CN107284270A - 一种电动汽车无线充电装置自动对准系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电动汽车无线充电装置自动对准系统及方法，系统包括无线充电启动按钮、无线充电接收装置、无线充电发射装置、图像识别自动定位装置、移动控制驱动装置；所述图像识别自动定位装置根据采集的信息获得无线充电发射装置与无线充电接收装置之间的距离，并控制移动控制驱动装置、无线充电接收装置在水平方向以及垂直方向的移动。本发明采用移动无线接收装置，实现自动对准，相比于驾驶员借助泊车辅助系统减少了繁琐的停车步骤，安装容易，降低了成本；采用双目视觉系统获取无线收发装置的相对距离，通过位于横向、纵向、垂直升降控制驱动装置实现接收装置垂直方向移动，解决车辆因底盘高低不同带来的充电效率问题。
Description
技术领域
本发明属于无线充电技术领域，尤其是涉及一种电动汽车无线充电装置自动对准系统及方法。
背景技术
发展新能源汽车是实现我国能源安全、环境保护以及中国汽车工业实现跨越式、可持续发展的需要。随着国家一系列针对新能源汽车鼓励政策的出现，新能源汽车也在越来越多的进入千家万户，与此同时，新能源汽车自身的一些问题也逐渐显现出来，电动汽车的充电成为驾驶者的一大难题。在此期间，无线充电技术得到了大力发展。
目前电动车无线充电技术快速步入市场的一大瓶颈是无线充电装置的充电效率问题，而发射线圈与接收线圈在水平方向上的对准以及在垂直方向上的对准是影响电动车无线充电效率的两大关键。
目前的无线充电技术主要以下几种，一是采用驾驶员通过泊车系统的帮助,使车上的接收线圈和地上的发射线圈对准，这种方法需要特殊的视觉对准系统,并且司机每次充电进行对准的行为也十分繁琐,使用非常不方便,并且也增加了车辆本身的成本。二是增加发射端线圈的个数,发射端的线圈是多个线圈构成的线圈组,系统根据电动汽车的泊车位置,让最靠近接收线圈的发射线圈工作,从而实现一定程度的对准，这种方法需要大幅度增加线圈的个数,会导致成本急剧增加,并且由于线圈没有覆盖到的地方,还会有盲区存在,这种方法也存在相当的局限性。三是通过控制地面无线发射线圈移动，这种方法需要在停车位面上开出一个较大范围的凹陷空间来布置发射装置的移动装置,并且该装置要在保证灵活移动定位的基础上还要有较强的支撑性能,以保证汽车压过该装置时能承受住车体的重量,要实现该方案施工工程量较大,且实现该装置的成本也较大。还有一种就是通过控制无线接收装置的移动，来实现对准，这种方法也要结合其他的传感器作为辅助。
目前的无线充电装置中，无论是驾驶者借助泊车辅助系统进行收发装置对准，还是通过线圈的移动进行对准，都各有缺点，有的只考虑水平方向收发装置的对准，而没有考虑不同汽车底盘高度不同造成收发装置垂直方向距离过大，一定程度上影响了充电效率。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种电动汽车无线充电装置自动对准系统，以实现发射线圈和接收线圈在水平垂直方向自动对准。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种电动汽车无线充电装置自动对准系统，包括无线充电启动按钮、无线充电接收装置、无线充电发射装置、图像识别自动定位装置、移动控制驱动装置；
所述无线充电接收装置设置在车辆下方，所述无线充电发射装置设置在地面，无线充电接收装置与无线充电发射装置在一定距离内建立通讯连接，并自动开始无线电力传输；
所述图像识别自动定位装置固定设置在无线充电接收装置上面，用于采集停车位地面数据信息并根据采集的信息获得无线充电发射装置与无线充电接收装置之间的距离，并控制移动控制驱动装置、无线充电接收装置在水平方向以及垂直方向的移动；
所述移动控制驱动装置连接无线充电接收装置，用于驱动无线充电接收装置移动。
进一步的，所述图像识别自动定位装置包括控制单元、以及与所述控制单元电连接的地面数据采集单元、位差数据分析处理单元、电机驱动模块以及数据存储单元。
进一步的，所述无线充电发送装置表面安装有4个LED灯。
进一步的，所述移动控制驱动装置包括横向控制驱动装置、纵向控制驱动装置、以及垂直升降控制驱动装置。
相对于现有技术，本发明所述的一种电动汽车无线充电装置自动对准系统具有以下优势：
(1)本发明采用移动无线接收装置，实现自动对准，相比于驾驶员借助泊车辅助系统以及移动无线发射装置，减少了繁琐的停车步骤，给用户新的体验，安装起来相对容易，降低了成本；
(2)本发明采用双目视觉系统代替以往的单个摄像头采集图像，使得从图像中快速识别出无线发射装置的同时，由双目视差图获取无线收发装置的相对距离，可以通过位于横向、纵向、垂直升降控制驱动装置实现接收装置垂直方向移动，解决车辆因底盘高低不同带来的充电效率问题。
(3)本发明中垂直方向上的定位采用双目视差原理，通过视差与深度的关系，结合摄像头的标定结果，从而实现发射板与接收板在垂直方向上的测距。
(4)本发明在无线充电发射装置表面的四个角分别安装四个LED灯，以实现在夜晚或者光线较弱的条件下完成图像数据的采集。
(5)本发明在图像处理的过程中采用基于聚类的图像稀疏去噪方法，此方法能有效去噪，同时具有一定的实时性。
(6)本发明在图像识别自动定位对准装置中加入储存单元，使无线接收装置的移动信息得以存储，实现自动回位。
本发明的另一目的在于提出一种电动汽车无线充电装置自动对准方法，能够实现发射线圈和接收线圈在水平垂直方向自动对准。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种电动汽车无线充电装置自动对准方法，包括如下步骤：
(1)利用双目摄像头采集停车位地面数据信息，并从获取的地面数据信息中识别出无线充电发射装置；
(2)将识别的结果与预存的标准无线充电发射装置位置进行对比，分析计算出无线充电接收装置水平方向以及垂直方向上的距离与设定阈值的位差；
(3)根据计算得到的位差数据，横向、纵向、垂直升降控制驱动装置控制无线充电接收装置移动，使得无线充电接收装置与无线充电发射装置对准定位；
(4)电池充满电后横向、纵向、垂直升降控制驱动装置控制无线充电接收装置自动回位。
进一步的，所述步骤(1)具体包括利用双目摄像头采集无线充电接收装置的图像信息，对采集的图像进行感兴趣区域的提取，然后提取特征，对图像块进行相似性的计算，根据相似性对图像块进行聚类，聚类完成后，按类对图像块进行共享稀疏结构的稀疏去噪，将去噪完毕的图像块进行拼接。
进一步的，所述步骤(2)中垂直方向距离的测量根据视差与深度之间的关系得到，具体计算公式如下：设空间点坐标W(X,Y,Z)，
其中，X为空间点在世界坐标系X轴上的坐标，x1为空间点W坐标X在第一个像平面上投影点坐标，x2为空间点W坐标X在第二个像平面上投影点坐标，λ为两镜头的焦距，d为视差，Z为无线发射装置与无线接收装置之间的距离，B为两相机间的基线距离。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的一种电动汽车无线充电装置自动对准系统的结构示意图；
图2为本发明实施例所述的一种电动汽车无线充电装置自动对准方法的流程示意图；
图3为本发明实施例所述的无线充电发射装置与无线充电接收装置之间的距离测量装置示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参见图1，一种电动汽车无线充电装置自动对准系统，包括无线充电启动按钮、无线充电接收装置、无线充电发射装置、图像识别自动定位装置、移动控制驱动装置；
所述无线充电接收装置设置在车辆下方，所述无线充电发射装置设置在地面，无线充电接收装置与无线充电发射装置在一定距离内建立通讯连接，并自动开始无线电力传输；
所述图像识别自动定位装置固定设置在无线充电接收装置上面，所述图像识别自动定位装置包括双目摄像头，利用双目摄像头采集停车位地面数据信息，水平、垂直方向位差数据，并根据计算结果并控制移动控制驱动装置、无线充电接收装置在水平方向以及垂直方向的移动；采用双目摄像头拍摄停车位地面图像，相较于以往采用单个摄像头获取信息，此装置功能更全面，既可以从拍摄图像中识别出发射装置，又可以通过拍摄的图像，创建视差图，根据视差获得无线充电发射装置与无线充电接收装置之间的距离信息。具体计算垂直方向距离公式如下：设空间点坐标W(X,Y,Z)，
所述移动控制驱动装置连接无线充电接收装置，用于驱动无线充电接收装置移动。
为了实现在夜晚或者光线较弱的条件下完成图像数据的采集，所述无线充电发送装置表面安装有4个LED灯。
所述移动控制驱动装置包括横向控制驱动装置、纵向控制驱动装置、以及垂直升降控制驱动装置。
本发明的工作过程如图2-3所示，图像识别自动定位装置接收到充电指令后，控制单元控制双目摄像头拍摄停车位地面，然后交由位差数据分析处理单元进行处理，首先对所获得图像数据进行预处理，包括对图像进行平滑、变换、增强和滤波处理，以保证图像数据的分辨识别率，对采集的图像进行感兴趣区域的提取，然后提取特征，对图像块进行相似性的计算，根据相似性对图像块进行聚类，聚类完成后，按类对图像块进行共享稀疏结构的稀疏去噪，将去噪完毕的图像块进行拼接，得到无线充电发射板图像，并确定其在获取完整图像中的位置信息，将获取的无线充电接收装置在所拍摄获取图像中的位置信息与标准图像中无线充电接收装置的位置信息相对比计算出两者的位差数据，根据该位差计算出无线充电接收装置板对准无线充电发射装置所需位移控制信息，根据计算得到的位差数据，横向、纵向、垂直升降控制驱动装置控制无线充电接收装置移动，使得无线充电接收装置与无线充电发射装置对准定位；电池充满电后横向、纵向、垂直升降控制驱动装置控制无线充电接收装置自动回位。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (7)
1.一种电动汽车无线充电装置自动对准系统，其特征在于：包括无线充电启动按钮、无线充电接收装置、无线充电发射装置、图像识别自动定位装置、移动控制驱动装置；
所述无线充电接收装置设置在车辆下方，所述无线充电发射装置设置在地面，无线充电接收装置与无线充电发射装置在一定距离内建立通讯连接，并自动开始无线电力传输；
所述图像识别自动定位装置固定设置在无线充电接收装置上面，用于采集停车位地面数据信息并根据采集的信息获得无线充电发射装置与无线充电接收装置之间的距离，并控制移动控制驱动装置、无线充电接收装置在水平方向以及垂直方向的移动；
所述移动控制驱动装置连接无线充电接收装置，用于驱动无线充电接收装置移动。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车无线充电装置自动对准系统，其特征在于：所述图像识别自动定位装置包括控制单元、以及与所述控制单元电连接的地面数据采集单元、位差数据分析处理单元、电机驱动模块以及数据存储单元。
3.根据权利要求1所述的一种电动汽车无线充电装置自动对准系统，其特征在于：所述无线充电发送装置表面安装有4个LED灯。
4.根据权利要求1所述的一种电动汽车无线充电装置自动对准系统，其特征在于：所述移动控制驱动装置包括横向控制驱动装置、纵向控制驱动装置、以及垂直升降控制驱动装置。
5.一种电动汽车无线充电装置自动对准方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)利用双目摄像头采集停车位地面数据信息，并从获取的地面数据信息中识别出无线充电发射装置；
(2)将识别的结果与预存的标准无线充电发射装置位置进行对比，分析计算出无线充电接收装置水平方向以及垂直方向上的距离与设定阈值的位差；
(3)根据计算得到的位差数据，横向、纵向、垂直升降控制驱动装置控制无线充电接收装置移动，使得无线充电接收装置与无线充电发射装置对准定位；
(4)电池充满电后横向、纵向、垂直升降控制驱动装置控制无线充电接收装置自动回位。
6.根据权利要求5所述的一种电动汽车无线充电装置自动对准方法，其特征在于：所述步骤(1)具体包括利用双目摄像头采集无线充电接收装置的图像信息，对采集的图像进行感兴趣区域的提取，然后提取特征，对图像块进行相似性的计算，根据相似性对图像块进行聚类，聚类完成后，按类对图像块进行共享稀疏结构的稀疏去噪，将去噪完毕的图像块进行拼接。
7.根据权利要求5所述的一种电动汽车无线充电装置自动对准方法，其特征在于：所述步骤(2)中垂直方向距离的测量根据视差与深度之间的关系得到，具体计算公式如下：设空间点坐标W(X,Y,Z)，
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其中，X为空间点在世界坐标系X轴上的坐标，x1为空间点W坐标X在第一个像平面上投影点坐标，x2为空间点W坐标X在第二个像平面上投影点坐标，λ为两镜头的焦距，d为视差，Z为无线发射装置与无线接收装置之间的距离，B为两相机间的基线距离。
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