CN108732572B - 超声波车辆位姿检测方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种超声波车辆位姿检测方法及系统，于停车位的一侧设置有一超声波测距仪和驱动所述超声波测距仪旋转的驱动电机；所述方法包括如下步骤：超声波测距仪分别测量车辆的第一侧边的两个测量点与超声波测距仪的距离；超声波测距仪分别测量车辆的第二侧边的两个测量点与超声波测距仪的距离，车辆的第一侧边与第二侧边具有一共同端点；根据超声波测距仪返回的距离数据，分别计算车辆的第一侧边的直线方程和第二侧边的直线方程；根据车辆的第一侧边的直线方程和车辆的第二侧边的直线方程确定共同端点的坐标值。本发明通过超声波测距仪对停车位中车辆位姿进行检测，检测过程方便快捷，可以为自动充电设备或位姿调整机构提供数据依据。

Description

超声波车辆位姿检测方法及系统
技术领域
本发明涉及车辆检测技术领域，尤其涉及一种超声波车辆位姿检测方法及系统。
背景技术
电动汽车分时租赁业务的兴起一定程度上给人民带来了便利，用户可以很方便地取用共享电动汽车，并且取用点和还车点不需要保持一致，满足了用户出行的需要，而且使用方式十分灵活。
为了进一步方便用户的使用，如今出现了一种自动充电设备，用户在将车辆停放在指定的停车位置之后，自动充电设备可以自动识别车辆充电口的位置，并根据充电口的位置控制机械臂带动充电枪对电动汽车进行充电。然而在使用自动充电设备的停车库中，如果车辆没有停放到位，或者车辆停放角度有较大的偏差，则自动充电设备可能会无法正确识别充电口的位置，而无法实现自动充电。
现有技术中，尚没有一种可以有效快捷地检测停车位中车辆停放位姿的方法。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种超声波车辆位姿检测方法及系统，通过超声波测距仪对停车位中车辆位姿进行检测，为自动充电设备或位姿调整机构提供数据依据。
本发明实施例提供一种超声波车辆位姿检测方法，于停车位的一侧设置有一超声波测距仪和驱动所述超声波测距仪旋转的驱动电机；
所述方法包括如下步骤：
所述超声波测距仪分别测量车辆的第一侧边的两个测量点与超声波测距仪的距离；
所述超声波测距仪分别测量车辆的第二侧边的两个测量点与超声波测距仪的距离，所述车辆的第一侧边与第二侧边具有一共同端点；
根据所述超声波测距仪返回的距离数据，分别计算车辆的第一侧边的直线方程和第二侧边的直线方程；
根据车辆的第一侧边的直线方程和车辆的第二侧边的直线方程确定所述共同端点的坐标值。
可选地，所述分别计算车辆的第一侧边的直线方程和第二侧边的直线方程，包括如下步骤：
根据所述超声波测距仪返回的距离数据，确定所述第一侧边的两个测量点的坐标值；
根据所述第一侧边的两个测量点的坐标值确定所述第一侧边的直线方程；
根据所述超声波测距仪返回的距离数据，确定所述第二侧边的两个测量点的坐标值；
根据所述第二侧边的两个测量点的坐标值确定所述第二侧边的直线方程。
可选地，所述确定所述第一侧边的两个测量点的坐标值，包括如下步骤：
获取超声波测距仪在测量第一侧边的两个测量点时的测量方向与基准直线之间的夹角；
获取所述第一侧边的两个测量点与超声波测距仪的距离；
根据如下公式确定所述第一侧边的两个测量点的坐标值(x1,y1)和(x2,y2)：
x1＝d1cosβ1
x2＝d2cosβ2
y1＝d1sinβ1
y2＝d2sinβ2
其中，d1和d2分别为第一侧边的两个测量点与超声波测距仪的距离；
β1和β2分别为超声波测距仪在测量第一侧边的两个测量点时的测量方向与基准直线之间的夹角；
根据如下公式确定所述第一侧边的直线方程：
Figure BDA0001671305290000031
y-x1＝tanβ5*(x-x1)
其中，β5为第一侧边与基准直线之间的夹角。
可选地，所述确定所述第二侧边的两个测量点的坐标值，包括如下步骤：
获取超声波测距仪在测量第二侧边的两个测量点时的测量方向与基准直线之间的夹角；
获取所述第二侧边的两个测量点与超声波测距仪的距离；
根据如下公式确定所述第二侧边的两个测量点的坐标值(x3,y3)和(x4,y4)：
X3＝d3cosβ3
X4＝d4cosβ4
Y3＝d3sinβ3
Y4＝d4sinβ4
其中，d3和d4分别为第二侧边的两个测量点与超声波测距仪的距离；
β3和β4分别为超声波测距仪在测量第一侧边的两个测量点时的测量方向与基准直线之间的夹角；
根据如下公式确定所述第二侧边的直线方程：
Figure BDA0001671305290000032
y-x3＝tanβ6*(x-x3)
其中，β6为第二侧边与基准直线之间的夹角。
可选地，根据如下公式确定所述共同端点的坐标值：
y5-x1＝tanβ5*(x5-x1)
y5-x3＝tanβ6*(x5-x3)
其中，x5,y5为所述共同端点的坐标值。
可选地，所述停车位还设置有自动充电设备，所述超声波测距仪与自动充电设备设置于停车位的同一侧；所述车辆的第二侧边为具有充电口的一侧；
所述方法还包括如下步骤：
获取预设的共同端点与充电口之间的距离；
根据如下公式计算得到车辆的充电口的坐标值：
y6-y2＝tanβ6*(x6-x2)
Figure BDA0001671305290000041
其中，x6,y6为所述充电口的坐标值，L为预设的共同端点与充电口之间的距离。
可选地，还包括如下步骤：
获取自动充电设备的坐标值；
根据充电口的坐标值计算自动充电设备与充电口之间的距离；
判断自动充电设备与充电口之间的距离是否大于预设阈值，如果是，则发出警告；
如果否，将充电信号和充电口的坐标值范围发送至所述自动充电设备。
可选地，所述停车位的一对角线的两端分别设置有一超声波测距仪和一对应的驱动电机；
所述方法还包括如下步骤：
所述超声波测距仪分别测量车辆的第三侧边的两个测量点与超声波测距仪的距离；
所述超声波测距仪分别测量车辆的第四侧边的两个测量点与超声波测距仪的距离；
分别根据所述超声波测距仪的距离数据计算得到车辆的一对角线的两端点的坐标值和车辆的四个侧边的直线方程；
根据车辆一对角线的两端点的坐标值和车辆的四个侧边的直线方程确定车辆在停车位中的位置。
可选地，还包括如下步骤：
根据车辆一对角线的两端点的坐标值和车辆的四个侧边的直线方程，确定车辆的车型特征；
根据所述车辆的车型特征于车辆型号库中确定车辆的型号；
根据车辆的型号查询该类车辆的充电口在车辆中的位置，获取充电口的坐标值。
可选地，车辆的车型特征包括车辆的长度值、车辆的宽度值、车辆的各个端点处两侧边之间的夹角、或车辆在停车位中的画像中的至少一种。
可选地，所述停车位的前端和/或后端还设置有车辆位姿调整机构，所述确定车辆在停车位中的位置之后，还包括如下步骤：
可选地，根据车辆在停车位中的位置，控制所述车辆位姿调整机构对车辆的位姿进行调整，使得车辆调整至位于停车位中的预设停车范围内。
所述车辆位姿调整机构设置于停车位的纵向中轴线，所述车辆位姿调整机构包括左右两侧的两个推块和两个推块之间的驱动电机，所述驱动电机分别通过齿条连接所述两个推块，所述驱动电机正转时，通过所述齿条驱动所述两个推块分别向两侧移动，所述驱动电机反转时，通过所述齿条驱动所述两个推块分别向中心移动；
所述根据车辆在停车位中的位置，控制所述车辆位姿调整机构对车辆的位姿进行调整，包括如下步骤：
根据车辆的纵向中轴线与停车位的纵向中轴线的夹角，确定所述两个推块向两侧移动的距离；
根据所述两个推块向两侧移动的距离，确定所述驱动电机正转的圈数；
根据所述驱动电机正转的圈数控制所述驱动电机正转；
当检测到所述车辆调整至位于停车位中的预设停车范围内时，控制所述驱动电机反转，驱动所述推块返回至初始位置。
可选地，所述方法还包括如下步骤：
所述超声波测距仪于预设多个测量方向测量到的距离数据均大于预设阈值时，判断所述停车位中无车辆停放。
本发明实施例还提供一种超声波车辆位姿检测系统，应用于所述的超声波车辆位姿检测方法，所述系统包括：
超声波测距仪，设置于停车位的一侧；
驱动电机，用于驱动所述超声波测距仪旋转；
控制器，用于在测量阶段控制所述驱动电机驱动所述超声波测距仪旋转，并于计算阶段根据所述超声波测距仪的距离数据计算车辆的位姿。
可选地，所述超声波测距仪的外部设置有测距仪外壳，所述测距仪外壳上开设有多个在同一水平面上的开口，各个所述开口均匀分布于该水平面的一圆周上，所述控制器记录各个所述开口的位置，根据各个开口的位置通过所述驱动电机控制所述超声波测距仪的旋转。
本发明所提供的超声波车辆位姿检测方法及系统具有下列优点：
本发明提供了一种超声波车辆位姿调整的技术方案，通过超声波测距仪对停车位中车辆位姿进行检测，可以仅测量两个相交侧边的直线方程和共同端点的坐标，即可以确定充电口的位置坐标，为自动充电设备提供数据依据；并且可以进一步测量整个车身四条侧边的直线方程和各个端点的坐标，确定车辆的车型，更加准确地判断充电口的位置，并且可以为位姿调整机构提供数据依据；本发明不仅可以适用于电动汽车的位姿检测，还可以应用于其他类型的车辆，例如混动汽车、普通燃料汽车等的位姿检测，具有广泛的应用范围。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
图1是本发明一实施例的超声波车辆位姿检测方法的流程图；
图2是本发明一实施例的超声波车辆位姿检测系统的结构框图；
图3是本发明一实施例的超声波测距仪测量第一侧边的示意图；
图4是本发明一实施例的超声波测距仪测量第二侧边的示意图；
图5是本发明一实施例的设置两个超声波测距仪的示意图；
图6是本发明一实施例的自动充电设备的结构示意图；
图7是本发明一实施例的位姿调整机构的结构示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。
如图1所示，本发明实施例提供一种超声波车辆位姿检测方法，于停车位的一侧设置有一超声波测距仪和驱动所述超声波测距仪旋转的驱动电机；
所述方法包括如下步骤：
S100：所述超声波测距仪分别测量车辆的第一侧边的两个测量点与超声波测距仪的距离；
S200：所述超声波测距仪分别测量车辆的第二侧边的两个测量点与超声波测距仪的距离，所述车辆的第一侧边与第二侧边具有一共同端点；
S300：根据所述超声波测距仪返回的距离数据，分别计算车辆的第一侧边的直线方程和第二侧边的直线方程；
S400：根据车辆的第一侧边的直线方程和车辆的第二侧边的直线方程确定所述共同端点的坐标值。
本发明通过超声波测距仪在车辆同一侧边上选定两个测量点，测量其与超声波测距仪的距离，根据测量结果确定该侧边的直线方程，并且当两个具有共同端点的侧边的直线方程已知时，可以计算得到共同端点的坐标值。即通过超声波测距仪可以确定两个侧边的倾斜方向和一个端点的位置，即确定了车辆的基本位姿。
该方案只需要通过驱动电机驱动超声波测距仪旋转，即可以选定不同的测量点进行测量，操作十分方便，只需要设定驱动电机每次旋转的角度即可，可以简单快捷地测量得到车辆的位姿数据。
如图2所示，本发明实施例还提供一种超声波车辆位姿检测系统，应用于所述的超声波车辆位姿检测方法，所述系统包括：
超声波测距仪100，设置于停车位的一侧；
驱动电机200，用于驱动所述超声波测距仪旋转；
控制器300，用于在测量阶段控制所述驱动电机200驱动所述超声波测距仪100旋转，并于计算阶段根据所述超声波测距仪的距离数据计算车辆的位姿，具体地，测量阶段，控制器300通过驱动电机200驱动超声波测距仪100旋转至指定角度，分别测量车辆的第一侧边的两个测量点与超声波测距仪的距离，以及分别测量车辆的第二侧边的两个测量点与超声波测距仪的距离；在计算阶段，控制器300根据所述超声波测距仪返回的距离数据，分别计算车辆的第一侧边的直线方程和第二侧边的直线方程；然后根据车辆的第一侧边的直线方程和车辆的第二侧边的直线方程确定所述共同端点的坐标值。
进一步地，在车辆位姿检测完成后，检测数据可以作为自动充电设备400或位姿检测机构500的数据输入，在下面会具体介绍。
在该实施例中，所述分别计算车辆的第一侧边的直线方程和第二侧边的直线方程，包括如下步骤：
根据所述超声波测距仪返回的距离数据，确定所述第一侧边的两个测量点的坐标值；
根据所述第一侧边的两个测量点的坐标值确定所述第一侧边的直线方程；
根据所述超声波测距仪返回的距离数据，确定所述第二侧边的两个测量点的坐标值；
根据所述第二侧边的两个测量点的坐标值确定所述第二侧边的直线方程。
进一步地，所述确定所述第一侧边的两个测量点的坐标值，包括如下步骤：
获取超声波测距仪在测量第一侧边的两个测量点时的测量方向与基准直线之间的夹角；
获取所述第一侧边的两个测量点与超声波测距仪的距离；
根据如下公式确定所述第一侧边的两个测量点的坐标值(x1,y1)和(x2,y2)：
x1＝d1cosβ1
x2＝d2cosβ2
y1＝d1sinβ1
y2＝d2sinβ2
其中，d1和d2分别为第一侧边的两个测量点与超声波测距仪的距离；
β1和β2分别为超声波测距仪在测量第一侧边的两个测量点时的测量方向与基准直线之间的夹角；
根据如下公式确定所述第一侧边的直线方程：
Figure BDA0001671305290000091
y-x1＝tanβ5*(x-x1)
其中，β5为第一侧边与基准直线之间的夹角。
具体地，在测量过程中，超声波测距仪每次的旋转角度可以是预设的经验值。例如，设置初始角度β1后，在超声波测距仪旋转至测量方向与基准直线具有β1夹角时，测量得到第一个点，β1可以根据经验数值选择，并且随车位的尺寸和超声波测距仪的安装不同而会存在差别，需要确保大多数情况下，在旋转至具有β1夹角时，可以测量得到第一个测量点的距离。然后旋转的角度β2可以选择为15°或其他较小的角度值，确保在第二个测量点时，测量的是同一侧边上的测量点，而不会因为测量点角度偏差太大，而跳至第二侧边。在测量得到同一个侧边的两个测量点后，再偏转的角度可以设置得比较大，例如设置为45°。
在实际应用中，可以在旋转过程中，采集多个点，在控制器进行数据处理时，进行测量点筛选，确定哪几个点是同一条侧边，然后根据同一条侧边上的点确定该侧边的直线方程。例如，每个侧边上测量三个或三个以上的测量点，即可以确定唯一的一条侧边直线。
如图3所示，为本发明一实施例的超声波测距仪测量第一侧边的两个测量点的示意图。两个测量点分别为点C和点D，点C和点D在基准直线上的对应点的位置A和B分别对应于两个测量点的横坐标x1和x2，两个测量点C和D与基准直线之间的距离AD和BC分别对应于两个测量点的纵坐标y1和y2。D在直线BC上的投影对应为E，CE的长度即为两个测量点的纵坐标之差。
OC和OD分别对应于两个测量点与超声波测距仪之间的距离d1和d2。
如图4所示，为本发明一实施例的超声波测距仪测量第二侧边的两个测量点的示意图。两个测量点分别为H和I，两个测量点在基准直线上的对应点分别为点F和点G。
与第一侧边相对应地，所述确定所述第二侧边的两个测量点的坐标值，包括如下步骤：
获取超声波测距仪在测量第二侧边的两个测量点时的测量方向与基准直线之间的夹角；
获取所述第二侧边的两个测量点与超声波测距仪的距离；
根据如下公式确定所述第二侧边的两个测量点的坐标值(x3,y3)和(x4,y4)：
X3＝d3cosβ3
X4＝d4cosβ4
Y3＝d3sinβ3
Y4＝d4sinβ4
其中，d3和d4分别为第二侧边的两个测量点与超声波测距仪的距离；
β3和β4分别为超声波测距仪在测量第一侧边的两个测量点时的测量方向与基准直线之间的夹角；
根据如下公式确定所述第二侧边的直线方程：
Figure BDA0001671305290000101
y-x3＝tanβ6*(x-x3)
其中，β6为第二侧边与基准直线之间的夹角。
根据第一侧边和第二侧边的直线方程，可以确定两个侧边的共同端点的坐标值，即车辆左后端的坐标值，具体地，根据如下公式确定所述共同端点的坐标值：
y5-x1＝tanβ5*(x5-x1)
y5-x3＝tanβ6*(x5-x3)
其中，x5,y5为所述共同端点的坐标值。
由于现有技术中，一般的电动汽车的充电端口都是设置在车辆左端，因此确定了左端后端点的位置之后，便可以作为自动充电设备的输入，进一步准确判断充电口的位置。
在一个优选的实施方式中，所述停车位还可以进一步设置有自动充电设备，所述超声波测距仪与自动充电设备设置于停车位的同一侧；所述车辆的第二侧边为具有充电口的一侧；
所述方法还包括如下步骤：
获取预设的共同端点与充电口之间的距离；
根据如下公式计算得到车辆的充电口的坐标值：
y6-y2＝tanβ6*(x6-x2)
Figure BDA0001671305290000111
其中，x6,y6为所述充电口的坐标值，L为预设的共同端点与充电口之间的距离。
在实际应用中，预设的充电口与共同端点之间的距离可以是一个距离值范围，由此得到的充电口的坐标值也可能是一个距离值范围。
进一步地，本发明的超声波车辆位姿检测方法还包括如下步骤：
获取自动充电设备的坐标值；
根据充电口的坐标值计算自动充电设备与充电口之间的距离；
判断自动充电设备与充电口之间的距离是否大于预设阈值，如果是，则说明自动充电系统的机械臂无法抵达充电口的位置，则发出警告，由用户或者工作人员将车辆重新停放，至充电口与自动充电设备之间的距离满足要求为止；
如果否，将充电信号和充电口的坐标值范围发送至所述自动充电设备，自动充电设备在接收到充电信号后，可以启动机械臂，带动充电枪运动至充电口的位置，进行车辆充电。
进一步地，还可以发送充电信号至电动汽车，电动汽车的车辆管理系统接收到充电信号后，自动控制打开充电盖，而无需用户再手动开启。
如图5所示，在一进一步优选的实施例中，所述停车位的一对角线的两端分别设置有一超声波测距仪O1、O2和一对应的驱动电机，驱动电机分别可以在控制器的指令下驱动对应的超声波测距仪旋转；
所述超声波车辆位姿检测方法还包括如下步骤：
所述超声波测距仪分别测量车辆的第三侧边的两个测量点与超声波测距仪的距离；
所述超声波测距仪分别测量车辆的第四侧边的两个测量点与超声波测距仪的距离；
分别根据所述超声波测距仪的距离数据计算得到车辆的一对角线的两端点的坐标值和车辆的四个侧边的直线方程；
根据车辆一对角线的两端点的坐标值和车辆的四个侧边的直线方程确定车辆在停车位中的位置。
如图5中示出的，可以分别得到四个侧边的直线方程以及左后方端点和右前方端点的坐标值，可以据此得到车辆四个侧边的延伸方向、四个侧边的长度以及四个端点的坐标值。
在该实施例中，进一步地，所述超声波车辆位姿检测方法还包括如下步骤：
根据车辆一对角线的两端点的坐标值和车辆的四个侧边的直线方程，确定车辆的车型特征；
根据所述车辆的车型特征于车辆型号库中确定车辆的型号；
由于对于电动汽车租赁来说，电动汽车的型号一般都是固定的，根据车型特征即可以快速判断出车辆的型号，例如，根据车辆的四个侧边的尺寸和延伸方向即可以确定车型大小，即可以进一步查询对应的车辆的型号；
根据车辆的型号查询该类车辆的充电口在车辆中的位置，获取充电口的坐标值。具体地，可以查询该类车辆的充电口与某一个车辆端点之间的距离，以及充电口位于哪条侧边上，然后根据侧边的直线方程和端点的坐标，即可以确定充电口的坐标值。
在该实施例中，车辆的车型特征包括车辆的长度值、车辆的宽度值、车辆的各个端点处两侧边之间的夹角、或车辆在停车位中的画像中的至少一种。
如图6所示，给出了一种自动充电设备的结构示意图。该自动充电设备自下而上包括电源线4、控制器3、机械臂1和摄像头2，通过机械臂1可以抓取充电枪，将充电枪插入到充电口的位置中，对电动汽车进行充电。摄像头2可以更精确地确定充电口的位姿，实现充电枪与充电口的良好对接。图6中仅给出了一种自动充电设备的示例。在实际应用中，也可以采用其他类型的自动充电设备，均属于本发明的保护范围之内。
进一步地，如上所述，本发明的方法和系统得到的车辆位姿数据还可以作为车辆位姿调整机构的输入。即当车辆停放的位置与预设位置范围偏差过大时，可以通过外设的车辆位姿调整机构调整车辆的停放位置。
具体地，所述停车位的前端和/或后端还可以设置有车辆位姿调整机构，所述确定车辆在停车位中的位置之后，还包括如下步骤：
根据车辆在停车位中的位置，控制所述车辆位姿调整机构对车辆的位姿进行调整，使得车辆调整至位于停车位中的预设停车范围内。
如图7所示，示出了本发明一实施例的车辆位姿调整机构的结构示意图。该车辆位姿调整机构可以设置在停车位的前端和/或后端。下面以放置于停车位的前端为例进行介绍。
车辆位姿调整机构设置于停车位的前端时，设置于停车位的纵向中轴线的前端，当车辆停放时，车辆位姿调整机构位于两个前车轮的中部。该车辆位姿调整机构包括左右两端的推块5、齿条驱动电机6和齿条结构7。当车辆停放位置不正时，例如前轮向左偏，齿条驱动电机6驱动齿条结构7向两侧运动，右侧的推块5先与右前轮接触，推动右前轮向右移动。同样地，前轮向右偏时，左侧的推块5先与左前轮接触，推动左前轮向左移动。
具体地，在该实施例中，根据车辆在停车位中的位置，控制所述车辆位姿调整机构对车辆的位姿进行调整，使得车辆调整至位于停车位中的预设停车范围内。
所述车辆位姿调整机构设置于停车位的纵向中轴线，所述车辆位姿调整机构包括左右两侧的两个推块和两个推块之间的驱动电机，所述驱动电机分别通过齿条连接所述两个推块，所述驱动电机正转时，通过所述齿条驱动所述两个推块分别向两侧移动，所述驱动电机反转时，通过所述齿条驱动所述两个推块分别向中心移动；
所述根据车辆在停车位中的位置，控制所述车辆位姿调整机构对车辆的位姿进行调整，包括如下步骤：
根据车辆的纵向中轴线与停车位的纵向中轴线的夹角，确定所述两个推块向两侧移动的距离；
根据所述两个推块向两侧移动的距离，确定所述驱动电机正转的圈数；
根据所述驱动电机正转的圈数控制所述驱动电机正转；
当检测到所述车辆调整至位于停车位中的预设停车范围内时，控制所述驱动电机反转，驱动所述推块返回至初始位置。
因此，在调整过程中，超声波位姿检测系统可以实时检测车辆位置，当车辆位置符合预设停放要求时，停止位姿调整，将齿条驱动电机6反转，将两侧推块5收回。
同样地，将超声波位姿调整机构设置在后轮中央，或者前后端均设置都是可以的，调整机构也可以选择其他的结构，而不限于图7中示出的结构，均属于本发明的保护范围之内。
进一步地，所述超声波位姿检测方法还包括如下步骤：
所述超声波测距仪于预设多个测量方向测量到的距离数据均大于预设阈值时，判断所述停车位中无车辆停放。
进一步地，所述超声波测距仪的外部设置有测距仪外壳，所述测距仪外壳上开设有多个在同一水平面上的开口，各个所述开口均匀分布于该水平面的一圆周上，所述控制器记录各个所述开口的位置，根据各个开口的位置通过所述驱动电机控制所述超声波测距仪的旋转。两个相邻开口之间的角度差的大小可以控制测量的精确度，当两个相邻开口之间的角度差大时，同一侧边上的两个测量点距离较近，当两个相邻开口之间的角度差小时，同一侧边上的两个测量点距离较远。
测量过程中，可以每次旋转至一个开口时，均进行一次测量，得到多个测量点的测量数据，然后进行数据筛选，也可以控制偏转的开口数量，在得到同一侧边的两个测量点的数据后，偏转一个比较大的角度，直接测量另一侧边的测量点，均属于本发明的保护范围之内。
本发明所提供的超声波车辆位姿检测方法及系统具有下列优点：
本发明提供了一种超声波车辆位姿调整的技术方案，通过超声波测距仪对停车位中车辆位姿进行检测，可以仅测量两个相交侧边的直线方程和共同端点的坐标，即可以确定充电口的位置坐标，为自动充电设备提供数据依据；并且可以进一步测量整个车身四条侧边的直线方程和各个端点的坐标，确定车辆的车型，更加准确地判断充电口的位置，并且可以为位姿调整机构提供数据依据；本发明不仅可以适用于电动汽车的位姿检测，还可以应用于其他类型的车辆，例如混动汽车、普通燃料汽车等的位姿检测，具有广泛的应用范围。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种超声波车辆位姿检测方法，其特征在于，于停车位的一对角线的两端分别设置有一超声波测距仪和一对应的驱动电机；
所述方法包括如下步骤：
所述超声波测距仪分别测量车辆的第一侧边的两个测量点与超声波测距仪的距离；
所述超声波测距仪分别测量车辆的第二侧边的两个测量点与超声波测距仪的距离，所述车辆的第一侧边与第二侧边具有一共同端点；
根据所述超声波测距仪返回的距离数据，分别计算车辆的第一侧边的直线方程和第二侧边的直线方程；
根据车辆的第一侧边的直线方程和车辆的第二侧边的直线方程确定所述共同端点的坐标值；
所述方法还包括如下步骤：
所述超声波测距仪分别测量车辆的第三侧边的两个测量点与超声波测距仪的距离；
所述超声波测距仪分别测量车辆的第四侧边的两个测量点与超声波测距仪的距离；
分别根据所述超声波测距仪的距离数据计算得到车辆的一对角线的两端点的坐标值和车辆的四个侧边的直线方程；
根据车辆一对角线的两端点的坐标值和车辆的四个侧边的直线方程确定车辆在停车位中的位置。
2.根据权利要求1所述的超声波车辆位姿检测方法，其特征在于，所述分别计算车辆的第一侧边的直线方程和第二侧边的直线方程，包括如下步骤：
根据所述超声波测距仪返回的距离数据，确定所述第一侧边的两个测量点的坐标值；
根据所述第一侧边的两个测量点的坐标值确定所述第一侧边的直线方程；
根据所述超声波测距仪返回的距离数据，确定所述第二侧边的两个测量点的坐标值；
根据所述第二侧边的两个测量点的坐标值确定所述第二侧边的直线方程。
3.根据权利要求2所述的超声波车辆位姿检测方法，其特征在于，所述确定所述第一侧边的两个测量点的坐标值，包括如下步骤：
获取超声波测距仪在测量第一侧边的两个测量点时的测量方向与基准直线之间的夹角；
获取所述第一侧边的两个测量点与超声波测距仪的距离；
根据如下公式确定所述第一侧边的两个测量点的坐标值(x1,y1)和(x2,y2)：
x1＝d1cosβ1
x2＝d2cosβ2
y1＝d1sinβ1
y2＝d2sinβ2
其中，d1和d2分别为第一侧边的两个测量点与超声波测距仪的距离；
β1和β2分别为超声波测距仪在测量第一侧边的两个测量点时的测量方向与基准直线之间的夹角；
根据如下公式确定所述第一侧边的直线方程：
Figure FDA0002666193520000021
y-x1＝tanβ5*(x-x1)
其中，β5为第一侧边与基准直线之间的夹角。
4.根据权利要求3所述的超声波车辆位姿检测方法，其特征在于，所述确定所述第二侧边的两个测量点的坐标值，包括如下步骤：
获取超声波测距仪在测量第二侧边的两个测量点时的测量方向与基准直线之间的夹角；
获取所述第二侧边的两个测量点与超声波测距仪的距离；
根据如下公式确定所述第二侧边的两个测量点的坐标值(x3,y3)和(x4,y4)：
X3＝d3cosβ3
X4＝d4cosβ4
Y3＝d3sinβ3
Y4＝d4sinβ4
其中，d3和d4分别为第二侧边的两个测量点与超声波测距仪的距离；
β3和β4分别为超声波测距仪在测量第一侧边的两个测量点时的测量方向与基准直线之间的夹角；
根据如下公式确定所述第二侧边的直线方程：
Figure FDA0002666193520000031
y-x3＝tanβ6*(x-x3)
其中，β6为第二侧边与基准直线之间的夹角。
5.根据权利要求4所述的超声波车辆位姿检测方法，其特征在于，根据如下公式确定所述共同端点的坐标值：
y5-x1＝tanβ5*(x5-x1)
y5-x3＝tanβ6*(x5-x3)
其中，x5,y5为所述共同端点的坐标值。
6.根据权利要求5所述的超声波车辆位姿检测方法，其特征在于，所述停车位还设置有自动充电设备，所述超声波测距仪与自动充电设备设置于停车位的同一侧；所述车辆的第二侧边为具有充电口的一侧；
所述方法还包括如下步骤：
获取预设的共同端点与充电口之间的距离；
根据如下公式计算得到车辆的充电口的坐标值：
y6-y2＝tanβ6*(x6-x2)
Figure FDA0002666193520000032
其中，x6,y6为所述充电口的坐标值，L为预设的共同端点与充电口之间的距离。
7.根据权利要求6所述的超声波车辆位姿检测方法，其特征在于，还包括如下步骤：
获取自动充电设备的坐标值；
根据充电口的坐标值计算自动充电设备与充电口之间的距离；
判断自动充电设备与充电口之间的距离是否大于预设阈值，如果是，则发出警告；
如果否，将充电信号和充电口的坐标值范围发送至所述自动充电设备。
8.根据权利要求1所述的超声波车辆位姿检测方法，其特征在于，还包括如下步骤：
根据车辆一对角线的两端点的坐标值和车辆的四个侧边的直线方程，确定车辆的车型特征；
根据所述车辆的车型特征于车辆型号库中确定车辆的型号；
根据车辆的型号查询与所述车辆的型号相对应的车辆的充电口在车辆中的位置，获取充电口的坐标值。
9.根据权利要求8所述的超声波车辆位姿检测方法，其特征在于，车辆的车型特征包括车辆的长度值、车辆的宽度值、车辆的各个端点处两侧边之间的夹角、或车辆在停车位中的画像中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的超声波车辆位姿检测方法，其特征在于，所述停车位的前端和/或后端还设置有车辆位姿调整机构，所述确定车辆在停车位中的位置之后，还包括如下步骤：
根据车辆在停车位中的位置，控制所述车辆位姿调整机构对车辆的位姿进行调整，使得车辆调整至位于停车位中的预设停车范围内。
11.根据权利要求10所述的超声波车辆位姿检测方法，其特征在于，所述车辆位姿调整机构设置于停车位的纵向中轴线，所述车辆位姿调整机构包括左右两侧的两个推块和两个推块之间的驱动电机，所述驱动电机分别通过齿条连接所述两个推块，所述驱动电机正转时，通过所述齿条驱动所述两个推块分别向两侧移动，所述驱动电机反转时，通过所述齿条驱动所述两个推块分别向中心移动；
所述根据车辆在停车位中的位置，控制所述车辆位姿调整机构对车辆的位姿进行调整，包括如下步骤：
根据车辆的纵向中轴线与停车位的纵向中轴线的夹角，确定所述两个推块向两侧移动的距离；
根据所述两个推块向两侧移动的距离，确定所述驱动电机正转的圈数；
根据所述驱动电机正转的圈数控制所述驱动电机正转；
当检测到所述车辆调整至位于停车位中的预设停车范围内时，控制所述驱动电机反转，驱动所述推块返回至初始位置。
12.根据权利要求1所述的超声波车辆位姿检测方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：
所述超声波测距仪于预设多个测量方向测量到的距离数据均大于预设阈值时，判断所述停车位中无车辆停放。
13.一种超声波车辆位姿检测系统，其特征在于，应用于权利要求1至12中任一项所述的超声波车辆位姿检测方法，所述系统包括：
超声波测距仪，设置于停车位的一侧；
驱动电机，用于驱动所述超声波测距仪旋转；
控制器，用于在测量阶段控制所述驱动电机驱动所述超声波测距仪旋转，并于计算阶段根据所述超声波测距仪的距离数据计算车辆的位姿。
14.根据权利要求13所述的超声波车辆位姿检测系统，其特征在于，所述超声波测距仪的外部设置有测距仪外壳，所述测距仪外壳上开设有多个在同一水平面上的开口，各个所述开口均匀分布于该水平面的一圆周上，所述控制器记录各个所述开口的位置，根据各个开口的位置通过所述驱动电机控制所述超声波测距仪的旋转。
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