CN101487719B

CN101487719B - 停车导引装置及其方法

Info

Publication number: CN101487719B
Application number: CN2008100010671A
Authority: CN
Inventors: 陈隆泰; 张晏树; 李维民; 郑国祥
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2008-01-18
Filing date: 2008-01-18
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2028-01-18
Also published as: CN101487719A

Abstract

本发明公开了一种停车导引装置，其储存有车辆长宽的信息，包含：一中央控制单元；一距离检测单元，与该中央控制单元电连接并检测与障碍物间的距离；一图像检测单元，与该中央控制单元电连接并检测停车格的形状；一两轴旋转感测单元，与该中央控制单元电连接以判定车辆方位；一人机操作接口，与该中央控制单元电连接并供信号输入；以及一车用控制网域总线接口，与该中央控制单元电连接以控制方向盘、引擎及刹车系统；其中，该中央控制单元将与停车格的距离以及形状进行结合后与车辆长宽及方位进行对比以获得一停车轨迹，并据以通过该车用控制网域总线接口控制方向盘、引擎及刹车系统使车辆移动的轨迹符合该停车轨迹。

Description

停车导引装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种停车导引装置及其方法，特别是涉及一种结合异质传感器的停车导引装置及其方法。

背景技术

行车的安全需要依靠高度专心及应变能力才能保证，人们常因为驾驶分心、疲倦形成危险驾驶，危害自身及他人的安全，造成生命及财产的损失。因此近年来在车辆的发展上，渐渐地朝向电子化、安全化的方向发展，试图发展出各类的电子或机构辅助驾驶人行车。

停车是新手驾驶及女性驾驶常感到头痛的问题，由于对于方向盘操作、障碍物观测、车行轨迹及停车空间判定等驾驶经验不足，往往造成车体损伤及无法顺利进入停车格的窘境；即便是驾驶老手，在不熟悉的停车环境下也容易发生相同的停车问题，尤其在拥挤的都市地区，停车的问题更是对驾驶者的考验。除了停车空间判定，对于方向盘操作与车辆动态反应，也是停车里重要的课题，经验不足的驾驶者可能必须反复操作着方向盘，却仍不能正确的停好车。

综合上述的停车问题，可发现停车的动作是属于复杂的驾驶行为，驾驶者除了必须对停车四周敏锐的观察及判断外，对于车辆的停车轨迹必须掌握的很好，因此简单地归纳出下列在停车动作中，同时发生的三个关键动作：

1.停车空间判定；

2.盲点及障碍物判断；以及

3.方向盘操作与车辆动态反应关系。

也就是，停车的动作由知觉、决策、动作三项反复的行为所组成。因此设计停车辅助系统，必须针对此三项问题同时解决；提升驾驶者的感知、提高决策能力及减少反复操作次数。日本自动联盟(JAF)曾经对日本当地驾驶者进行问卷调查，结果显示开车时最头痛的操作项目中，倒车入库及路边停车这类的停车问题都是名列前三名。

中华台湾发明专利第I229645号公开一种停车辅助装置，该案包括一图像捕捉单元、一配置于驾驶座附近的监视器、一偏航角度检知单元、一引导单元以及一控制器；驾驶员可依该停车辅助装置的导引信息实行驾驶操作，将车辆停入一目标停车空间内。但是在该案中，车辆无法自动量测停车空间，且仅使用图像感测单元进行环境识别，倒车时也仅显示倒车辅助线而仍须人为操控。

所以，本案的发明人研究出一种停车导引装置，其同时结合图像及测距组件以撷取停车格信息来产生停车轨迹，同时能据以自动进行车辆倒车及停车的操作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种停车导引装置，其利用异质检测器的互相搭配并据以控制方向盘、引擎及刹车，进而达成导引车辆进入停车格的目的。

为了实现上述目的，本发明提供了一种停车导引装置，其储存车辆长宽的信息，包含：

一中央控制单元；

一距离检测单元，与该中央控制单元电连接并检测与障碍物间的距离；

一图像检测单元，与该中央控制单元电连接并检测停车格的形状；

一两轴旋转感测单元，与该中央控制单元电连接以判定车辆方位；

一人机操作接口，与该中央控制单元电连接并供信号输入；以及

一车用控制网域总线接口，与该中央控制单元电连接以控制方向盘、引擎及刹车系统；

其中，该中央控制单元将与停车格的距离以及形状进行结合后与车辆长宽及方位进行对比以获得一停车轨迹，并据以通过该车用控制网域总线接口控制方向盘、引擎及刹车系统使车辆移动的轨迹符合该停车轨迹。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种停车导引方法，包含步骤：

(a)提供一停车导引装置，包括一中央控制单元以及分别与该中央控制单元电连接的距离检测单元、图像检测单元、两轴旋转感测单元、人机操作接口以及车用控制网域总线接口；

(b)操作该停车导引装置，并借助两轴旋转感测单元撷取车辆方位；

(c)图像检测单元检测车辆两侧的图像，距离检测单元则检测车辆两侧的障碍物距离；

(d)中央控制单元判断车辆两侧的图像是否为停车格；若是，则进行步骤(e)；若否，则回到步骤(c)；

(e)中央控制单元判断两侧的障碍物距离是否不小于车体大小；若是，则进行步骤(f)；若否，则回到步骤(c)；

(f)中央控制单元根据车辆两侧的障碍物距离与车辆方位进行计算以产生车辆与停车格的相对位置数据；

(g)中央控制单元根据车辆与停车格的相对位置数据进行停车轨迹的计算；以及

中央控制单元通过车用控制网域总线接口控制方向盘、引擎及刹车系统使车辆移动的轨迹符合该停车轨迹。

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明的停车导引装置的系统架构示意图；

图2为本发明的停车导引装置装配于车辆时的示意图；

图3为本发明的停车导引装置装配于车辆时的示意图；

图4A为本发明的停车导引装置作动时的示意图；

图4B为本发明的停车导引装置作动时的示意图，其显示另一实施例；以及

图5为本发明的停车导引方法的流程图。

其中，附图标记：

1-停车导引装置

2-车辆

10-中央控制器

11-距离检测器

12-图像检测器

13-方向盘、引擎及刹车系统

14-人机操作接口

16-显示器

17-车体信号源

19-警示器

100-主要处理器

101-次要处理器

102-闪存

103-动态随机存储器

104-陀螺仪

111-测距感知器

112-测距感知器

113-测距感知器

114-测距感知器

120-图像处理器

121-图像传感器

122-图像传感器

130-车用控制网域总线接口

160-二维/三维图像加速器

170-车体信号处理接口

180-电源

190-音频译码器

L_C-车辆长度

L_X-停车格长度

W_C-车辆宽度

W_X-停车格宽度

α-停车时车侧预留距离

β-车侧与障碍物预留距离

γ-车长与障碍物预留距离

实施方式

本发明的停车导引装置的系统架构示意图如图1所示。该停车导引装置1包含：中央控制器10、距离检测器11、图像检测器12、人机操作接口14、显示器16，以及警示器19。其中该中央控制器10包含主要处理器100、次要处理器101、闪存102、动态随机存储器103、陀螺仪104、图像处理器120、车用控制网域总线接口130、二维/三维图像加速器160、车体信号处理接口170、电源180以及音频译码器190。

该主要处理器100用于控制图像检测器12并对其所获得的图像进行图像处理、图像辨识、图像与距离数据的融合、车用控制网域总线接口130的管理、系统流程主控、人机操作接口14输入信号的处理以及警示单元19的信号输出；该次要处理器101则用于距离检测器11及车体信号处理接口170的控制处理。

距离检测器11用于检测与障碍物间的距离，其包含四组测距感知器111、112、113及114，其中测距感知器111及112安装于车辆的左侧(例如：分别安装于车辆左前方与左后方的保险杆上)，测距感知器113及114则安装于车辆的右侧(例如：分别安装于车辆右前方与右后方的保险杆上)。图像检测器12则用于检测检测停车格的形状，其包含两组图像传感器121及122，其分别安装于车辆的左侧及右侧(例如：分别安装于车辆左侧与右侧的后照镜上)。测距感知器111、112、113及114与该次要处理器101电连接，图像传感器121及122则通过图像处理器120与主要处理器100电连接。

中央控制器10储存有车辆大小的信息，例如：储存于动态随机存储器103中；陀螺仪104与主要处理器100电连接且用于判定车辆方位，例如：判断车辆转动的角度并传回主要处理器100；而本发明停车导引装置1借助设置于中央控制器10中的车用控制网域总线接口130建立与方向盘、引擎及刹车系统13的电连接关系，并据以控制该方向盘、引擎及刹车系统13；再有，车体信号处理接口170用于检测车辆启动、车辆点火、刹车灯信号、车速信号、方向灯信号及刹车信号等车体信号源17；人机操作接口14则供驾驶者依实际需求对本装置进行设定、启动及关闭等动作，例如：设定停车时的预留距离。

闪存102与动态随机存储器103作为中央控制器10运作时的暂存空间；电源180则用于供应停车导引装置1整体运作时所需的电力。

在本发明之架构中，该停车导引装置1还包含与该中央控制器10电连接的警示器19及显示器16。该警示器19借助一音频译码器190与该主要处理器100电连接，该警示器19可发出声音(或灯光)来警示驾驶者目前车辆状态及异常状况，例如：发出语音/警示灯号提醒驾驶者车辆目前为倒车状态、巡航状态或车辆水温/油温异常等。该显示器16借助二维/三维图像加速器160与主要处理器100电连接，其用于实时显示车辆周边的图像距离及车辆目前方位等信息。

在此种架构下，中央控制器10具备图像处理、图像辨识、距离运算、空间扫描运算、停车空间判定、停车轨迹运算、方向机舵角转换及二维图像处理等，另外提供外部控制信号给引擎控制器及刹车系统；此外，该中央控制器10依据距离检测器11与图像检测器12检测到的空间横向/纵向长宽比、空间内障碍物形式与距离、并根据储存的车体长、宽及驾驶者借助人机操作接口14设定的预留缓冲距离等数值来判定停车空间；再有，中央控制器10通过车体信号处理接口170撷取方向盘转角传感器(图中未示出)的信号以判断轮胎转向的角度，之后再依据轮胎转角及Ackerman理论基础推算出适合的停车轨迹，并根据倒车车速推算出方向盘转角建议值，并通过图像及文字方式以显示器16呈现给驾驶者参考，或是自动通过车用控制网域总线接口130对方向盘、引擎及刹车系统13进行控制，使车辆倒车时的方向盘转动角度及速度能使车辆移动轨迹符合停车轨迹，如此便能实现自动停车的功能。

再请参考图2及图3，该图为本发明的停车导引装置装配于车辆时的示意图。其中，距离检测器111及112分别装设于车辆2左前方与左后方的保险杆上，距离检测器113及114则分别装设于车辆2右前方与右后方的保险杆上，以对于车辆两侧的障碍物进行检测，检测频率及范围例如：侧向扫描频率为20次/秒以上，检测距离范围为0.3米～6米，分辨率达15公分～20公分，扫瞄角度为水平30度角；而图像检测器12则配置于车辆2的后视镜上以进行前方车辆3的辨识及方位判定，检测范围例如：以60度水平俯角，撷取车辆两侧0.3米～6米的车辆图像，且图像的处理频率为10～15幅/秒，实时图像输出达15幅/秒；之后，所撷取到的车侧图像信息会经由中央控制器10进行判断是否为停车格并与障碍物的距离信息结合，而后计算是否该停车格大小是否适合车辆停置并以显示器16(图中未示出)显示，若适合停置，则中央控制器10也会计算出适合的停车轨迹及方向盘建议转动角度并以显示器16显示，使得驾驶者可据以进行停车的操作。

再请参考图4A及图4B，该图为本发明停车导引装置判断车位及停放模式的示意图。在图4A及图4B中，车辆长度为L_C、车辆宽度为W_C、停车时车侧预留距离为α(例如：车门开启需要的宽度)、车侧与障碍物预留距离为β、车长与障碍物预留距离为γ，而停车格的长度为L_X、宽度为W_X。

若检测到的停车格长度L_X与宽度W_X满足：

L_C+γ≤L_X

且W_C+α+β≤W_X＜L_C+γ

则停车导引装置即判断停车格的方向为平行车辆移动方向，之后利用测距感知器，得知停车空间与车辆间的定位关系，再依据轮胎转角及Ackerman理论基础推算出适合的横式车位停车轨迹并进行后续停车作业，如图4A所示。

若检测到的停车格长度L_X与宽度W_X满足：

L_C+γ≤W_X

且W_C+α+β≤L_X＜L_C+γ

则停车导引装置即判断停车格的方向为垂直车辆移动方向，之后利用测距感知器，得知停车空间与车辆间的定位关系，再依据轮胎转角及Ackerman理论基础推算出适合的直式车位停车轨迹并进行后续停车作业，如图4B所示。

再请参考图5，该图为本发明的停车导引方法流程图。该停车导引方法5使用上述的停车导引装置且包括：

步骤51，操作该停车导引装置，并借助陀螺仪撷取车辆的方位；

步骤52，图像检测器检测车辆两侧的图像，距离检测器则检测车辆两侧的障碍物距离；

步骤53，中央控制器判断车辆两侧的图像是否为停车格；若是，则进行步骤54；若否，则回到步骤52；

步骤54，中央控制器判断两侧的障碍物距离是否不小于车体大小(包含长宽及预留距离)；若是，则进行步骤55；若否，则回到步骤52；

步骤55，中央控制器根据车辆两侧的障碍物距离与车辆方位进行计算，产生车辆与停车格的相对位置数据；

步骤56，中央控制器根据车辆与停车格的相对位置数据进行停车轨迹的计算；

步骤57，中央控制器通过车用控制网域总线接口控制方向盘、引擎及刹车系统使车辆移动的轨迹符合该停车轨迹。

较佳地，本发明停车导引装置在该中央控制器中内装32MB以上的同步动态随机存储器与16MB以上的闪存；然上述存储器的规格仅为示例，其可依照车型及安装需求的不同而有所调整，在此不再赘述。再有，本发明可视需求进行设定，例如：设定为车速低于40公里/小时时可被启动，在此车速下仅作车侧两旁的距离及障碍物检测，并不做停车空间量测的行为，达成低速行车盲点检测的目的；当车速低于10公里/小时时，则转为对车侧两旁的停车格进行检测。

因此，本发明利用图像传感器及测距传感器来扫描可停车空间，找出空间与车辆之间的相对关系，并产生适合的倒车轨迹及方向盘建议值提供给驾驶者或自动驾驶控制(引擎控制器、刹车系统及转向系统)。车侧空间的测量可取代驾驶者自行观测及判断停车空间，倒车轨迹的产生则能解决驾驶者方向盘操作的复杂度。本发明最终能以图像方式呈现停车实时动态信息给驾驶者并辅以自动停车的功能，因此能解决停车时所带来的驾驶困扰。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种停车导引装置，其安装于车辆上以供停车辅助并储存车辆长宽的信息，其特征在于，该停车导引装置包含：

一中央控制单元；

其中，该中央控制单元将与停车格的距离以及形状进行结合后与车辆长宽及方位进行对比以获得一停车轨迹，并据以通过该车用控制网域总线接口控制方向盘、引擎及刹车系统使车辆移动的轨迹符合该停车轨迹，以实现自动停车；

该中央控制单元还包括：

一主要运算部，用于控制图像检测单元并对其所获得的图像进行图像处理、图像辨识、数据融合、车辆控制网域管理、系统流程主控、人机操作接口处理及警示单元的信号输出；以及

一次要运算部，用于控制距离检测单元及车体信号的处理。

2.根据权利要求1所述的停车导引装置，其特征在于，还包括与该中央控制单元电连接的显示单元。

3.根据权利要求2所述的停车导引装置，其特征在于，该显示单元显示与障碍物间的距离、停车格的形状与车辆方位。

4.根据权利要求2所述的停车导引装置，其特征在于，该显示单元进行实时图像的显示。

5.根据权利要求1所述的停车导引装置，其特征在于，还包括与该中央控制单元电连接的车体信号处理接口，该车体信号处理接口用于检测车辆启动、车辆点火、方向灯信号、刹车灯信号、车速信号以及刹车信号。

6.根据权利要求1所述的停车导引装置，其特征在于，还包括与该中央控制单元电连接的警示单元。

7.根据权利要求6所述的停车导引装置，其特征在于，该警示单元发出声音作为警示。

8.根据权利要求6所述的停车导引装置，其特征在于，该警示单元发出灯光作为警示。

9.根据权利要求1所述的停车导引装置，其特征在于，两轴旋转感测单元为陀螺仪。

10.根据权利要求1所述的停车导引装置，其特征在于，该距离检测单元包含四组测距感知器，其中两组测距感知器安装于车辆的左侧而另外两组测距感知器则安装于车辆的右侧。

11.根据权利要求1所述的停车导引装置，其特征在于，该图像检测单元包含两组图像传感器，其分别安装于车辆的左侧及右侧。

12.一种停车导引方法，其特征在于，包含步骤：

中央控制单元通过车用控制网域总线接口控制方向盘、引擎及刹车系统使车辆移动的轨迹符合该停车轨迹，以实现自动停车；

该中央控制单元还包括：

一次要运算部，用于控制距离检测单元及车体信号的处理。

13.根据权利要求12所述的停车导引方法，其特征在于，还包括与该中央控制单元电连接的显示单元。

14.根据权利要求13所述的停车导引方法，其特征在于，该显示单元显示与障碍物间的距离、停车格的形状与车辆方位。

15.根据权利要求13所述的停车导引方法，其特征在于，该显示单元进行实时图像的显示。

16.根据权利要求12所述的停车导引方法，其特征在于，还包括与该中央控制单元电连接的车体信号处理接口，该车体信号处理接口用于检测车辆启动、车辆点火、方向灯信号、刹车灯信号、车速信号以及刹车信号。

17.根据权利要求12所述的停车导引方法，其特征在于，还包括与该中央控制单元电连接的警示单元。

18.根据权利要求17所述的停车导引方法，其特征在于，该警示单元发出声音作为警示。

19.根据权利要求17所述的停车导引方法，其特征在于，该警示单元发出灯光作为警示。

20.根据权利要求12所述的停车导引方法，其特征在于，两轴旋转感测单元为陀螺仪。

21.根据权利要求12所述的停车导引方法，其特征在于，该距离检测单元包含四组测距感知器，其中两组测距感知器安装于车辆的左侧而另外两组测距感知器则安装于车辆的右侧。

22.根据权利要求12所述的停车导引方法，其特征在于，该图像检测单元包含两组图像传感器，其分别安装于车辆的左侧及右侧。