调整控制单元进行停车位置校正与确认；计算规划最终停车路径；按下调整控制单元以确认执行；

处理单元20通过驾驶机构控制单元17自动控制车体转向装置、油门、煞车等，进行停车动作；行进中并侦测使用者是否有介入转向装置、油门、煞车的控制，若有则停止系统动作，并将主控权交还使用者；行进中侦测停车轨迹是否有障碍物进入，若有则停止系统动作，并将主控权交还使用者；待使用者确认停车轨迹上无障碍物后，即可重新启动系统，持续进行至停车完成。

Claims (10)

1. 一种自动停车装置，其本体是装设于车体上，其特征在于，该本体包括：

一车体感测单元用以感测车体的状态；

一影像撷取单元用以输入车体外部环境的影像；

一超音波感测单元是利用超音波进行环境状况侦测；

一处理单元是由该车体感觉单元接收车体状态，并由影像撷取单元、超音波感测单元接收环境状态，以计算规划停车轨迹，处理单元再控制车体沿该停车轨迹行进，达到自动停车的功效。

2. 根据权利要求1所述的自动停车装置，其特征在于所述处理单元可针对平行停车方式做停车轨迹规划，该处理单元利用下列数据：车体长度L、车体轴距l、车体宽度W、停车格宽度D、停车格前后裕度b₀、停车格左右裕度b₁、车体起始位置与障碍物的左右间距m、车体起始位置与障碍物的前后间距n、车体最终减速比N、车体后轮轴至车末端距离c、方向盘最大转角ψ_max；

配合下列公式：

$H=\sqrt{{(L-c)}^2+{2R}_{\min \_\mathrm{out}}(D-b_1)-{(D-b_1)}^2}+c$

$R_s=[l\·\cot \left(\frac{{\mathrm{\φ}}_s}{N}\right)-\frac{W}{2}]$

$R_{\min \_\mathrm{out}}=[l\·\cot \left(\frac{{\mathrm{\φ}}_{\max }}{N}\right)+\frac{W}{2}]$

${\mathrm{\φ}}_s=N\×{\cot }^{-1}\left\{\frac{\left[\frac{{(H+n+b_0)}^2-{2R}_{\min \_\mathrm{out}}(m+D-b_1)+{(m+D-b_1)}^2}{2(m+D-b_1)}\right]+\frac{W}{2}}{l}\right\}$

$\mathrm{\α}={\sin }^{-1}\left(\frac{H+n+b_0}{R_{\min \_\mathrm{out}}+R_s}\right)$

$S_1=R_s\×\mathrm{\α}=R_s\×{\sin }^{-1}\left(\frac{H+n+b_0}{R_{\min \_\mathrm{out}}+R_s}\right)$

$S_2=R_{\min \_\mathrm{out}}\×\mathrm{\α}=R_{\min \_\mathrm{out}}\×{\sin }^{-1}\left(\frac{H+n+b_0}{R_{\min \_\mathrm{out}}+R_s}\right)$

求得下列数据：所需停车格长度H、反转点前内侧后轮回转半径R_s、反转点后外侧后轮最小回转半径R_{min_out}、起始位置与反转点的夹角α、反转点前方向盘旋转角度ψ_s、反转点前车体移动长度S₁、反转点后车体移动长度S₂，以计算规划出自动停车轨迹。

3. 根据权利要求1所述的自动停车装置，其特征在于所述处理单元可针对倒车入库方式做停车轨迹规划，该处理单元是利用下列数据：车体长度L、车体轴距l、车体宽度W、停车格长度Z、停车格宽度D、停车格前方裕度b₀、停车格左右裕度b₁、停车格后方裕度b₂、车体起始位置与障碍物左右间距m、车体起始位置与障碍物前后间距n、车体最终减速比N、车体后轮轴至车末端距离c、方向盘最大转角ψ_max；

配合下列公式：

$R_{\min \_\mathrm{in}}=[l\·\cot \left(\frac{{\mathrm{\φ}}_{\max }}{N}\right)-\frac{W}{2}]$

$R_{\min \_\mathrm{out}}=[l\·\cot \left(\frac{{\mathrm{\φ}}_{\max }}{N}\right)+\frac{W}{2}]$

$S_1=R_{\min \_\mathrm{in}}\×\frac{\mathrm{\π}}{2}$

S₂＝Z-(R_{min_in}-m)-c-b₂

求得下列数据：反转点前车体内侧后轮的最小回转半径R_{min_in}与车体外侧后轮的最小回转半径R_{min_out}、反转点前车体移动长度S₁、反转点后车体移动长度S₂，以计算规划出自动停车轨迹。

4. 根据权利要求1所述的自动停车装置，其特征在于所述处理单元可针对平行停车或倒车入库的方式，套用不同的计算停车轨迹公式；

且该处理单元连接有一显示单元，以及该处理单元连接有一调整单元以接受设定调整或校正。

5. 根据权利要求1所述的自动停车装置，其特征在于所述处理单元侦测倒车轨迹行径路线上是否有障碍物，若有则自动停止并将主控权还予驾驶者。

6. 根据权利要求1所述的自动停车装置，其特征在于所述车体感测单元包括一倒车感应单元是用以感测车体是否处于倒车状态、一角度感应单元是用以感测车体转向装置的转动角度、一位移感应单元是用以感测车体的位移。

7. 根据权利要求2所述的自动停车装置，其特征在于所述处理单元是先检测停车空间长度是否达到预设所需的最小值H+2b₀，以判定是否可进行自动停车。

8. 根据权利要求3所述的自动停车装置，其特征在于所述处理单元是先检测停车空间宽度是否达到预设所需的最小值D_min＝W+2b₁；以及检测m是否不小于车体起始位置与障碍物左右间距最小值 $m_{\min }=R_{\min \_\mathrm{in}}-\sqrt{{R_{\min \_\mathrm{in}}}^2-{(R_{\min \_\mathrm{out}}-W-b_1)}^2}+b_0,$ 若m≥m_min；以及前后间距n是否符合n＝R_{min_out}-W-c-b₁的公式，以判定是否可进行自动停车。

9. 根据权利要求4所述的自动停车装置，其特征在于所述处理单元可将预估停车位置与真实停车环境影像叠合于显示单元上供确认或校正。

10. 根据权利要求9所述的自动停车装置，其特征在于所述显示单元为触控式屏幕，借此可直接由显示单元做调整。

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