CN103481820B

CN103481820B - 一种带有安全监测的辅助泊车系统及其方法

Info

Publication number: CN103481820B
Application number: CN201310441185.5A
Authority: CN
Inventors: 江浩斌; 吴狄; 马世典; 唐斌; 华一丁
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: ZF Automotive Systems Shanghai Co Ltd
Priority date: 2013-09-25
Filing date: 2013-09-25
Publication date: 2016-05-25
Anticipated expiration: 2033-09-25
Also published as: CN103481820A

Abstract

本发明公开了一种带有安全监测的辅助泊车系统及其方法。该系统包括环境信息采集处理模块、车速信号采集处理模块、策略模块、语音提示模块、安全监测模块。环境信息采集处理模块由设置于车身侧面和车尾的长距离传感器组成；车速信号采集处理模块与车轮处的转速传感器相连；策略模块分别与环境信息采集处理模块和车速信号采集处理模块相连；安全监测模块分别与环境信息采集处理模块和车速信号采集处理模块相连；语音提示模块分别与策略模块和安全监测模块相连。本发明实现了在现有简单装置的基础上对汽车泊车过程中的安全进行监测，对汽车泊车可能发生的事故进行预判，使泊车过程中碰擦风险降到最低，在短时间内帮助驾驶员安全泊车。

Description

一种带有安全监测的辅助泊车系统及其方法

技术领域

本发明涉及汽车电子技术领域，特别是涉及一种辅助泊车系统及泊车过程中安全监测方法和路径修正。

背景技术

随着我国经济的发展，人民生活水平的不断提升，汽车也逐渐成为了普通家庭的代步工具。而城市的基础设施建设的速度缓慢，公共场所的停车位也变的日益紧张。目前辅助停车装置逐渐的应用在了汽车上，大部分汽车都装有倒车雷达，但对于拥挤的泊车空间，仍然使部分驾驶员泊车困难。而更为智能的自动泊车技术只有在中高端车上配备。半自动辅助泊车技术相对于自动泊车成本低，但是驾驶员通过泊车技术的帮助，能够在短时间内顺利泊车。

在现有技术中，辅助泊车系统只涉及到路径的规划和汽车资源的利用等问题，但是在泊车过程中汽车行驶的实际情况和监测到的情况存在误差，汽车入库存在安全问题。

发明内容

为了解决在现有泊车系统下泊车过程可能与泊车车位前方或者后方车辆发生碰擦事故的问题，本发明提供了一种带有安全监测的辅助泊车系统及其方法，在现有的泊车装置上改进泊车系统，实现泊车过程中危险事故的预判。

本发明所采用的技术方案是：

一种带有安全监测的辅助泊车系统，其特征在于：包括环境信息采集处理模块、车速信号采集处理模块、策略模块、语音提示模块、安全监测模块；

所述环境信息采集处理模块由设置于车身侧面和车尾的长距离传感器组成，用于探测距离参数；

所述车速信号采集处理模块与车轮处的转速传感器相连，用于采集车轮转速信号并进行处理，从而得到汽车的车速；

所述策略模块分别与环境信息采集处理模块和车速信号采集处理模块相连，用于对环境信息参数进行处理，识别有效车位和规划泊车路径，并对语音提示模块发出指令；

所述安全监测模块分别与环境信息采集处理模块和车速信号采集处理模块相连，用于确定泊车车位前方和后方车辆位置，结合汽车泊车路径，对汽车泊车事故进行预判，并对语音提示模块发出指令；

所述语音提示模块分别与策略模块和安全监测模块相连，用于根据指令提示驾驶员进行相应的操作。

一种带有安全监测的辅助泊车系统的辅助泊车方法，具体包括如下步骤：

（1）启动带有安全监测的辅助泊车系统；

（2）环境信息采集处理模块接收汽车两侧超声波传感器探测的距离信号，车速信号采集处理模块接收车速信号，处理后传输到策略模块；

（3）策略模块接收距离参数，处理后得到探测到的车位尺寸，判断车位是否满足当前汽车的泊车要求，满足当前汽车泊车要求时，执行第（4）步，不满足当前汽车泊车要求时，重新执行步骤（2）和（3），重新寻找车位；

（4）策略模块根据目标车位进行路径规划，采用“三步法”泊车，即方向盘右打满阶段、方向盘回正阶段和方向盘左打满阶段，并规划出泊车起点；

（5）汽车继续行驶，策略模块根据接收到的车速参数，判断汽车是否行驶到规划路径起点；当汽车行驶到路径起点时，策略模块发出指令到语音提示模块，提示驾驶员停车，同时计算泊车起点误差量，对泊车路径进行修正；

（6）进入倒车入库阶段，在泊车起点位置，策略模块向语音提示模块发出指令，提示驾驶员挂倒档、向后低速行驶；入库过程中，语音提示模块根据规划路径提示驾驶员进行相应操作；

（7）倒车过程中，安全监测模块监测泊车过程中侧方和尾部安全；在左打满入库阶段时，判断汽车入库是否安全，入库安全时，泊车完成，入库不安全时，重复第（7）步，进行调整。

进一步，在步骤（7）中，安全监测模块根据当前危险点的位置和下一步汽车行驶轨迹，判断汽车入库是否安全。

进一步，所述当前危险点的位置的确定方法为：当汽车左打满入库时刻，以汽车中心为原点建立坐标系，表示出相应关键点的坐标，并描述出汽车右车头的行驶轨迹；在汽车方向盘回正向后行驶时，安全监测系统启动，接收环境信息采集处理模块传输的距离参数，汽车侧方传感器探测侧方障碍物距离，每当汽车行驶S0时，S0=1/n车轮长度，侧方传感器将探测一次，对测量数值进行数据处理，记当前超声波传感器探测的数值记为T0，上一次传感器探测的数值记为T1，如果T0＜T1，则将T0的值赋给T1，传感器继续工作；如果T0＞T1，则将当前测量的数值T0赋给T，同时开始计算超声波传感器探测次数N，当汽车的方向盘左打满时，策略模块发出指令停止记录，这时可以得出障碍物在坐标系中的坐标。

进一步，所述下一步汽车行驶轨迹的确定方法为：当汽车方向盘右打满时，轮距B、轴距L、内转向轮偏转角β、外转向轮偏转角α为已知参数，汽车右前轮的瞬时转弯半径为R=L/sinα,则汽车的瞬时速度中心的坐标为（-R+B/2，-L/2），得出此刻汽车右前方车轮在坐标系中的行驶轨迹方程；汽车右车头FR（X,Y）和右前车轮之间的关系：，可以得出点FR的行驶轨迹方程。

进一步，安全监测模块根据当前危险点的位置和汽车下一步汽车行驶轨迹判断汽车入库是否安全的判断方法为：将障碍物坐标代入，当小于安全系数值S时，汽车在入库过程中有可能发生碰撞；当大于安全系数值S时，汽车入库过程安全。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明一种带有安全监测的辅助泊车系统及其方法简单、节约成本，泊车所需外部装置少，泊车控制器所需数据大部分主要通过取汽车现有设备中信号处理后得到，充分利用现有资源，并且在系统中加入安全监测模块，并不需要额外添加装置，采用新型安全算法，使泊车过程中碰擦风险降到最低，在短时间内帮助驾驶员安全泊车。

附图说明

图1为辅助泊车系统原理图；

图2为寻找泊车车位示意图；

图3为泊车步骤示意图；

图4为辅助泊车系统工作流程图；

图5为确定泊车车位前方车辆危险点位置示意图；

图6为汽车尾部安全监测示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

如图1所示为本泊车系统的原理图,可知本系统包括：1）环境信息采集处理模块、2）车速信号采集处理模块、3）策略模块、4)语音提示模块、5）安全监测模块，其中环境信息采集模块主要利用汽车两侧和尾部超声波传感器采集距离信息，本系统采用的车速信号是从车轮转速传感器上取得，经过处理后，可以得到汽车的车速。环境信息采集处理模块包括车身和车尾的长距离传感器，将所探测的距离参数传输到策略模块和安全检测模块，用于车位检测和安全监测；车速信号采集处理模块主要从车轮转速传感器上取出信号，经过处理后，可以得到汽车的车速，用于对汽车行驶距离的检测；策略模块对环境信息参数处理计算，识别有效车位和规划泊车路径，对语音提示模块发出指令；语音提示模块根据指令提示驾驶员进行相应的操作；安全监测模块主要用于确定泊车车位前方和后方车辆位置，结合汽车泊车路径，对汽车泊车事故进行预判。1）通过接收汽车侧方传感器数据和汽车行驶速度确定泊车车位前方车辆危险点位置，结合汽车实时泊车路径，对汽车泊车安全进行预判和监测；2）通过实时监测汽车尾部传感器数据，结合汽车实时泊车路径，对泊车安全进行预判。

如图4所示为本系统的工作流程，进一步说明辅助泊车系统的工作过程。启动本系统，首先寻找目标停车车位（如图2）；环境信息采集模块接收汽车两侧超声波传感器探测的距离信号，车速信息采集模块采集车轮转速传感器的信号，处理后将距离和速度参数传输到策略模块；策略模块接收距离参数，进行相应的处理后得到目前探测到的车位尺寸，并判断车位是否满足当前汽车的泊车要求，如果满足要求，则将该车位作为目标停车车位，如果不满足，则清空当前探测数据，重新寻找车位，重复上述过程直到寻找到目标停车车位。

寻找到目标停车车位后，进行泊车路径规划；策略模块根据目标车位进行路径规划，采用“三步法”泊车(如图3)，即方向盘右打满阶段、方向盘回正阶段和方向盘左打满阶段，并规划出泊车起点；汽车继续行驶，策略模块根据接收到的车速参数，判断汽车是否行驶到规划路径起点；当汽车行驶到路径起点时，策略模块发出指令到语音提示模块，提示驾驶员停车，同时计算泊车起点误差量，对泊车路径进行修正。

当汽车行驶到泊车起点位置后，开始倒车入库阶段；在泊车起点位置，策略模块向语音提示模块发出指令，提示驾驶员挂倒档、向后低速行驶；倒车入库过程中，语音提示模块根据规划路径提示驾驶员进行相应操作，安全监测模块开始工作，监测泊车过程中侧方和尾部安全，主要通过实时接收侧方和尾部距离参数，进行相应处理；在左打满入库阶段开始前，先结合规划路径和车位前方障碍物位置，判断汽车入库是否安全？如果入库不安全，则安全监测模块根据当前参数计算出汽车安全入库还需行驶距离S，提示驾驶员方向盘回正继续向后行驶S，重新判断；如果入库安全，则继续进行倒车入库过程。

如图5所示为确定泊车车位前方车辆危险点位置示意图。当汽车左打满入库时刻，以汽车中心为原点建立坐标系，表示出相应关键点的坐标，并描述出汽车右车头的行驶轨迹。

车位前方车辆危险点位置确定方法如下：在汽车使用泊车辅助系统进行到第二步时，即汽车方向盘回正向后行驶，安全监测系统启动，接收环境感知模块传输的距离参数，汽车侧方传感器探测侧方障碍物距离，每当汽车行驶S₀时（S₀=1/n车轮长度），侧方传感器将探测一次，将测量数值传输到数据处理模块中。数据处理模块对其进行处理（记当前超声波传感器探测的数值记为T₀，上一次传感器探测的数值记为T₁）如果T₀＜T₁时，则将T₀的值赋给T₁，传感器继续工作；如果T₀＞T₁时，则将当前测量的数值T₀赋给T，同时开始计算超声波传感器探测次数N（当前N=0），当汽车的方向盘左打满时，策略模块发出指令停止记录，这时可以得出障碍物在图示坐标系中的坐标（T，N*S₀）。

汽车在图示位置时下一步路径计算方法如下：当汽车方向盘右打满时，汽车的瞬时速度中心O如图所示，已知汽车的性能参数（轮距B，轴距L，内转向轮偏转角β，外转向轮偏转角α），汽车右前轮的瞬时转弯半径R=L/sinα,则瞬心O坐标为（-R+B/2，-L/2），得出此刻汽车右前方车轮在图示坐标系中的行驶轨迹方程;汽车右车头FR（X,Y）和右前车轮之间的关系：，可以得出点FR的行驶轨迹方程。

安全监测模块根据当前危险点的位置和汽车下一步汽车行驶轨迹，判断汽车入库是否安全。判断方法：将所计算得出的障碍物坐标代入，当＜S（安全系数值）时，汽车在入库过程中有可能发生碰撞；当＞S时，汽车入库过程安全。

如图6所示为汽车泊车过程中尾部安全监测示意图，通过实时的接收尾部距离参数，当尾部距离参数小于安全值时，发出警报。

本辅助泊车系统主要包括环境信息采集处理模块，车速信号采集处理模块，策略模块，语音提示模块和安全监测模块。

所述的环境信息采集处理模块包括车身和车尾的长距离传感器，将所探测的距离参数传输到策略模块和安全检测模块，用于车位检测和安全监测；

所述的车速信号采集处理模块主要从车轮转速传感器上取出信号，经过处理后，可以得到汽车的车速，用于对汽车行驶距离的检测；

所述的策略模块对环境信息参数处理计算，识别有效车位和规划泊车路径，对语音提示模块发出指令；

所述的语音提示模块根据指令提示驾驶员进行相应的操作；

所述的安全监测模块主要用于确定泊车车位前方和后方车辆位置，结合汽车泊车路径，对汽车泊车事故进行预判。1）通过接收汽车侧方传感器数据和汽车行驶速度确定泊车车位前方车辆危险点位置，结合汽车实时泊车路径，对汽车泊车安全进行预判和监测；2）通过实时监测汽车尾部传感器数据，结合汽车实时泊车路径，对泊车安全进行预判。

Claims

1.一种带有安全监测的辅助泊车系统的辅助泊车方法，具体包括如下步骤：

(1)启动带有安全监测的辅助泊车系统；

(2)环境信息采集处理模块接收汽车两侧超声波传感器探测的距离信号，车速信号采集处理模块接收车速信号，处理后传输到策略模块；

(3)策略模块接收距离参数，处理后得到探测到的车位尺寸，判断车位是否满足当前汽车的泊车要求，满足当前汽车泊车要求时，执行第(4)步，不满足当前汽车泊车要求时，重新执行步骤(2)和(3)，重新寻找车位；

(4)策略模块根据目标车位进行路径规划，采用“三步法”泊车，即方向盘右打满阶段、方向盘回正阶段和方向盘左打满阶段，并规划出泊车起点；

(5)汽车继续行驶，策略模块根据接收到的车速参数，判断汽车是否行驶到规划路径起点；当汽车行驶到路径起点时，策略模块发出指令到语音提示模块，提示驾驶员停车，同时计算泊车起点误差量，对泊车路径进行修正；

(6)进入倒车入库阶段，在泊车起点位置，策略模块向语音提示模块发出指令，提示驾驶员挂倒档、向后低速行驶；入库过程中，语音提示模块根据规划路径提示驾驶员进行相应操作；

(7)倒车过程中，安全监测模块监测泊车过程中侧方和尾部安全；在左打满入库阶段时，判断汽车入库是否安全，入库安全时，泊车完成，入库不安全时，重复第(7)步，进行调整；安全监测模块根据当前危险点的位置和下一步汽车行驶轨迹，判断汽车入库是否安全；

所述当前危险点的位置的确定方法为：当汽车左打满入库时刻，以汽车中心为原点建立坐标系，表示出相应关键点的坐标，并描述出汽车右车头的行驶轨迹；在汽车方向盘回正向后行驶时，安全监测系统启动，接收环境信息采集处理模块传输的距离参数，汽车侧方传感器探测侧方障碍物距离，每当汽车行驶S0时，S0＝1/n车轮长度，侧方传感器将探测一次，对测量数值进行数据处理，记当前超声波传感器探测的数值记为T0，上一次传感器探测的数值记为T1，如果T0＜T1，则将T0的值赋给T1，传感器继续工作；如果T0＞T1，则将当前测量的数值T0赋给T，同时开始计算超声波传感器探测次数N，当汽车的方向盘左打满时，策略模块发出指令停止记录，这时可以得出障碍物在坐标系中的坐标。

2.根据权利要求1所述的一种带有安全监测的辅助泊车系统的辅助泊车方法，其特征在于：所述下一步汽车行驶轨迹的确定方法为：当汽车方向盘左打满时，轮距B、轴距L、内转向轮偏转角β、外转向轮偏转角α为已知参数，汽车右前轮的瞬时转弯半径为R＝L/sinα,则汽车的瞬时速度中心的坐标为(-R+B/2，-L/2)，得出此刻汽车右前方车轮在坐标系中的行驶轨迹方程汽车右车头FR(X,Y)和右前车轮之间的关系：X＝x+c；Y＝y+d，可以得出点FR的行驶轨迹方程f₂(X,Y)＝R²。

3.根据权利要求2所述的一种带有安全监测的辅助泊车系统的辅助泊车方法，其特征在于：安全监测模块根据当前危险点的位置和汽车下一步汽车行驶轨迹判断汽车入库是否安全的判断方法为：将障碍物坐标代入f₂(X,Y)，当f₂(X,Y)小于安全系数值S时，汽车在入库过程中有可能发生碰撞；当f₂(X,Y)大于安全系数值S时，汽车入库过程安全。