CN105679068B - 一种与智能停车场协同的智能车辆自动驾驶系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明请求保护一种与智能停车场协同的智能车辆自动驾驶系统和方法，智能车辆车载设备包括通信模块、车辆定位及路径规划模块、检测模块；后台服务中心包括通信模块和数据管理模块两部分，通信模块包括Dispatcher和ServiceHandler两部分。用户移动终端向后台服务中心发出驶入/驶出停车场的请求信息；后台服务中心将停车场地图及指定的终点位置发送给车载设备；车载设备进行全局路径规划，采集车辆状态与环境信息进行定位，规划局部路径并用以控制智能车辆自动驾驶到终点，再向后台服务中心发送到达终点信息；后台服务中心将到达终点信息发送给用户移动终端。

Description

一种与智能停车场协同的智能车辆自动驾驶系统和方法
技术领域
本发明属于智能交通和自动化控制技术，主要涉及与智能停车场协同的智能车辆自动驾驶系统和方法。
背景技术
传统的停车场一般缺乏有效的空闲车位引导，并且停车场内部由于环境条件所限，内部构造往往比较复杂，视野不开阔，导致驶入时空闲车位的寻找以及驶出时车辆的寻找都比较麻烦。
中国专利申请：汽车自动识别停车系统(申请号：201210454042.3)公开了一种汽车自动识别停车系统，该系统通过安装在汽车上的自动识别系统对停车位进行检测，并进行自动停车操作，但该系统适用于确认空闲车位的自动停车，并未解决车主找寻空闲车位的困难。中国专利申请：一种停车导航方法及系统(申请号：201310596332.6)公开了一种停车导航方法及系统：当车辆到达时自动识别出车辆类型，并根据该车辆类型以及子停车场的剩余车库个数，确定适合该车辆的车库，同时生成导航信息完成驶入任务。该系统主要着眼于车辆分类，从而提高停车场的有效使用面积，但是并未减少车主使用困难。中国专利申请：地下停车场智能引导系统及其引导方法(申请号：20140114468.3)公开了一种地下停车场智能引导系统及其引导方法，主要包括手机客户终端、交通服务器以及地下停车场监控系统。中国专利申请：通过RFID车载设备实现停车导航的系统(申请号：20140693390.5)公开了通过RFID车载设备实现停车导航的系统，通过停车场的智能标签以及读取智能标签车载设备，服务器内的后台管理系统，以及加载在读取终端上的客户端组合成的业务系统，通过互联网和/或传感器网相连，实现对用户车辆的智能停车导航。上述两项专利的注重点均在于停车管理系统的建立，其区别主要在于利用不同的终端设备以及组网方式。在导航停车的实现上，均是采用后台规划路径辅助车主完成驶入任务的方法，但该方法并未减少由于车主对停车场内部环境不熟悉而导致使用困难。
在寻车功能的实现上，一般是利用后台向车主的移动终端发送提示寻车路线的“人找车”的方法。但是这种方法仍然需要车主花费大量时间去寻找车辆，同时也没有解决出场困难的问题。
因此，本发明提出了一种与智能停车场协同的智能车辆自动驾驶系统和方法，有效地克服了上述方案设计中存在的问题，减少了车主停车、寻车过程中的困难，实现了车辆出入停车场的自动化与智能化。
发明内容
针对现有方法的不足，提出了一种与智能停车场协同的智能车辆自动驾驶系统及方法。
本发明的技术方案如下：一种与智能停车场协同的智能车辆自动驾驶系统，其包括车载设备、后台服务中心和用户移动终端三部分。其中车载设备包括通信模块、车辆定位及路径规划模块、检测模块；通信模块用于与后台服务中心通信；所述的车辆定位及路径规划模块用于接收由通信模块传来的全局地图和终点位置，进行全局路径规划；检测模块用于采集智能车辆状态和位置信息以及周围环境信息。后台服务中心包括后台通信模块和数据管理模块两部分，后台通信模块包括Dispatcher模块(面向车辆端服务管理器)和ServiceHandler(面向用户端服务管理器)模块两部分，Dispatcher模块用于与车载设备通信，ServiceHandler(面向用户端服务管理器)模块用于与用户移动终端通信。数据管理模块用于存储和调用停车场全局地图、以及对空闲车位数据进行存储、查询、调用和修改。用户移动终端用于同后台服务中心通信，以及与车主交互。
上述与智能停车场协同的智能车辆自动驾驶系统，可实现智能车辆自动驶入/驶出停车场，驶入方法步骤如下：
(1)当车辆行驶到停车场入口时，车主利用用户移动终端向后台服务中心发送车辆位置以及驶入请求；
(2)后台服务中心通过通信模块的ServiceHandler模块接收到的驶入请求，进行身份验证后，将车辆位置以及驶入请求转发给Dispatcher模块；Dispatcher模块通过数据管理模块分配空闲车位，将车位位置与停车场全局地图发送给车载设备；
(3)车载设备车辆定位及路径规划模块利用通信模块接收到的停车场全局地图以及分配的车位位置信息进行车辆行驶路径的全局路径规划；重复以下过程，直到智能车辆驶入指定车位：检测模块实时采集当前车辆的状态与局部环境信息；车辆定位及路径规划模块根据车辆的状态与局部环境信息对车辆当前位置进行定位，进行局部规划路径，用以控制智能车辆自动驾驶；
驶出方法步骤如下：
(1)车主利用用户移动终端向后台服务中心发送车辆身份、驶出请求以及出口位置；
(2)后台服务中心通信模块中的ServiceHandler模块接收到驶出请求，进行身份验证后，将车辆身份、驶出请求以及出口位置信息转发给Dispatcher模块；Dispatcher模块通过数据管理模块查找车辆停放位置，将车辆停放位置、出口位置以及停车场全局地图发送给车载设备；
(3)车载设备车辆定位及路径规划模块利用通信模块接收到的停车场全局地图以及车辆停放位置、出口位置信息，进行车辆行驶路径的全局路径规划；重复以下过程，直到智能车辆驶出到达出口：检测模块实时采集当前车辆的状态与局部环境信息；车辆定位及路径规划模块根据车辆的状态与局部环境信息对车辆当前位置进行定位，进行局部规划路径，并用以控制智能车辆自动驾驶。
本发明的优点及有益效果如下：
本发明提出一种与智能停车场协同的智能车辆自动驾驶系统和方法。本系统利用移动通信网络实现了智能车辆与后台服务中心、用户移动终端与后台服务中心的互联，结合智能车辆的环境感知、路径规划与自动驾驶功能，实现了车辆出入停车场的自动化与智能化。
附图说明
图1.本发明一种与智能停车场协同的智能车辆自动驾驶系统总体架构；
图2.本发明实现智能车辆自动驶入停车场的流程；
图3.本发明实现智能车辆自动驶出停车场的流程；
图4.本发明车辆定位及路径规划模块实现车辆定位及路径规划的流程；
图5.本发明车辆定位及路径规划模块全局与局部路径实际规划效果。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明作进一步说明：
本发明提出一种与智能停车场协同的智能车辆自动驾驶系统与方法，利用移动通信网络实现用户移动终端、后台服务中心与车辆互联，实现停车场全局地图与车辆行驶终点(停车位或者停车场出口)的获取，再通过智能车辆环境检测、路径规划功能，最终实现智能车辆自动驶入/驶出停车场。
以下结合附图和具体实例对本发明的具体实施方式进行描述。
如图1所示为本发明提出的一种与智能停车场协同的智能车辆自动驾驶系统的总体架构。该系统由车载设备、后台服务中心和用户移动终端三部分组成。
所述的车载设备包括通信模块、车辆定位及路径规划模块、检测模块；所述的后台服务中心包括通信模块和数据管理模块两部分；所述的用户移动终端具有通信模块。
所述的车载设备的检测模块包括用于环境检测的传感器组以及用于车辆状态检测的传感器组。用于环境检测的传感器组包括激光雷达、无线电雷达、视觉传感器，以及上述传感器的组合，检测结果为车辆所在环境的局部地图；车辆状态检测传感器组用于获取车辆姿态、速度以及制动、转向等参数。
所述的车载设备的车辆定位及路径规划模块接收由通信模块传来的全局地图和终点位置，进行全局路径规划；在车辆行驶过程中，接收检测模块传来的当前局部环境信息，生成局部地图；将当前局部地图与全局地图进行配准，对车辆当前位置进行定位，同时结合检测模块获得的车辆状态信息规划局部路径，执行自动驾驶。
所述的后台服务中心通信模块包括Dispatcher和ServiceHandler两部分：Dispatcher(面向车辆端服务管理器)是车载设备和后台服务中心之间的通信接口，ServiceHandler(面向用户端服务管理器)是用户移动终端和后台服务中心之间的通信接口。
所述的后台服务中心数据管理模块具有存储和调用停车场全局地图的功能，以及对车位及车辆信息进行存储、查询、调用和修改的功能。在车辆驶入停车场的过程中，数据管理模块根据给定的车位分配方法，查找距离待停车辆最近的空闲车位及其坐标，与停车场全局地图一起通过Dispatcher发送给车载设备，并在驶入任务完成后更新空闲车位信息；在车辆驶出停车场过程中，数据管理模块根据目标车辆信息查找相应车辆停放位置，根据出口位置查找出口在全局地图的坐标，通过Dispatcher发送给车载设备，并在驶出任务完成后更新空闲车位信息。
如图2所示为本发明提出的智能车辆自动驶入停车场的流程，包括以下步骤：
(1)当车辆行驶到停车场入口时，车主利用用户移动终端向后台服务中心发送车辆位置以及驶入请求；
(2)后台服务中心通过通信模块的ServiceHandler模块接收到的驶入请求，进行身份验证后，将车辆位置以及驶入请求转发给Dispatcher模块；Dispatcher模块通过数据管理模块分配空闲车位，将车位位置与停车场全局地图发送给车载设备；
(3)车载设备车辆定位及路径规划模块利用通信模块接收到的停车场全局地图以及分配的车位位置信息进行车辆行驶路径的全局路径规划；
(4)检测模块实时采集当前车辆的状态与局部环境信息，并发送给车辆定位及路径规划模块；
(5)车辆定位及路径规划模块根据车辆的状态与局部环境信息对车辆当前位置进行定位，进行局部规划路径，并用以控制智能车辆自动驾驶；
(6)重复步骤(4)、(5)，直到智能车辆驶入指定车位；
(7)车载设备通信模块将驶入任务完成信息发送给后台服务中心；
(8)后台服务中心的Dispatcher模块将驶入任务完成信息发送给数据管理模块来维护车位状态信息，并通过ServiceHandler模块发送驶入完成的确认息给用户移动终端，驶入任务结束。
如图3所示为本发明提出的智能车辆自动驶出停车场的流程，包括以下步骤：
(1)车主利用用户移动终端向后台服务中心发送车辆身份、驶出请求以及出口位置；
(2)后台服务中心通信模块中的ServiceHandler模块接收到驶出请求，进行身份验证后，将车辆身份、驶出请求以及出口位置信息转发给Dispatcher模块；Dispatcher模块通过数据管理模块查找车辆停放位置，将车辆停放位置、出口位置以及停车场全局地图发送给车载设备；
(3)车载设备车辆定位及路径规划模块利用通信模块接收到的停车场全局地图以及车辆停放位置、出口位置信息，进行车辆行驶路径的全局路径规划；
(4)检测模块实时采集当前车辆的状态与局部环境信息，并发送给车辆定位及路径规划模块；
(5)车辆定位及路径规划模块根据车辆的状态与局部环境信息对车辆当前位置进行定位，进行局部规划路径，并用以控制智能车辆自动驾驶；
(6)重复步骤(4)、(5)，直到智能车辆驶出到达出口；
(7)车载设备通信模块将驶出任务完成信息发送给后台服务中心；
(8)后台服务中心的Dispatcher模块将驶出任务完成信息发送给数据管理模块来维护车位状态信息，并通过ServiceHandler模块发送驶出完成的确认息给用户移动终端，驶出任务结束。
如图4所示为本发明车辆定位及路径规划模块实现定位及局部路径规划的流程：
(1)根据检测模块采集的车辆所在局部环境信息，生成当前的局部地图；
(2)将局部地图与全局地图进行配准，确定车辆当前在全局地图中的位置；
(3)根据当前车辆位置，结合检测模块提供的车辆状态信息如姿态、速度、转向以及制动等情况，对全局路径规划进行修正，获得局部路径规划，提供给执行机构，实现车辆的自动驾驶。
如图5所示为本发明车辆定位及路径规划模块定位及局部路径规划实际效果示意图。图中实线为全局路径规划，车辆在初始时刻按照该路径自动行驶。在行驶过程中，车辆位置发生偏离或者有障碍物的情况下，需要根据检测模块采集车辆所在局部环境信息，生成局部地图，与全局地图进行配准，确定车辆当前在全局地图中的位置，进行局部路径规划，重新规划一条到达终点的路径，并控制车辆按照新的路径驾驶，如图中虚线所示。
以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (1)

1.一种与智能停车场协同的智能车辆自动驾驶系统，其特征在于：包括智能车辆车载设备、后台服务中心和用户移动终端三部分；其中智能车辆车载设备包括通信模块、车辆定位及路径规划模块、检测模块；通信模块用于与后台服务中心通信；所述的车辆定位及路径规划模块用于接收由通信模块接收到的全局地图和终点位置进行全局路径规划，利用检测模块的车辆状态与局部环境信息确定智能车辆位置，规划局部路径并用以控制智能车辆自动驾驶到终点；检测模块用于采集车辆状态与局部环境信息，后台服务中心包括后台通信模块和数据管理模块两部分，后台通信模块包括面向车辆端服务管理器Dispatcher模块和面向用户端服务管理器ServiceHandler模块两部分，Dispatcher模块用于与智能车辆车载设备通信，ServiceHandler模块用于与用户移动终端通信；数据管理模块用于存储和调用停车场全局地图，以及对空闲车位数据进行存储、查询、调用和修改；用户移动终端用于与车主交互以及与后台服务中心通信；所述与智能停车场协同的智能车辆自动驾驶系统，实现智能车辆自动驶入、自动驶出停车场，智能车辆驶入任务包括以下步骤：
(1)当车辆行驶到停车场入口时，车主利用用户移动终端向后台服务中心发送车辆位置以及驶入请求；
(2)后台服务中心通过后台通信模块的ServiceHandler模块接收驶入请求，进行身份验证后，将车辆位置以及驶入请求转发给Dispatcher模块；Dispatcher模块通过数据管理模块分配空闲车位，将车位位置与停车场全局地图发送给智能车辆车载设备；
(3)智能车辆车载设备的车辆定位及路径规划模块利用通信模块接收到的停车场全局地图以及分配的车位位置信息进行车辆行驶路径的全局路径规划；
(4)检测模块实时采集当前车辆的状态与局部环境信息，并发送给车辆定位及路径规划模块；
(5)车辆定位及路径规划模块根据车辆的状态与局部环境信息对车辆当前位置进行定位，进行局部路径规划，并用以控制智能车辆自动驾驶；
(6)重复步骤(4)、(5)，直到智能车辆驶入指定车位；
(7)智能车辆车载设备通信模块将驶入任务完成信息发送给后台服务中心；
(8)后台服务中心的Dispatcher模块将驶入任务完成信息发送给数据管理模块来维护车位状态信息，并通过ServiceHandler模块发送驶入完成的确认信息给用户移动终端，驶入任务结束；
智能车辆驶出任务包括以下步骤：
(1)车主利用用户移动终端向后台服务中心发送车辆身份、驶出请求以及出口位置；
(2)后台服务中心的后台通信模块中的ServiceHandler模块接收到驶出请求，进行身份验证后，将车辆身份、驶出请求以及出口位置信息转发给Dispatcher模块；Dispatcher模块通过数据管理模块查找车辆停放位置，将车辆停放位置、出口位置以及停车场全局地图发送给智能车辆车载设备；
(3)智能车辆车载设备的车辆定位及路径规划模块利用通信模块接收到的停车场全局地图以及车辆停放位置、出口位置信息，进行车辆行驶路径的全局路径规划；
(4)检测模块实时采集当前车辆的状态与局部环境信息，并发送给车辆定位及路径规划模块；
(5)车辆定位及路径规划模块根据车辆的状态与局部环境信息对车辆当前位置进行定位，进行局部路径规划，并用以控制智能车辆自动驾驶；
(6)重复步骤(4)、(5)，直到智能车辆驶出到达出口；
(7)智能车辆车载设备通信模块将驶出任务完成信息发送给后台服务中心；
(8)后台服务中心的Dispatcher模块将驶出任务完成信息发送给数据管理模块来维护车位状态信息，并通过ServiceHandler模块发送驶出完成的确认信息给用户移动终端，驶出任务结束。
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