CN105539430A - 一种基于手持终端的人车交互智能泊车方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于手持终端的人车交互智能泊车方法。使用本发明通过手持终端点选或自动识别的方式实现人车交互功能，能够使车辆获取用户指定的泊车车位与车辆的相互位置关系，实现人车交互功能；而且本发明合理的对泊车路径进行规划，选取多个备选停车准备位置，规划多条行驶路线，进而能够更好地完成自主泊车。此外，本智能泊车系统通过用户点选或自动识别手持终端获取的车辆周围环境的俯视图上的车辆与泊车车位的方式，使用户直观地了解车辆周围环境信息，通过点选或手持终端自动识别方式使车辆获取车辆与泊车车位在图中的位置。

Description

一种基于手持终端的人车交互智能泊车方法

技术领域

本发明涉及自主泊车系统的技术领域，具体涉及一种基于手持终端的人车交互智能泊车方法。

背景技术

停车入位是驾驶者必备的技能，在日常生活中，司机经常需要对车辆进行泊车。在城市不断发展的过程中，城市中的交通状况越发复杂，车辆也越来越多，出现了如停车位太小，泊车环境复杂等泊车难度加大的问题。泊车可能导致交通阻塞，车辆的磕碰，发生交通意外的几率大大增加。因此，自主泊车技术具有很强的应用前景与市场价值。

智能泊车系统包括手动类智能泊车系统以及自动类智能泊车系统，手动类智能泊车系统主要包括倒车雷达和车后显示系统，通过发出警示声音或显示屏提醒车主了解车后情况，使驾驶者主动闪避，以减少交通意外。该产品对于驾驶者而言，主动性较差，只能在一定程度上避免车辆发生意外，很难顺利有效地完成泊车，容易造成刮擦或碰撞。而自动类智能泊车系统是指车辆装载传感器，根据传感器所获得的信息，车辆自主行驶到车位中，完成泊车。对于驾驶者而言，自动类智能泊车系统较大程度上能够避免车辆发生意外，顺利有效地完成泊车。

当前的大多数中高档车辆上都装有手动类智能泊车系统，用以提示车主了解车后情况，需要驾驶者自己完成泊车过程。自主泊车系统即自动类智能泊车系统就是车辆在人给予停车入位指令后，不需要人操控方向盘、油门或刹车，车辆自主完成停车入位的系统。鉴于对自主泊车系统的迫切需要，各大车辆公司都开始研究自主泊车系统。

2010年德尔福发布低成本智能泊车辅助系统，德尔福目前推出的智能泊车辅助系统并非是自主泊车系统，而是一种手动类智能泊车系统，需要驾驶员按照显示屏上图像提示或者语音提示来操控方向盘、油门、刹车，进行泊车入位。同年，昊锐发布了其智能泊车系统，此泊车辅助系统运用超声波传感器扫描路面两侧，通过比较停车的空间和车辆的长度，自动寻找合适的停车位。找到合适位置后，驾驶者只需控制刹车，车辆自动控制转向操作，将车辆停进停车位，并且全过程液晶屏会有相应的显示。严格意义上来讲，昊锐的智能泊车系统并不是全自动的，驾驶员必须踩制动踏板控制车速，车上的计算机系统将控制方向盘。

2013年，奥迪及沃尔沃先后开发出远程遥控驾驶技术，用户到达目的地下车后，利用手持终端给车辆发送泊车指令，车辆就会自主寻找车位进行泊车。但该系统只能在预先设定好的场景里实现无人驾驶，而且速度被严格限制在了数英里/小时，还不具备实用价值。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于手持终端的人车交互智能泊车方法，本方法通过点选或手持终端自动识别的方式，能够实现自主泊车。

一种基于手持终端的人车交互智能泊车方法，具体包括如下步骤：

步骤一、用户将车辆行驶至待泊车车位附近，使用手持终端获取车辆周围环境信息的俯视图；

步骤二、用户根据手持终端中显示的俯视图，首先点选或通过手持终端自动识别需泊车车辆，而后获取该车辆在俯视图中的位姿信息；根据俯视图中车辆的位姿信息，获得车辆在俯视图中的尺寸，并与车辆实际尺寸的比值进行坐标转换，获取车辆在实际环境中的坐标，称为实际车辆的坐标；

点选或者通过手持终端自动识别期望泊车车位，取期望泊车车位在俯视图中的4个顶点坐标信息；根据所述比值，获得期望泊车车位在实际环境中的4个顶点坐标；

将获得的实际车辆的坐标和期望泊车车位在实际环境中的4个顶点坐标发送至车辆的控制及采集中心；

步骤三、控制及采集中心在接收到实际车辆的坐标和期望泊车车位在实际环境中的4个顶点坐标后，判断当前属于垂直泊车位还是水平泊车位；控制及采集中心获得当前的判断结果；同时，执行步骤四；

步骤四、控制及采集中心实时检测环境中障碍物信息；

步骤五、控制及采集中心根据实际车辆的坐标、期望泊车车位在实际环境中的4个顶点坐标、判断结果以及当前环境的障碍物信息，进行路径规划；

步骤六、控制及采集中心根据规划好的行驶轨迹，首先，控制车辆自主行驶至停车准备位置；之后，车辆根据该行驶轨迹所对应的路点行驶，完成车辆自主入库行驶过程。

较佳地，所述步骤五中控制及采集中心进行路径规划的具体工作过程为：

当为水平泊车时，即侧方停车：

5.1根据期望泊车车位在实际环境中的的4个顶点坐标，首先根据期望泊车车位的坐标以及车辆的后悬长度，继续判断水平泊车的泊车方式；并根据所选的泊车方式，相应的获得车辆的终点位置；执行5.2；

当为垂直泊车时：

以车辆在入库后的终点位置等于车位的中心点为目标，计算车辆倒库停车入库后的终点位置；执行5.2；

5.2计算泊车准备位置：

选取备选停车准备位置集合；

5.3利用圆轨迹原理，遍历备选停车准备位置集合中的每一备选准备位置点到终点位置的泊车路线，获得入库行驶过程中所有路点；

5.4根据环境监测模块获得的障碍物信息，判断泊车过程中是否会与障碍物相碰，若会，则删除该备选准备位置；将所有不与障碍物相碰的备选停车准备位置点筛选出，并定义为停车准备位置点，形成集合；

5.5根据实际车辆的坐标，选取最优停车准备位置点；其中，所述最优停车准备位置点为：以实际车辆的坐标到停车准备位置最短的点；利用回旋曲线规划路径原理，规划一条行驶轨迹，发送至车辆控制行驶模块。

较佳地，所述当水平泊车时，首先判断当前期望泊车车位是否能够满足第一种泊车要求：即车辆假设在停入期望泊车车位后，车辆泊车后的终点位置位于期望泊车车位的居中位置；如果可以，则以所述的居中位置为车辆的终点位置泊车；否则，采用第二种泊车方式：以车辆驾驶座一侧为内侧，采用车辆内侧靠近车位内侧边线的方式泊车。

较佳地，步骤一中所述的使用手持终端获取车辆周围环境信息的俯视图的具体方式有以下两种：

方式一、用户下车后利用手持终端拍照，可获得一张包含车辆与车位的一部分或整体的照片，手持终端通过读取其重力传感器数据可获得当前手持终端姿态角，通过该姿态角对拍摄的图片进行逆投影变换，获取车辆周围环境信息的俯视图；

方式二、用户下车后利用手持终端点击手持终端的检测车位按钮，通过3G网络/蓝牙技术将检测指令发送给车载计算机，车载计算机启动车位及车辆检测模块，获取安装在车辆上的全景摄像头拍摄的图像，并对图像进行逆投影，获得车辆周围环境信息的俯视图，然后将该俯视图发送给用户手持终端。

较佳地，若采取方式一所获取的图像中车位只有一部分，则利用常规车位长度或/和宽度的尺寸，根据期望泊车车位在俯视图中的一个或多个顶点坐标信息，补全车位所有的顶点坐标信息，进而得到完整的期望泊车车位在实际环境中的4个顶点坐标。

有益效果：

1、本智能泊车系统通过点选或手持终端自动识别的方式实现人车交互功能，能够使车辆获取用户指定的泊车车位与车辆的相互位置关系，实现人车交互功能；

2、本发明合理的对泊车路径进行规划，选取多个备选停车准备位置，规划多条行驶路线，进而能够更好地完成自主泊车；

3、本智能泊车系统通过用户点选或通过手持终端自动识别获取的车辆周围环境的俯视图上的车辆与泊车车位的方式，使用户直观地了解车辆周围环境信息，通过点选或手持终端自动识别的方式使车辆获取车辆与泊车车位在图中的位置。

附图说明

图1为本发明系统流程图。

图2为停车准备位置集合示意图。

图3为平行泊车终点位置示意图。

图4为平行泊车示意图。

图5为垂直泊车示意图。

图6为检测车辆与车位相对位置关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种基于手持终端的人车交互智能泊车系统，具体包括如下步骤，如图1所示：

步骤一、用户将车辆行驶至待泊车车位附近，使用手持终端获取车辆周围环境信息的俯视图，具体获取方式如下：

方式一、用户下车后利用手持终端拍照，可获得一张包含车辆与车位的一部分或整体的照片，手持终端通过读取其重力传感器数据可获得当前手持终端姿态角，通过该姿态角对拍摄的图片进行逆投影变换，获取车辆周围环境信息的俯视图；

方式二、用户下车后利用手持终端点击手持终端的检测车位按钮，通过3G网络/蓝牙技术将检测指令发送给车载计算机，车载计算机启动车位及车辆检测模块，获取安装在车辆上的全景摄像头拍摄的图像，并对图像进行逆投影，获得车辆周围环境信息的俯视图，然后将该俯视图发送给用户手持终端；

步骤二、如图6所示，用户根据手持终端中显示的俯视图，首先点选或通过手持终端自动识别需泊车车辆，而后获取该车辆在俯视图中的位姿信息(实际情况下的航向角和车辆在俯视图中的坐标)；同时，点选或通过手持终端自动识别期望泊车车位，获取期望泊车车位在俯视图中的4个顶点坐标信息，根据俯视图中车辆的位姿信息，获得车辆在俯视图中的尺寸，并与车辆实际尺寸的比值进行坐标转换，获取实际车辆的坐标，其中，这里的实际车辆的坐标是指车辆后轴中点在实际环境中的坐标；同理，依据所述比值和期望泊车车位在俯视图中的4个顶点坐标信息，获得期望泊车车位在实际环境中的4个顶点坐标；将获得实际车辆的坐标和期望泊车车位在实际环境中的4个顶点坐标发送至控制及采集中心；其中，若采取方式一所获取的图像中车位只有一部分，则利用常规车位长度或/和宽度的尺寸，根据期望泊车车位在俯视图中的一个或多个顶点坐标信息，补全车位所有的顶点坐标信息，进而得到完整的期望泊车车位在实际环境中的4个顶点坐标；

步骤三、控制及采集中心在接收到实际车辆的坐标和期望泊车车位在实际环境中的4个顶点坐标后，判断当前车位属于垂直泊车位还是水平泊车位，其中，令期望泊车车位在实际环境中的4个顶点坐标为(x_lot1,y_lot1)，(x_lot2,y_lot2)，(x_lot3,y_lot3)，(x_lot4,y_lot4)；具体判断依据：当|x_lot1-x_lot2|＜|y_lot1-y_lot4|时，进行水平泊车路径规划；否则，进行垂直泊车路径规划；控制及采集中心获得当前的判断结果；同时，执行步骤四；

步骤四、控制及采集中心实时检测环境中障碍物信息；其中，所述用于检测环境中障碍物信息可由3D激光雷达和全景摄像头进行采集；

步骤五、控制及采集中心根据实际车辆的坐标、期望泊车车位在实际环境中的4个顶点坐标、判断结果以及当前环境的障碍物信息，进行路径规划

当为水平泊车时，即侧方停车：

5.1根据期望泊车车位在实际环境中的的4个顶点坐标，计算车辆侧方停车入库后的终点位置(x₂,y₂)；其中，所述的终点位置为以车辆后轴中点位置；本实施例中，以右侧泊车为例：为了能够保证车辆能够完全停入车库且避免出现剐蹭的情况，本发明将水平泊车分为两个泊车方案：

第一个方案为：首先假设以车位宽度方向的居中位置作为车辆的终点位置，判断当前期望泊车车位是否能够满足第一种泊车要求；根据期望泊车车位的坐标，根据公式(1)，获得车位终点位置；

则有：

其中，r_min是指当转向盘转到极限位置时，汽车以最低稳定车速转向行驶时，后轴中心点在支承平面上滚过的轨迹圆半径；车长为L_car，车宽为d_car，后悬为L_rear；

如图2所示，其中，公式x₂＝(x_lot1+x_lot2)/2所表达的意思是：在地理坐标系中，车辆x方向的终点位置位于车位位置的中点；

公式 $y_2=y_{lot2}-\sqrt{{(r_{min}+d_{car}/2)}^2+{(L_{car}-L_{rear})}^2-{(r_{min}-(x_{lot2}-x_{lot1})/2)}^2}$ 中，(r_min-(x_lot2-x_lot1)/2)表示轨迹圆圆心到车位线的距离，根据勾股定理，获得车辆终点位置处到(x_lot1,y_lot1)与(x_lot2,y_lot2)连线的垂直距离；根据车位顶点坐标(x_lot2,y_lot2)，最终获得终点位置处车辆y方向的坐标；

判断当车辆以该车位终点位置停入期望泊车车位后，是否与车位的标线相碰；即判断y₂-L_rear＜y_lot3，如果小于，则采用方案二，否则，采用方案一。

方案二：若采取方案一，其车辆会与车位边线相碰，则采用令车辆内侧靠近车位内侧边线的方式泊车；其中，令驾驶员一侧为车辆内侧，副驾驶员一侧为车辆外侧；与车辆内侧的相同侧为车位内侧，与车辆外侧的相同侧为车位外侧。

则有：

$\left\{\begin{array}{c}{x}_2=x_{lot4}+\frac{d_{car}}{2}\\ y_2=y_{lot4}+L_{rear}\end{array}\right.---\left(2\right)$

5.2计算泊车准备位置：

如图3所示：选取备选停车准备位置集合；其中，所述的备选停车准备位置集合为：y≥y_lot2且 $x\∈(x_{lot1}-d_{road}+\frac{d_{car}}{2},x_{lot1}-\frac{d_{car}}{2});$

5.3利用圆轨迹原理，遍历备选停车准备位置集合中的每一备选准备位置点到终点位置的泊车路线，获得入库行驶过程中所有路点，所述路点是车辆在泊车过程中不同类型路径切换时的车辆位姿，包括备选停车准备位姿、停车终点位姿、圆轨迹与直线的切点处的过渡位姿、不同圆轨迹间的切点处的过渡位姿。故本发明得到的路点包括备选停车准备位姿(x₁,y₁,90)、过渡位姿(x_st,y_st,θ_st)和车辆终点位姿(x₂,y₂,90)

如图4所示：已知备选停车准备位姿(x₁,y₁,90)和车辆终点位姿(x₂,y₂,90)，车辆入库需经过以下两个过程：第一旋转过程为：以圆心(x_co1,y_co1)、半径r₁旋转到过渡位姿(x_st,y_st,θ_st)；第二旋转过程为：以圆心(x_co2,y_co2)、半径r_min，从过渡位姿(x_st,y_st,θ_st)旋转到停车终点位姿；其具体过程为：

y_co2＝y₂(4)

x_co2＝x₂-r_m(5)

$x_{co1}=\frac{(x_{co2}^2-x_1^2+y_{co2}^2+y_1^2-2y_1{y}_{co2}+2x_1{r}_{\min }-r_{\min }^2)}{2(x_{co2}-x_1+r_{\min })}---\left(6\right)$

y_co1＝y₁(7)

r₁＝x_co1-x(8)

其中，公式(4)和公式(5)为获得第二段旋转圆心，公式(6)和公式(7)为获得第一段旋转圆心；公式(8)为获得第一段旋转半径；公式(9)为获得过渡位姿；

5.4根据获得的障碍物信息，判断泊车过程中是否会与障碍物相碰，若会，则删除该备选准备位置；将所有不与障碍物相碰的备选停车准备位置点筛选出，并定义为停车准备位置点，形成集合。

5.5根据实际车辆的坐标，选取最优停车准备位置点；其中，所述最优停车准备位置点为：以实际车辆的坐标到停车准备位置最短的点；利用回旋曲线规划路径原理，规划一条行驶轨迹；

步骤六、控制及采集中心根据规划好的，首先，控制车辆自主行驶至停车准备位置；之后，车辆根据该行驶轨迹所对应的路点行驶，完成车辆自主入库行驶过程。

当为垂直泊车时：

第1步：根据实际车辆的坐标，计算车辆入库后的终点位置；为了能够保证车辆在入库后的终点位置处于车位的中心点，采用如下方法：

$\left\{\begin{array}{c}{x}_2=(x_{lot1}+x_{lot2})/2+L_{car}/2-L_{rear}\\ y_2=(y_{iot1}+y_{lot4})/2\end{array}\right.---\left(14\right)$

第2步：计算泊车准备位置：

选取备选停车准备位置集合；其中，所述的备选停车准备位置集合为：y≥y_lot2且 $x\∈(x_{lot1}-d_{road}+\frac{d_{car}}{2},x_{lot1}-\frac{d_{car}}{2});$

第3步：如图5所示：利用圆轨迹原理，根据公式(15)至公式(19)，遍历备选停车准备位置集合中的每一备选准备位置点到终点位置的泊车路线，获得入库行驶过程中所有路点；所述路点是车辆在泊车过程中不同类型路径切换时的车辆位姿，包括备选停车准备位姿、停车终点位姿、圆轨迹与直线的切点处的过渡位姿、不同圆轨迹间的切点处的过渡位姿。故本发明得到的路点包括备选停车准备位姿(x₁,y₁,90)、过渡位姿(x_st1,y_st1,180)和车辆终点位姿(x₂,y₂,180)。

其中，已知备选停车准备位姿(x₁,y₁,90)以及车辆终点位姿(x₂,y₂,180)，车辆入库需要两个过程：第一旋转过程为：圆心(x_c,y_c),半径为r₃旋转到过渡位姿(x_st1,y_st1,180)；第二直线过程为：从过渡位置直线行驶到停车终点位置；其具体过程为：

r₃＝y₁-y(15)

x_c＝x₁+r₃(16)

y_c＝y₁(17)

x_s1t＝x(18)

y_st1＝y₂(19)

其中，公式(15)为获得第一旋转过程的半径；公式(16)和公式(17)为获得第一旋转过程的圆心；公式(18)和公式(19)为获得过渡位姿坐标；

第4步：根据获得的障碍物信息，判断泊车过程中是否会与障碍物相碰，若会，则删除该备选准备位置；将所有不与障碍物相碰的备选停车准备位置点筛选出，并定义为停车准备位置点，形成集合。

第5步：根据实际车辆的坐标，选取最优停车准备位置点；其中，所述最优停车准备位置点为：以实际车辆的坐标到停车准备位置最短的点；利用回旋曲线规划路径原理，规划一条行驶轨迹；

步骤六、控制及采集中心根据规划好的，首先，控制车辆自主行驶至停车准备位置；之后，车辆根据该行驶轨迹所对应的路点行驶，完成车辆自主入库行驶过程。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于手持终端的人车交互智能泊车方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤一、用户将车辆行驶至待泊车车位附近，使用手持终端获取车辆周围环境信息的俯视图；

步骤二、用户根据手持终端中显示的俯视图，首先点选或通过手持终端自动识别需泊车车辆，而后获取该车辆在俯视图中的位姿信息；根据俯视图中车辆的位姿信息，获得车辆在俯视图中的尺寸，并与车辆实际尺寸的比值进行坐标转换，获取车辆在实际环境中的坐标，称为实际车辆的坐标；

点选或通过手持终端自动识别期望泊车车位，取期望泊车车位在俯视图中的4个顶点坐标信息；根据所述比值，获得期望泊车车位在实际环境中的4个顶点坐标；

将获得的实际车辆的坐标和期望泊车车位在实际环境中的4个顶点坐标发送至车辆的控制及采集中心；

步骤三、控制及采集中心在接收到实际车辆的坐标和期望泊车车位在实际环境中的4个顶点坐标后，判断当前属于垂直泊车位还是水平泊车位；控制及采集中心获得当前的判断结果；同时，执行步骤四；

步骤四、控制及采集中心实时检测环境中障碍物信息；

步骤五、控制及采集中心根据实际车辆的坐标、期望泊车车位在实际环境中的4个顶点坐标、判断结果以及当前环境的障碍物信息，进行路径规划；

步骤六、控制及采集中心根据规划好的行驶轨迹，首先，控制车辆自主行驶至停车准备位置；之后，车辆根据该行驶轨迹所对应的路点行驶，完成车辆自主入库行驶过程。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤五中控制及采集中心进行路径规划的具体工作过程为：

当为水平泊车时，即侧方停车：

5.1根据期望泊车车位在实际环境中的的4个顶点坐标，首先根据期望泊车车位的坐标以及车辆的后悬长度，继续判断水平泊车的泊车方式；并根据所选的泊车方式，相应的获得车辆的终点位置；执行5.2；

当为垂直泊车时：

以车辆在入库后的终点位置等于车位的中心点为目标，计算车辆倒库停车入库后的终点位置；执行5.2；

5.2计算泊车准备位置：

选取备选停车准备位置集合；

5.3利用圆轨迹原理，遍历备选停车准备位置集合中的每一备选准备位置点到终点位置的泊车路线，获得入库行驶过程中所有路点；

5.4根据环境监测模块获得的障碍物信息，判断泊车过程中是否会与障碍物相碰，若会，则删除该备选准备位置；将所有不与障碍物相碰的备选停车准备位置点筛选出，并定义为停车准备位置点，形成集合；

5.5根据实际车辆的坐标，选取最优停车准备位置点；其中，所述最优停车准备位置点为：以实际车辆的坐标到停车准备位置最短的点；利用回旋曲线规划路径原理，规划一条行驶轨迹，发送至车辆控制行驶模块。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述当水平泊车时，首先判断当前期望泊车车位是否能够满足第一种泊车要求：即车辆假设在停入期望泊车车位后，车辆泊车后的终点位置位于期望泊车车位的居中位置；如果可以，则以所述的居中位置为车辆的终点位置泊车；否则，采用第二种泊车方式：以车辆驾驶座一侧为内侧，采用车辆内侧靠近车位内侧边线的方式泊车。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤一中所述的使用手持终端获取车辆周围环境信息的俯视图的具体方式有以下两种：

方式一、用户下车后利用手持终端拍照，可获得一张包含车辆与车位的一部分或整体的照片，手持终端通过读取其重力传感器数据可获得当前手持终端姿态角，通过该姿态角对拍摄的图片进行逆投影变换，获取车辆周围环境信息的俯视图；

方式二、用户下车后利用手持终端点击手持终端的检测车位按钮，通过3G网络/蓝牙技术将检测指令发送给车载计算机，车载计算机启动车位及车辆检测模块，获取安装在车辆上的全景摄像头拍摄的图像，并对图像进行逆投影变换，获得车辆周围环境信息的俯视图，然后将该俯视图发送给用户手持终端。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于：若采取方式一所获取的图像中车位只有一部分，则利用常规车位长度或/和宽度的尺寸，根据期望泊车车位在俯视图中的一个或多个顶点坐标信息，补全车位所有的顶点坐标信息，进而得到完整的期望泊车车位在实际环境中的4个顶点坐标。