CN106608258A - 自动泊车系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自动泊车系统，其包括：至少一个位置传感器，用于识别车位的空间尺寸以及待泊车辆相对于车位的位置信息；至少一个轮速传感器，用于检测待泊车辆的至少一个车轮的轮速脉冲信号；电子制动控制模块，根据轮速脉冲信号计算轮速信息；泊车控制模块，其规划泊车轨迹以及实时地结合轮速信息、方向盘的转角信息以及泊车轨迹来生成控制指令；以及，电动助力转向系统，其包括方向盘转角传感器，用于检测方向盘的转角信息，电动助力转向系统根据控制指令，操纵待泊车辆进入车位。该系统具有多种安全机制，避免危害的发生，同时，系统满足功能安全ASIL D等级的要求，并且系统的开发、应用成本得到了降低。

Description

自动泊车系统
技术领域
本发明涉及汽车控制技术领域，更具体地说，涉及一种自动泊车系统。
背景技术
自动泊车系统通过采集外部车位信息，生成泊车控制算法，指导驾驶员或直接控制车辆转向动作，实现按照规划的轨迹泊车入位。在这个过程中，可能出现因控制模块故障导致错误转向而引发危害的可能。为此，自动泊车系统需要符合ISO26262《道理车辆功能安全》标准，避免危害的发生。
根据该标准的定义，通过危害分析和风险评估中识别的严重度（S）、暴露概率（E）和可控性（C）三个参数，评估模块失效引发的危害后果，以车辆安全完整性等级（ASIL）表示，分为QM、ASIL A、ASIL B、ASIL C和ASIL D等级。其中，QM表示质量管理，无安全影响；ASIL A表示最低等级，ASIL D表示最高等级。该标准以ASIL等级为主线，定义了相关系统开发需要满足的一系列要求。ASIL等级决定了对系统安全性的要求，ASIL等级越高，对系统的安全性要求越高，为实现安全付出的代价也越高，这意味着硬件的诊断覆盖率越高、开发流程越严格、相应的开发成本增加、开发周期延长。
现有的自动泊车系统，存在以下问题：
1. 泊车控制算法由自动泊车控制模块（APA）负责，但目前已有的APA控制模块或者没有考虑功能安全要求，或者无法达到ASIL D等级，导致整个自动泊车系统不能符合ASIL D的要求，容易发生车辆转向危害，从而导致危害事故的发生；
2. 开发满足ASIL D要求的APA控制模块，难度很大，且成本极高，不符合整车经济性的考虑。
因此，业内研发人员希望获得一种符合ASIL D等级要求、同时实现成本较低的自动泊车系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车辆安全完整性等级高、实现成本较低的自动泊车系统。
为实现上述目的，本发明提供一种技术方案如下：
一种自动泊车系统，包括：至少一个位置传感器，用于识别车位的空间尺寸以及待泊车辆相对于车位的位置信息；至少一个轮速传感器，用于检测待泊车辆的至少一个车轮的轮速脉冲信号；电子制动控制模块，用于根据轮速脉冲信号计算轮速信息；泊车控制模块，根据待泊车辆相对于车位的位置信息来规划泊车轨迹，泊车控制模块还实时地结合轮速信息、方向盘的转角信息以及泊车轨迹来生成控制指令；以及，电动助力转向系统，其包括方向盘转角传感器，用于检测方向盘的转角信息，电动助力转向系统根据控制指令，操纵待泊车辆进入车位。
优选地，电动助力转向系统还包括方向盘扭矩传感器，用于检测自动泊车过程中驾驶员的干预力信息。
优选地，若方向盘扭矩传感器检测出干预力信息超出干预阈值，电动助力转向系统停止响应控制指令。
优选地，电动助力转向系统根据轮速信息确定待泊车辆的车速信息，若车速信息超过安全阈值，电动助力转向系统停止响应控制指令。
优选地，电子制动控制模块、电动助力转向系统符合ASIL D等级。
本发明提供的自动泊车系统，在准确泊车入位的前提下，可避免因系统失效导致的错误转向而造成危害，并且，在自动泊车过程中，驾驶员可以随时取得转向控制权，进一步避免危害的发生。同时，整个自动泊车系统满足功能安全ASIL D等级的要求，此外，自动泊车系统的开发、应用成本得到了降低，适于在业内推广应用。
附图说明
图1示出本发明第一实施例提供的自动泊车系统的模块结构示意图。
图2示出本发明第二实施例提供的自动泊车系统的各模块的ASIL等级示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明第一实施例提供一种自动泊车系统，其包括如下各模块：多个位置传感器10、多个轮速传感器20、泊车控制模块（Automative Parking Module，简称APA）30、电子制动控制模块（Electronic Brake Control Module，简称EBCM）40以及电动助力转向系统（Electric Power Steering，简称EPS）50。
其中，位置传感器10用于识别停车位的空间尺寸以及待泊车辆相对于车位的位置信息，各位置传感器10分别生成相对位置信息向泊车控制模块30输出。
具体地，位置传感器10例如为多个超声波传感器，各超声波传感器分别设置于待泊车辆的左或右前翼子板上、或设置于待泊车辆的前或后保险杠上。
优选情况下，2个传感器布置在车辆左右前翼子板上，用于探测车辆侧向的空间距离；车辆前、后保险杠上各布置4个，用于探测车位前后空间距离，同时还用于探测泊车过程中的障碍物。这些位置传感器10通过线束与泊车控制模块30相连接，支持泊车控制模块30计算车位空间尺寸以及建立相对位置坐标系，以便确定待泊车辆相对于车位的位置信息。
轮速传感器20用于检测待泊车辆的至少一个车轮的轮速脉冲信号。各轮速传感器20分别输出一个脉冲信号，以提供给电子制动控制模块40。
轮速传感器20例如共为4个，分别设置于待泊车辆的4个车轮上。当待泊车辆（例如特种车辆）具有多个车轮时，可类似地在每个车轮处设置一个轮速传感器。
电子制动控制模块40可通过电动助力转向系统50对待泊车辆进行电子制动以及辅助控制，还可根据轮速脉冲信号计算轮速信息。
为计算轮速信息，汽车生产厂商可在电子制动控制模块40中预装入各种轮速校验模型，轮速校验模型可通过对同型车辆的多次试验来获得。轮速校验模型根据各车轮的轮速脉冲信号分别计算出所述待泊车辆的4个车轮的轮速信息。
泊车控制模块30实现了两个方面的功能。一方面，其根据待泊车辆相对于车位的位置信息来规划泊车轨迹；另一方面，泊车控制模块30还实时地结合轮速信息、方向盘的转角信息以及泊车轨迹来生成控制指令。
其中，控制指令应至少包括转向控制指令，转向控制指令操纵待泊车辆转向，以准确进入停车位。控制指令还可以包括速度控制指令，用于控制待泊车辆的车速；在设置优选车速的情况下，更易于使待泊车辆按规划泊车轨迹进入车位，并防止碰撞、伤害。
具体地，电动助力转向系统50包括方向盘转角传感器（Steering Wheel Sensor，简称SAS）51，方向盘转角传感器51用于检测方向盘的当前转角信息，方向盘的当前转角信息提供给泊车控制模块30。泊车控制模块30结合4个车轮的轮速信息、方向盘的当前转角信息以及规划泊车轨迹，确定待泊车辆需要往哪个方向前进或后退、方向盘需要向哪个方向偏转多少角度、待泊车辆前进或后退的距离等信息，进而生成实时控制指令，指示待泊车辆进入下一位置。
待泊车辆进入下一位置后，泊车控制模块30再次获取方向盘的当前转角信息、4个车轮的轮速信息，以供生成下一步的控制指令，直到待泊车辆完全进入停车位。
电动助力转向系统50根据泊车控制模块30生成的实时控制指令，直接控制待泊车辆的方向盘的转角，以操纵待泊车辆按规划泊车轨迹逐步进入停车位。
根据本发明进一步改进的实施例，电动助力转向系统50还包括方向盘扭矩传感器（Torque Sensor）52，用于检测自动泊车过程中驾驶员的干预力信息。若方向盘扭矩传感器52检测确定来自驾驶员的干预力信息超出干预阈值，电动助力转向系统50判断驾驶员想要亲自泊车，并立即停止响应泊车控制模块30发出的控制指令，从而使驾驶员能轻易取得方向控制权。
在常规泊车场景中，在方向盘扭矩传感器52检测方向盘所受扭矩大于3Nm的情况下，电动助力转向系统50停止响应泊车控制模块30发出的控制指令，自动泊车系统放弃自动泊车。
此外，电动助力转向系统50还根据各车轮的轮速信息确定待泊车辆的车速信息，若车速信息超过安全阈值，电动助力转向系统50同样停止响应泊车控制模块30发出的控制指令。
在常规泊车场景中，在车速信息超出10hm/h的情况下，为安全起见，电动助力转向系统50停止响应泊车控制模块30发出的控制指令，自动泊车系统放弃自动泊车。
在上述第一实施例中，泊车控制模块30、电子制动控制模块40以及电动助力转向系统50可分别通过CAN总线60相互通信，而位置传感器10通过线束与泊车控制模块30通信，轮速传感器20通过线束与电子制动控制模块40通信。
根据本发明上述第一实施例，电动助力转向系统50设置有两个安全机制：
安全机制1：电动助力转向系统50判断自动泊车过程中，待泊车辆的车速信息是否超过了安全阈值，如果未超过则执行泊车控制模块30发出的转向和/或速度控制指令，如果超过安全阈值，则停止响应泊车控制模块30发出的控制指令。
安全机制2：根据内置的方向盘扭矩传感器52，检测自动泊车过程中驾驶员的干预力是否存在，如果未探测到干预阈值以上的方向盘扭矩输入，则执行泊车控制模块30发出的转向和/或速度控制指令，反之，则停止响应泊车控制模块30的控制指令。
通过以上两个安全机制，可以保证自动泊车过程中，车辆的速度处于一个安全可控的范围内，从而避免因系统失效导致的错误转向而造成危害；并且，在自动泊车过程中，驾驶员可以随时取得转向控制权，避免危害的发生。
图2示出本发明第二实施例提供的自动泊车系统各模块的ASIL等级示意图，该自动泊车系统类似地包括如下各模块：多个位置传感器10、多个轮速传感器20、泊车控制模块30、电子制动控制模块40以及电动助力转向系统50。其中电动助力转向系统50包括方向盘转角传感器51以及方向盘扭矩传感器52，分别用于确定方向盘的当前转角信息以及来自驾驶员的干预力信息，方向盘转角传感器51以及方向盘扭矩传感器52可内置于电动助力转向系统50中。
具体地，位置传感器10识别停车位的空间尺寸以及待泊车辆相对于车位的位置信息，提供相对位置信息给泊车控制模块30；轮速传感器20提供各车轮的轮速脉冲信号给电子制动控制模块40以供计算各车轮的轮速信息，电子制动控制模块40还可通过电动助力转向系统50对待泊车辆进行电子制动以及辅助控制；泊车控制模块30根据待泊车辆相对于车位的位置信息来规划泊车轨迹，并且还实时地结合轮速信息、方向盘的转角信息以及所规划的泊车轨迹来生成控制指令；电动助力转向系统50响应泊车控制模块30发出的实时控制指令，具体执行泊车转向动作。
为符合ASIL D等级要求并且降低系统的开发应用成本，该自动泊车系统各模块具有不同的ASIL等级。
具体地，电子制动控制模块40、电动助力转向系统50符合ASIL D等级。而位置传感器10、轮速传感器20以及泊车控制模块30符合QM等级。整个自动泊车系统实现的自动泊车转向过程符合ASIL D等级。
根据该实施例，通过功能安全ASIL等级分解，将ASIL D等级的系统要求分解为ASIL D 等级+ QM等级的组合形式，从而利用车辆已有的ASIL D等级的EPS和EBCM模块，辅以QM等级的APA控制模块及其它传感器，就能使整个自动泊车系统满足功能安全ASIL D等级的要求，在提高自动泊车的安全可靠性的前提下，降低了自动泊车系统的开发、应用成本。
上述说明仅针对于本发明的优选实施例，并不在于限制本发明的保护范围。本领域技术人员可作出各种变形设计，而不脱离本发明的思想及附随的权利要求。

Claims (10)

1.一种自动泊车系统，包括：
　　至少一个位置传感器，用于识别车位的空间尺寸以及待泊车辆相对于所述车位的位置信息；
　　至少一个轮速传感器，用于检测所述待泊车辆的至少一个车轮的轮速脉冲信号；
　　电子制动控制模块，用于根据所述轮速脉冲信号计算所述轮速信息；
　　泊车控制模块，根据所述待泊车辆相对于所述车位的位置信息来规划泊车轨迹，所述泊车控制模块还实时地结合所述轮速信息、方向盘的转角信息以及所述泊车轨迹来生成控制指令；以及，
　　电动助力转向系统，其包括方向盘转角传感器，用于检测所述方向盘的转角信息，所述电动助力转向系统根据所述控制指令，操纵所述待泊车辆进入所述车位。
2.根据权利要求1所述的自动泊车系统，其特征在于，所述电动助力转向系统还包括方向盘扭矩传感器，用于检测自动泊车过程中驾驶员的干预力信息。
3.根据权利要求2所述的自动泊车系统，其特征在于，若所述方向盘扭矩传感器检测出所述干预力信息超出干预阈值，所述电动助力转向系统停止响应所述控制指令。
4.根据权利要求1所述的自动泊车系统，其特征在于，所述电动助力转向系统根据所述轮速信息确定所述待泊车辆的车速信息，若所述车速信息超过安全阈值，所述电动助力转向系统停止响应所述控制指令。
5.根据权利要求1所述的自动泊车系统，其特征在于，所述位置传感器为多个超声波传感器，各所述超声波传感器分别设置于所述待泊车辆的左或右前翼子板上、或所述待泊车辆的前或后保险杠上。
6.根据权利要求1所述的自动泊车系统，其特征在于，所述轮速传感器共为4个，分别设置于所述待泊车辆的4个车轮上。
7.根据权利要求6所述的自动泊车系统，其特征在于，所述电子制动控制模块包括轮速校验模型，所述轮速校验模型根据所述轮速脉冲信号分别计算出所述待泊车辆的4个车轮的轮速信息。
8.根据权利要求1所述的自动泊车系统，其特征在于，所述电子制动控制模块、电动助力转向系统符合ASIL D等级。
9.根据权利要求8所述的自动泊车系统，其特征在于，所述位置传感器、轮速传感器以及所述泊车控制模块符合QM等级。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的自动泊车系统，其特征在于，所述电子制动控制模块、所述泊车控制模块以及所述电动助力转向系统分别通过CAN总线相互通信，所述位置传感器通过线束与所述泊车控制模块通信，所述轮速传感器通过线束与所述电子制动控制模块通信。
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