CN102582517A - 基于侧向传感器的辅助泊车系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于侧向传感器的辅助泊车系统，包括测距传感器，微型步进电机，电机控制器，可变角度测距传感器支架，板卡，上位机，以及液晶显示屏。测距传感器安装于车身两侧以及车尾部，位于车尾部两侧的两个测距传感器分别通过可变角度测距传感器支架安装于车尾两侧，电机控制器通过微型步进电机控制测距传感器的测量角度，测距传感器探测车辆与障碍物的距离，根据车位排布方式调整传感器与车身纵向角度，以适应对不同车位的探测，并将距离信息通过电信号的方式传输到计算机中，应用MATLAB处理后，将车位信息及泊车时适合的转向角度显示到驾驶员身边的液晶显示器上，提示驾驶员进行安全的泊车操作。

Description

基于侧向传感器的辅助泊车系统

技术领域

本发明涉及一种机动车驾驶辅助系统，特别是涉及一种使用侧向传感器辅助泊车的系统。

背景技术

随着城市建设及汽车工业的快速发展，城市中的汽车保有量迅猛增加，虽然汽车使人们的出行更加便利，但是有限的泊车车位已经不能满足大量的汽车泊车的要求。由于要在同一片车位空间内尽可能多的停泊车辆，每个划分的车位空间仅能容下整个车身。所以，车位空间的缩小对汽车驾驶员停车入位的考验更加严峻，稍不留神就会发生碰撞。因此，开发辅助泊车系统对驾驶员在泊车时避免车辆碰撞具有重要意义。辅助泊车系统分为被动式和主动式两种。近年来，主动式辅助泊车系统发展迅速，其主要由环境信息采集系统、计算机、车载显示系统构成。在环境信息采集系统中，测距传感器(红外、超声波等)安装在车辆前后保险杠上，对车辆周围障碍物及车位信息进行探测，辅助驾驶员将车辆安全停泊到车位中。

上述辅助泊车系统由于只在前后保险杠上安装测距传感器，其可探测的环境空间很有限，只能探测到车辆前方和后方一定区域内的障碍物，而缺乏对车辆侧面环境信息的探测。当障碍物车辆在车位内姿态不规范时(不与车位平行)，仅限于安装在车辆前后保险杠上的测距传感器就不能准确的探测出与空车位两侧相邻车位内车辆的侧向距离，无法起到辅助驾驶员安全泊车的作用。

根据泊车时，相对其他车辆和环境的相对位置和方向，泊车的姿态大常见的有平行泊车和垂直泊车。一般的泊车辅助系统的测距传感器安装在车辆的固定位置且不可移动，这样不能完全适应两种泊车姿态的泊车要求，无法提供足够的环境信息帮助驾驶员安全泊车。

发明内容

本发明的目的是提供一种辅助泊车系统，针对停车车位空间狭窄的情况，对平行、垂直两种不同排布方式的车位进行探测，辅助驾驶员准确安全的进行泊车操作。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

基于侧向传感器的辅助泊车装置，包括测距传感器(1)，微型步进电机(2)，电机控制器(3)，可变角度测距传感器支架(4)，板卡(5)，上位机(6)，以及液晶显示屏(7)，测距传感器(1)安装于车身两侧以及车尾部，位于车尾部两侧的两个测距传感器(1)分别通过可变角度测距传感器支架(4)安装于车尾两侧，所述的可变角度测距传感器支架(4)由支架I(8)和支架II(9)组成，测距传感器(1)固定于支架I(8)上，支架II(9)安装于车尾两侧；上位机(6)发送控制信号至电机控制器(3)，电机控制器(3)控制微型步进电机(2)驱动支架I(8)绕支架II(9)旋转；测距传感器(1)将测量的距离信息以电压形式输出至板卡，板卡(5)与上位机(6)的PCI口相连，板卡将信号传递到上位机(6)中进行处理后，发送到液晶显示屏显示。

安装在每个车身外侧的测距传感器(1)的个数为两个，安装距离大于50cm。

安装在车尾部的测距传感器(1)的个数为四个。

微型步进电机(2)与支架II(9)通过强力胶固定在一起，微型步进电机(2)的转子穿过支架I(8)和支架II(9)，微型步进电机(2)的转子与支架II(9)不接触，微型步进电机(2)的转子与支架I通过胶皮圈固定。

支架II(9)通过真空吸盘固定到车身上。

在车身侧面及后部安装测距传感器，安装于车尾两侧的测距传感器固定在可变角度测距传感器支架上，可变角度测距传感器支架用真空吸盘固定到车身上，可变角度测距传感器支架由微型步进电机控制其旋转角度，使测距传感器在水平方向的探测角度范围为0-180度，以达到准确识别目标车位的大小和位置的目的。泊车过程中，测距传感器将实时测到的距离信息传输到上位机中，通过MATLAB软件实时计算待泊车辆与空车位相邻车位中停放车辆的距离和角度，并根据预设的软件得到最佳的转向信息，障碍物位置信息及合理的转向信息通过液晶显示屏显示给驾驶员，引导其进行泊车转向操作，大大地减少了驾驶员频繁的转向操作过程。同时，安装侧向测距传感器增加了车辆对侧面障碍物距离的探测，当测得的距离小于设定值时，通过报警系统提醒驾驶员，提高了泊车过程的安全性。

有益效果

本发明的有益效果是，由于在车身侧面安装测距传感器，不仅增加了对车辆侧向环境信息的探测范围，而且对车位的探测更加准确，防止因空车位相邻车位中车辆位置的偏移而导致的碰撞。由于采用可变角度测距传感器支架，使测距传感器对两种车位排布方式都能够进行准确探测，减小了测距传感器的探测盲区，辅助驾驶员轻松并安全的进行泊车操作。

附图说明

图1为本发明的结构示意图

图2为测距传感器示意图

图3为测距传感器安装支架示意图

图4为微型步进电机与超声波传感器支架连接示意图

图5为车辆排布方式为平行时超声波传感器排布示意图

图6为车辆排布方式为垂直时超声波传感器排布示意图

图7为本系统原理框图

1-测距传感器、2-微型步进电机、3-电机控制器、4-可变角度测距传感器支架、5-板卡、6-上位机、7-液晶显示屏、8-支架I、9-支架II、10-测距传感器固定孔、11-支架I右侧固定孔、12-支架II右侧固定孔、13-支架I左侧固定孔、14-支架II左侧固定孔、15-微型步进电机转子、16-固定螺栓、17-空车位左侧车辆、18-空车位右侧车辆、19-待泊车车辆

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明做进一步具体说明。

采用超声波传感器作为测距传感器，将其用如下方法安装到车辆上。如图1所示，超声波传感器固定在支架I上，支架II与支架I一侧用螺丝固定，使支架I与超声波传感器可以沿固定端旋转，在支架II板上安装三个圆形真空吸盘，可将超声波传感器吸附到车身上，方便拆装，而且不会对车身造成损害。由于支架I可以绕支架II旋转，所以超声波传感器测量的角度范围为水平方向0-180度。车尾部两侧两个传感器由微型步进电机2控制旋转角度，微型步进电机2与支架II通过强力胶固定在一起，电机转子与支架I通过胶皮圈固定如图4所示。

在车身周围共安装八个超声波传感器，安装位置在保险杠下侧并处于同一水平线上，尾部两侧安装两个，每个侧面安装两个，在车辆尾部中间位置放置两个，尾部两测的两个传感器上装有微型步进电机，对其角度进行控制，相邻传感器之间保持一定距离，以避免信号相互干扰。超声波传感器将采集到的数据信号发送至板卡，板卡通过PCI口连接到上位机，上位机将信息发送至液晶显示屏进行显示。电机控制器控制微型电机，电机控制器通过USB接口连接到上位机，上位机、超声波传感器、微型步进电机、以及液晶显示器由蓄电池供电。

下面具体介绍两种车辆排布方式泊车基于侧向超声波传感器辅助泊车系统如何工作：

驾驶员将车辆开过空车位，当待泊车车辆尾部与空车位左侧车辆尾部或侧面对齐时停车，通过液晶屏选择车辆排布方式为平行排布，启动超声波辅助泊车系统，由上位机发出信号给电机控制器，控制器控制步进电机转向，由于平行时要测量车位长度，超声波传感器调整到与待泊车车辆长度方向成30度角如图5中1-a号传感器角度，通过几何关系可计算出车位长度如图5中L所示，如果车位长度大于一个半车长，如车长为4.8M，则计算的车位长度应大于7.2M，就提示驾驶员进行转向倒车，并控制速度越慢越好，同时所有传感器工作，并将所测的距离信息实时显示到液晶显示器上，方便驾驶员掌握车辆与周围物体的距离。同时，车辆尾部中间的两个传感器1-c、1-d的距离信息经计算可得到待泊车车辆与空车位右侧车辆之间的角度，并显示到液晶显示器上，驾驶员根据这个角度，调整转向盘，控制车辆姿态与空车位右侧车辆平行，两车平行后直线倒车，当车辆与临车距离等于0.3米时，提示驾驶员停车，完成泊车任务。

驾驶员将车辆开过空车位，当待泊车车辆尾部与空车位左侧车辆尾部或侧面对齐时停车，通过液晶屏选择车辆排布方式为垂直排布，启动超声波辅助泊车系统，由上位机发出信号给电机控制器，控制器控制步进电机转向，由于垂直时要测量车位宽度，超声波传感器调整到与待泊车车辆长度方向成45度角如图6中1-a号传感器所示角度，车位宽度计算如图6中W所示，如果车位宽度大于2.2米时，就提示驾驶员进行转向倒车，并控制速度越慢越好，同时所有传感器工作，并将所测的距离信息实时显示到液晶显示器上，方便驾驶员掌握车辆与周围物体的距离。同时，车辆侧向两个传感器1-e、1-f的距离信息经计算可得待泊车车辆与空车位右侧车辆之间的角度，并显示到液晶显示器上，驾驶员根据这个角度，调整转向盘，控制车辆姿态与空车位右侧车辆平行，两车平行后直线倒车，当待泊车车辆前部与空车位右侧车辆平行时停车，完成泊车任务，后部传感器此时防止空车位后方出现障碍物时报警，提高了泊车的安全性。

Claims (5)

1.基于侧向传感器的辅助泊车装置，包括测距传感器(1)，微型步进电机(2)，电机控制器(3)，可变角度测距传感器支架(4)，板卡(5)，上位机(6)，以及液晶显示屏(7)，其特征在于：测距传感器(1)安装于车身两侧以及车尾部，位于车尾部两侧的两个测距传感器(1)分别通过可变角度测距传感器支架(4)安装于车尾两侧，所述的可变角度测距传感器支架(4)由支架I(8)和支架II(9)组成，测距传感器(1)固定于支架I(8)上，支架II(9)安装于车尾两侧；上位机(6)发送控制信号至电机控制器(3)，电机控制器(3)控制微型步进电机(2)驱动支架I(8)绕支架II(9)旋转；测距传感器(1)将测量的距离信息以电压形式输出至板卡，板卡(5)与上位机(6)PCI口相连，板卡(5)将信号传递到上位机(6)中进行处理后，发送到液晶显示屏显示。

2.如权利要求1所述的基于侧向传感器的辅助泊车装置，其特征在于：安装在每个车身外侧的测距传感器(1)的个数为两个，安装距离大于50cm。

3.如权利要求1所述的基于侧向传感器的辅助泊车装置，其特征在于：安装在车尾部的测距传感器(1)的个数为四个。

4.如权利要求1所述的基于侧向传感器的辅助泊车装置，其特征在于：微型步进电机(2)与支架II(9)通过强力胶固定在一起，微型步进电机(2)的转子穿过支架I(8)和支架II(9)，微型步进电机(2)的转子与支架II(9)不接触，微型步进电机(2)的转子与支架I通过胶皮圈固定。

5.如权利要求1所述的基于侧向传感器的辅助泊车装置，其特征在于：支架II(9)通过真空吸盘固定到车身上。

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