CN106875730B - 一种基于超声波定位和无线电通讯的多车协同入库系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车无人驾驶自动泊车技术领域，具体涉及一种基于超声波定位和无线电通讯的多车协同入库系统，车载多车自动泊车协同处理系统包括车载超声波传感器、车载无线电信号收发装置、车载调制解调器、车载中央处理器MCU、车载信息存储单元和车载轮速传感器；停车场泊车位管理系统包括路口超声波传感器、泊车位超声波传感器、无线电信号收发装置、调制解调单元、中央处理器MCU和信息存储单元。本发明可以解决地下车位无法使用高精度GPS的问题，有效地解决了地下停车难以获取位置信息的困难。

Description

一种基于超声波定位和无线电通讯的多车协同入库系统

技术领域

本发明涉及汽车无人驾驶自动泊车技术领域，具体涉及一种基于超声波定位和无线电通讯的多车协同入库系统。

背景技术

随着智能汽车技术的快速发展，自动泊车系统的智能化程度不断提高，具有自主进出车库(或停车场)功能的无人驾驶自动泊车系统将在中高端汽车上逐步得到应用。目前已有的无人驾驶自动泊车技术主要是单车静态坏境下进行的泊车行为，但当两辆车及两车以上的车辆同时进出车库(或停车场时)现有技术无法处理多车同时进行入库的多车动态环境下的协同处理。在两辆及两辆以上的车辆同时进库时会遇到以下问题：两辆汽车寻库结果相同时，后一辆车如何更换目标车位；两辆车需要停泊在相邻车位时，如何决策高效正确的泊车步骤。

发明内容

为了克服现有自动泊车技术存在的不足，本发明提出一种无人驾驶自动泊车系统的多车协同入库的系统及方法，利用后台无线电通讯模块与停车场泊车位管理系统以及其他车辆之间进行通讯，同时利用超声波传感器精确测量周围距离并反馈给中央处理器MCU，进行处理后，将正确的操作提交给无人驾驶系统进行执行并且实时控制汽车行车速度和起停，以达到多车协同入库的目的。

为实现上述目的，本发明具体技术方案如下：

一种基于超声波定位和无线电通讯的多车协同入库系统，包括停车场泊车位管理系统和车载多车自动泊车协同处理系统；其中车载多车自动泊车协同处理系统安装在每个汽车内部，包括车载超声波传感器、车载无线电信号收发装置、车载调制解调器、车载中央处理器MCU、车载信息存储单元和车载轮速传感器；车载超声波传感器用于探测车辆周围距离；车载无线电信号收发装置用于接收车位信息，发送泊车信号；车载调制解调单元用于处理车载无线信号发收装置接收的信号，并将处理后的信号发送至车载中央处理器MCU；车载中央处理器MCU用于接收各类信号，并将控制信号传送至车内无人驾驶系统；车载轮速传感器用于监控车速，并协同车内无人驾驶系统控制车速；车载信息存储单元用于存储车辆自身状态数据、周围泊车位信息数据和附近车辆的位置数据；停车场泊车位管理系统安装在停车场内，包括路口超声波传感器、设置于每个车位上的泊车位超声波传感器、无线电信号收发装置、调制解调单元、中央处理器MCU和信息存储单元；路口超声波传感器用于监控各路口是否有正在寻找车位的车辆；泊车位超声波传感器用于监控所在车位是否空闲，车位信息经调制解调单元处理后传送至中央处理器MCU；无线电信号收发装置用于接收中央处理器MCU发送的车位空闲信息，并将车位空闲信息发送至车载调制解调器；中央处理器MCU用于接收车位信息，并将车位信息存储至信息存储单元。

进一步地，上述车载多车自动泊车协同处理系统通过以下方法实现车辆入库：

1)车辆A通过车库第一个路口时，通过车载无线电信号收发装置接收该路口发出的车位信号，决定是否在该路口转弯；

2)如果车载无线电信号收发装置在该路口接收到无车位信号，将该信号发送给车载中央处理器MCU，由车载中央处理器MCU将继续行驶指令发送给车内无人驾驶系统执行继续行驶至下一路口，并跳转至步骤1)；

3)如果车载无线电信号收发装置在该路口接收到有车位信号，将该信号发送给车载中央处理器MCU，由车载中央处理器MCU将转弯指令发送给车内无人驾驶系统执行转弯指令；

4)车辆A转弯后，车辆A通过车载无线电信号收发装置接收停车场泊车位管理系统发送的车位信息，寻找离车辆A最近的空闲车位；在寻库过程中，由车载超声波传感器探测附近的距离并通过轮速传感器监控车速协同无人驾驶系统，实时控制车辆速度和起停；

5)当车辆A检测到最近空闲车位的一个车距内有其他车辆执行入库/出库行为时，便停车并等待前方车辆完成动作；同时停车场泊车位管理系统的泊车位超声波传感器监控是否有空余车位，如该最近空闲车位已被使用，则将该车位使用信息发送至车辆A，车辆A继续行驶寻找下一个最近空闲车位；

6)当车辆A检测到最近空闲车位的一个车距内没有其他车辆执行入库/出库行为时，便执行泊车操作，同时由车载无线电信号收发装置向周围车辆发送泊车信号；

7)当车辆执行完泊车操作后，关闭系统。

进一步地，上述步骤4)寻库过程中车载超声波传感器探测附近的距离具体包括：

4.1)在车辆A 1.5m内有其他车辆正在执行入库或出库的行为，则车辆A在原地停止；

4.2)在车辆A 5M以上没有其他车辆，则车辆A稳定车速在1.5m/s；

4.3)在车辆A 1.5m至5m之间没有其他车辆，则按照速度程序y＝3/7x-9/14y平滑德控制车辆A的车速，其中y为车速，x为距离前车距离。

进一步地，上述停车场泊车位管理系统通过以下方法实现车位管理：

1)由设置于每一个车位上的泊车位超声波传感器监控所在车位是否空闲，并将车位信息发送给中央处理器MCU，中央处理器MCU将车位信息存储在信息存储单元中，并反馈给每个路口的无线电信号收发装置；

2)设置于各路口的路口超声波传感器监控该路口是否有正在寻找车位的车辆，如有车辆经过该路口，则检测该路口是否有空闲车位；

3)如该路口无空闲车辆，则路口超声波传感器亮红灯，通过无线信号收发装置，将该路口无空闲车位信息发送给车载无线电信号收发装置，并跳转至步骤2)，同时寻库车辆执行继续前进指令；

4)如该路口有空闲车辆，则路口超声波传感器通过无线信号收发装置，将该路口的空闲车位信息发送给车载无线电信号收发装置，则寻库车辆执行转弯指令；

5)泊车位超声波传感器监控所在车位是否有车辆进入，如无车辆进入则该泊车位超声波传感器继续监控；如有车辆进入该车位，则泊车位超声波传感器亮红灯；

6)当泊车位超声波传感器监控到有车辆进入该车位后，泊车位超声波传感器向中央处理器MCU发送车位被占用信号，同时将信息存储单元中当前路口内的空闲车位数量减一；

7)泊车位超声波传感器监控所在车位是否有车辆移出，如无车辆移出则该泊车位超声波传感器持续亮红灯，并继续监控；如有车辆移出该车位，则泊车位超声波传感器亮绿灯，并向中央处理器MCU发送车位空闲信号，并将信息存储单元中当前路口内的空闲车位数加一。

与现有技术相比，本发明有如下有益效果：本发明将无线电信号收发装置和调制解调器内置在汽车车身内，可以与附近的车位无线电信号收发装置以及运动的车辆上的无线电信号收发装置通过无线电信号进行相互通信，获取各自的位置信息以及车库信息，并能够传输不同的信号，帮助附近车辆判断目前应该执行的最优操作，以达到多车协同入库的目的；停车场泊车位管理系统，可以解决地下车位无法使用高精度GPS的问题，有效地解决了地下停车难以获取位置信息的困难。

附图说明

图1为本发明系统结构图。

图2为本发明车辆入库流程图。

图3为本发明停车场泊车位管理系统车位管理流程图。

图4停车场泊车位管理系统效果示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施实例对本发明作进一步描述。

图1为本发明的系统结构图，包括停车场泊车位管理系统和车载多车自动泊车协同处理系统；其中车载多车自动泊车协同处理系统安装在每个汽车内部，包括车载超声波传感器、车载无线电信号收发装置、车载调制解调器、车载中央处理器MCU、车载信息存储单元和车载轮速传感器；车载超声波传感器用于探测车辆周围距离；车载无线电信号收发装置用于接收车位信息，发送泊车信号；车载调制解调单元用于处理车载无线信号发收装置接收的信号，并将处理后的信号发送至车载中央处理器MCU；车载中央处理器MCU用于接收各类信号，并将控制信号传送至车内无人驾驶系统；车载轮速传感器用于监控车速，并协同车内无人驾驶系统控制车速；车载信息存储单元用于存储车辆自身状态数据、周围泊车位信息数据和附近车辆的位置数据；停车场泊车位管理系统安装在停车场内，包括路口超声波传感器、设置于每个车位上的泊车位超声波传感器、无线电信号收发装置、调制解调单元、中央处理器MCU和信息存储单元；路口超声波传感器用于监控各路口是否有正在寻找车位的车辆；泊车位超声波传感器用于监控所在车位是否空闲，车位信息经调制解调单元处理后传送至中央处理器MCU；无线电信号收发装置用于接收中央处理器MCU发送的车位空闲信息，并将车位空闲信息发送至车载调制解调器；中央处理器MCU用于接收车位信息，并将车位信息存储至信息存储单元。

图2为本发明的车辆入库流程图，包括以下步骤：

1)车辆A通过车库第一个路口时，通过车载无线电信号收发装置接收该路口发出的车位信号，决定是否在该路口转弯；

2)如果车载无线电信号收发装置在该路口接收到无车位信号，将该信号发送给车载中央处理器MCU，由车载中央处理器MCU将继续行驶指令发送给车内无人驾驶系统执行继续行驶至下一路口，并跳转至步骤1)；

3)如果车载无线电信号收发装置在该路口接收到有车位信号，将该信号发送给车载中央处理器MCU，由车载中央处理器MCU将转弯指令发送给车内无人驾驶系统执行转弯指令；

4)车辆A转弯后，车辆A通过车载无线电信号收发装置接收停车场泊车位管理系统发送的车位信息，寻找离车辆A最近的空闲车位；在寻库过程中，由车载超声波传感器探测附近的距离并通过轮速传感器监控车速协同无人驾驶系统，实时控制车辆速度和起停；

5)当车辆A检测到最近空闲车位的一个车距内有其他车辆执行入库/出库行为时，便停车并等待前方车辆完成动作；同时停车场泊车位管理系统的泊车位超声波传感器监控是否有空余车位，如该最近空闲车位已被使用，则将该车位使用信息发送至车辆A，车辆A继续行驶寻找下一个最近空闲车位；

6)当车辆A检测到最近空闲车位的一个车距内没有其他车辆执行入库/出库行为时，便执行泊车操作，同时由车载无线电信号收发装置向周围车辆发送泊车信号；

7)当车辆执行完泊车操作后，关闭系统。

其中，上述步骤4)寻库过程中车载超声波传感器探测附近的距离具体包括：

4.1)在车辆A 1.5m内有其他车辆正在执行入库或出库的行为，则车辆A在原地停止；

4.2)在车辆A 5M以上没有其他车辆，则车辆A稳定车速在1.5m/s；

4.3)在车辆A 1.5m至5m之间没有其他车辆，则按照速度程序y＝3/7x-9/14y平滑德控制车辆A的车速，其中y为车速，x为距离前车距离。

图3为本发明停车场泊车位管理系统车位管理流程图，具体包括以下步骤：

1)由设置于每一个车位上的泊车位超声波传感器监控所在车位是否空闲，并将车位信息发送给中央处理器MCU，中央处理器MCU将车位信息存储在信息存储单元中，并反馈给每个路口的无线电信号收发装置；

2)设置于各路口的路口超声波传感器监控该路口是否有正在寻找车位的车辆，如有车辆经过该路口，则检测该路口是否有空闲车位；

3)如该路口无空闲车辆，则路口超声波传感器亮红灯，通过无线信号收发装置，将该路口无空闲车位信息发送给车载无线电信号收发装置，并跳转至步骤2)，同时寻库车辆执行继续前进指令；

4)如该路口有空闲车辆，则路口超声波传感器通过无线信号收发装置，将该路口的空闲车位信息发送给车载无线电信号收发装置，则寻库车辆执行转弯指令；

5)泊车位超声波传感器监控所在车位是否有车辆进入，如无车辆进入则该泊车位超声波传感器继续监控；如有车辆进入该车位，则泊车位超声波传感器亮红灯；

6)当泊车位超声波传感器监控到有车辆进入该车位后，泊车位超声波传感器向中央处理器MCU发送车位被占用信号，同时将信息存储单元中当前路口内的空闲车位数量减一；

7)泊车位超声波传感器监控所在车位是否有车辆移出，如无车辆移出则该泊车位超声波传感器持续亮红灯，并继续监控；如有车辆移出该车位，则泊车位超声波传感器亮绿灯，并向中央处理器MCU发送车位空闲信号，并将信息存储单元中当前路口内的空闲车位数加一。

如图4所示，停车场泊车位管理系统安装在停车场内，有路口超声波传感器、设置于每个车位上的泊车位超声波传感器、无线电信号收发装置、调制解调单元、中央处理器MCU和信息存储单元。

Claims (3)

1.一种基于超声波定位和无线电通讯的多车协同入库系统，其特征在于：包括停车场泊车位管理系统和车载多车自动泊车协同处理系统；所述车载多车自动泊车协同处理系统安装在每个汽车内部，包括车载超声波传感器、车载无线电信号收发装置、车载调制解调器、车载中央处理器MCU、车载信息存储单元和车载轮速传感器；所述车载超声波传感器用于探测车辆周围距离；所述车载无线电信号收发装置用于接收车位信息，发送泊车信号；所述车载调制解调单元用于处理车载无线信号发收装置接收的信号，并将处理后的信号发送至车载中央处理器MCU；所述车载中央处理器MCU用于接收各类信号，并将控制信号传送至车内无人驾驶系统；所述车载轮速传感器用于监控车速，并协同车内无人驾驶系统控制车速；所述车载信息存储单元用于存储车辆自身状态数据、周围泊车位信息数据和附近车辆的位置数据；所述停车场泊车位管理系统安装在停车场内，包括路口超声波传感器、设置于每个车位上的泊车位超声波传感器、无线电信号收发装置、调制解调单元、中央处理器MCU和信息存储单元；所述路口超声波传感器用于监控各路口是否有正在寻找车位的车辆；所述泊车位超声波传感器用于监控所在车位是否空闲，车位信息经调制解调单元处理后传送至中央处理器MCU；所述无线电信号收发装置用于接收中央处理器MCU发送的车位空闲信息，并将车位空闲信息发送至车载调制解调器；所述中央处理器MCU用于接收车位信息，并将车位信息存储至信息存储单元；

所述车载多车自动泊车协同处理系统通过以下方法实现车辆入库：

1)车辆A通过车库第一个路口时，通过车载无线电信号收发装置接收该路口发出的车位信号，决定是否在该路口转弯；

2)如果车载无线电信号收发装置在该路口接收到无车位信号，将该信号发送给车载中央处理器MCU，由车载中央处理器MCU将继续行驶指令发送给车内无人驾驶系统执行继续行驶至下一路口，并跳转至步骤1)；

3)如果车载无线电信号收发装置在该路口接收到有车位信号，将该信号发送给车载中央处理器MCU，由车载中央处理器MCU将转弯指令发送给车内无人驾驶系统执行转弯指令；

4)车辆A转弯后，车辆A通过车载无线电信号收发装置接收停车场泊车位管理系统发送的车位信息，寻找离车辆A最近的空闲车位；在寻库过程中，由车载超声波传感器探测附近的距离并通过轮速传感器监控车速协同无人驾驶系统，实时控制车辆速度和起停；

5)当车辆A检测到最近空闲车位的一个车距内有其他车辆执行入库/出库行为时，便停车并等待前方车辆完成动作；同时停车场泊车位管理系统的泊车位超声波传感器监控是否有空余车位，如该最近空闲车位已被使用，则将该车位使用信息发送至车辆A，车辆A继续行驶寻找下一个最近空闲车位；

6)当车辆A检测到最近空闲车位的一个车距内没有其他车辆执行入库/出库行为时，便执行泊车操作，同时由车载无线电信号收发装置向周围车辆发送泊车信号；

7)当车辆执行完泊车操作后，关闭系统。

2.如权利要求1所述的基于超声波定位和无线电通讯的多车协同入库系统，其特征在于，所述步骤4)寻库过程中车载超声波传感器探测附近的距离具体包括：

4.1)在车辆A1.5m内有其他车辆正在执行入库或出库的行为，则车辆A在原地停止；

4.2)在车辆A5M以上没有其他车辆，则车辆A稳定车速在1.5m/s；

4.3)在车辆A1.5m至5m之间没有其他车辆，则按照速度程序y＝3/7x-9/14y平滑德控制车辆A的车速，其中y为车速，x为距离前车距离。

3.如权利要求1所述的基于超声波定位和无线电通讯的多车协同入库系统，其特征在于，所述停车场泊车位管理系统通过以下方法实现车位管理：

1)由设置于每一个车位上的泊车位超声波传感器监控所在车位是否空闲，并将车位信息发送给中央处理器MCU，中央处理器MCU将车位信息存储在信息存储单元中，并反馈给每个路口的无线电信号收发装置；

2)设置于各路口的路口超声波传感器监控该路口是否有正在寻找车位的车辆，如有车辆经过该路口，则检测该路口是否有空闲车位；

3)如该路口无空闲车辆，则路口超声波传感器亮红灯，通过无线信号收发装置，将该路口无空闲车位信息发送给车载无线电信号收发装置，并跳转至步骤2)，同时寻库车辆执行继续前进指令；

4)如该路口有空闲车辆，则路口超声波传感器通过无线信号收发装置，将该路口的空闲车位信息发送给车载无线电信号收发装置，则寻库车辆执行转弯指令；

5)泊车位超声波传感器监控所在车位是否有车辆进入，如无车辆进入则该泊车位超声波传感器继续监控；如有车辆进入该车位，则泊车位超声波传感器亮红灯；

6)当泊车位超声波传感器监控到有车辆进入该车位后，泊车位超声波传感器向中央处理器MCU发送车位被占用信号，同时将信息存储单元中当前路口内的空闲车位数量减一；

7)泊车位超声波传感器监控所在车位是否有车辆移出，如无车辆移出则该泊车位超声波传感器持续亮红灯，并继续监控；如有车辆移出该车位，则泊车位超声波传感器亮绿灯，并向中央处理器MCU发送车位空闲信号，并将信息存储单元中当前路口内的空闲车位数加一。