CN109334657B - 一种基于教学车的自动泊车系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于教学车的自动泊车系统及方法，其中，方法包括以下步骤：控制教学车以预设速度向前行驶；获取第一超声波传感器采集车身左右两侧的空间信息；根据空间信息判断是否存有泊车位，并在判断存有时，按照预设的程序控制教学车进行自动泊车。本发明通过在教学车的两侧安装有第一超声波传感器感应泊车位，并在感应到泊车位后，控制教学车进行自动泊车，老师讲课时结合教学车给学生讲授无人汽车自动泊车的工作原理，老师通过一边演示，一边讲解，使学员更加容易接受，提高讲课的质量。另外，该教学车原理简单，制作成本低廉，适合大多的教室或实验上实用，可广泛应用于汽车试验教学领域。

Description

一种基于教学车的自动泊车系统及方法

技术领域

本发明涉及汽车试验教学领域，尤其涉及一种基于教学车的自动泊车系统及方法。

背景技术

随着汽车工业的不断发展和人们生活水平的不断提高，汽车己成为日益普及的代步工具，也因此为社会创造了许多的就业岗位。数据显示，汽车维修的业务量逐年增长，汽车维修的从业队伍也日益壮大。然而，随着汽车技术的不断更新和发展，对汽修学员的要求越来越高，比如无人驾驶技术的出现，在传统的汽车行业增加了许多新的技术，在教学领域有关无人驾驶的教育也将成为了我国的重点。现在无人驾驶的汽车具有自动泊车等功能，如果老师只是简单地跟学员讲工作原理，很难让学员抓握其技术要领，达不到培训的效果，如果能够结合实物进行讲解，又因为实体汽车体积庞大，难以在教师内演示。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种用于教学演示的自动泊车系统。

本发明的另一目的是提供一种用于教学演示的自动泊车方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种基于教学车的自动泊车系统，包括底盘和设置在底盘上面的电路板，所述底盘左右两侧对称的设有四个车轮，所述电路板上设有主控模块、左侧驱动模块、右侧驱动模块、四个用于为车轮提供动力的电机和两个左右对称设置在底盘中部位置的第一超声波传感器，所述主控模块分别与左侧驱动模块、右侧驱动模块以及两个第一超声波传感器连接，所述左侧驱动模块分别与底盘左侧两车轮上的电机连接，所述右侧驱动模块分别与底盘右侧两车轮上的电机连接；

所述第一超声波传感器用于采集车身左右两侧的空间信息，并将空间信息发送至主控模块；

所述主控模块用于控制教学车以预设速度向前行驶，并根据空间信息判断是否存有泊车位，且在判断存有泊车位时，按照预设的程序控制教学车进行自动泊车。

进一步，所述电路板上还设有两个左右对称安装在底盘前端位置的第二超声波传感器和两个左右对称安装在底盘后端位置的第三超声波传感器，所述主控模块分别与两个第二超声波传感器和两个第三超声波传感器连接；

所述第二超声波传感器用于采集教学车前端与物体的距离信息，并将采集的信息发送至主控模块；

所述第三超声波传感器用于采集教学车后端与物体的距离信息，并将采集的信息发送至主控模块。

进一步，所述电路板上还设有两个对称安装在底盘左右两侧的第四超声波传感器，所述主控模块分别与两个第四超声波传感器连接。

进一步，所述电路板上还设无线通讯模块，所述主控模块通过无线通讯模块连接至智能终端。

进一步，所述电路板上还设有预警显示模块，所述预警显示模块与主控模块连接。

本发明所采用的另一技术方案是：

一种基于教学车的自动泊车方法，包括以下步骤：

控制教学车以预设速度向前行驶；

获取第一超声波传感器采集车身左右两侧的空间信息；

根据空间信息判断是否存有泊车位，并在判断存有时，按照预设的程序控制教学车进行自动泊车。

进一步，所述按照预设的程序控制教学车进行自动泊车的步骤，具体为：

控制教学车行驶至泊位的左上角位置或右上角位置，且车身的长度方向与车位的长度方向垂直；

依次控制教学车以曲线行驶方式向泊车位前进第一预设距离后，再控制教学车以直线行驶方式后退第二预设距离，直到执行完预设的次数后停止，从而使教学车停进泊车位。

进一步，所述控制教学车以曲线行驶方式向泊车位前进第一预设距离的步骤，通过以下步骤实现：

控制左右两侧车轮以不同的速度向停车位前进第一预设距离；

所述控制教学车以直线行驶方式后退第二预设距离的步骤，通过以下步骤实现：

控制左右两侧车轮以相同的速度倒退第二预设距离。

进一步，还包括校正位姿的步骤，具体为：

当教学车进入泊车位后，获取第一超声波传感器采集的第一距离信息和第四超声波传感器采集的第二距离信息；

据第一距离信息和第二距离信息判断车身的长度方向与车位的长度方向是否平行，若是，根据预设的方法控制教学车校正位姿。

进一步，还包括防碰撞步骤，具体为：

根据第二超声波传感器采集的距离信息判断前方是否有障碍物，并在判定有障碍物时，停止教学车前进；

根据第三超声波传感器采集的距离信息判断后方是否有障碍物，并在判定有障碍物时，停止教学车后退。

本发明的有益效果是：本发明通过在教学车的两侧安装有第一超声波传感器感应泊车位，并在感应到泊车位后，控制教学车进行自动泊车，老师讲课时可以将教学车带到课堂上，结合教学车给学生讲授无人汽车自动泊车的工作原理，老师通过一边演示，一边讲解，使学员更加容易接受，提高讲课的质量。通过教学车教导学员如何协调雷达或者传感器来实现汽车自动泊车，填补了无人驾驶教学用具的空缺。另外，该教学车原理简单，制作成本低廉，适合大多的教室或实验上实用。

附图说明

图1是本发明一种基于教学车的自动泊车系统的示意图；

图2是教学车进行自动泊车的示意图；

图3是教学车基于一个障碍物进行位姿校正的示意图；

图4是教学车基于两个障碍物进行位姿校正的示意图；

图5是第一超声波传感器和第四超声波传感器的工作原理示意图；

图6是一种基于教学车的自动泊车方法的步骤流程图。

具体实施方式

实施例一

如图1所示，一种基于教学车的自动泊车系统，包括底盘1和设置在底盘1上面的电路板，所述底盘1左右两侧对称的设有四个车轮2，所述电路板上设有主控模块4、左侧驱动模块5、右侧驱动模块6、四个用于为车轮2提供动力的电机和两个左右对称设置在底盘1中部位置的第一超声波传感器3，所述主控模块4分别与左侧驱动模块5、右侧驱动模块6以及两个第一超声波传感器3连接，所述左侧驱动模块5分别与底盘1左侧两车轮2上的电机连接，所述右侧驱动模块6分别与底盘1右侧两车轮2上的电机连接；

所述第一超声波传感器3用于采集车身左右两侧的空间信息，并将空间信息发送至主控模块4；

所述主控模块4用于控制教学车以预设速度向前行驶，并根据空间信息判断是否存有泊车位，且在判断存有泊车位时，按照预设的程序控制教学车进行自动泊车。

上述系统的工作原理为：教学车上安装的第一超声波传感器3，通过第一超声波传感器3辐射感应，可以获知空间的大小，第一超声波传感器3将采集到的信息发送给主控模块4，主控模块4计算判断是否存有泊车位，当主控模块4计算到有空间大于车辆体积，则判定存有泊车位。找到泊车位后，主控模块4控制教学车进行自动泊车。主控模块4分别控制左侧驱动模块5和右侧驱动模块6，从而控制教学车的运动方向，例如当需要控制教学车往左行驶时，左侧电机的转速低于右侧电机的转速，其中，主控模块4可以采用STM32主控芯片。。老师讲课时可以将教学车带到课堂上，结合教学车给学生讲授无人汽车自动泊车的工作原理，老师通过一边演示，一边讲解，使学员更加容易接受，提高讲课的质量。虽然真实的汽车与教学车在实际操作起来有所差异，但是原理差不多，通过教学车教导学员如何协调雷达或者传感器来实现汽车自动泊车，填补了无人驾驶教学用具的空缺。另外，该教学车制作简单，成本低廉，适合大多的教室或实验上实用。

参照图1，进一步作为优选的实施方式，所述电路板上还设有两个左右对称安装在底盘1前端位置的第二超声波传感器7和两个左右对称安装在底盘1后端位置的第三超声波传感器8，所述主控模块4分别与两个第二超声波传感器7和两个第三超声波传感器8连接；

所述第二超声波传感器7用于采集教学车前端与物体的距离信息，并将采集的信息发送至主控模块4；

所述第三超声波传感器8用于采集教学车后端与物体的距离信息，并将采集的信息发送至主控模块4。

当教学车自动行驶，或者自动泊车时，根据第二超声波传感器7和第三超声波传感器8采集的信息，可避免教学车出现碰撞到障碍物的情况。老师通过演示，给学员讲解无人驾驶的防碰撞功能，加深学员的理解。

通过在车前端对称地安装两个超声波传感器，可使教学车具有跟随功能，其中的工作原理为：两个超声波传感器同时感应车前的人体距离信息，并将感应到的信息发送至主控模块4，当感应到人体距离变大，即人体运动时，主控模块4跟随人体进行运动。当人体往左边行走时，左侧超声波传感器感应到的距离小于右侧超声波传感器感应到的距离，主控模块4判定人体往左边走，进而控制教学车跟随人体往左边走。具体的，主控模块4控制教学车左侧车轮2的速度慢于右侧车轮2的速度即可实现教学车往左边走，而无需在教学车上安装车轮2方向调控装置，使教学车的制作成本更低。

通过在车后端对称地安装两个超声波传感器，也可使教学车向后具有跟随功能，用户可以控制教学车通过车前端的超声波传感器进行跟随，或通过车后端的超声波传感器进行跟随，或同时两端的超声波传感器进行跟随。

参照图1，进一步作为优选的实施方式，所述电路板上还设有两个对称安装在底盘1左右两侧的第四超声波传感器9，所述主控模块4分别与两个第四超声波传感器9连接。

因为超声波传感器能够感应车体与周围物体的距离，当车身一侧只有一个超声波传感器时，可感应到一个距离，当车身一侧安装有两个超声波传感器时，可感应到两个距离值，如图5所示，在教学车在自动泊车过程中，同时感应到车身与障碍物的距离，图5中，两条带箭头的直线代表教学车与障碍物中的距离，当两直线的长度不相等时，说明教学车的车身倾斜。参照图3，教学车右侧的两个超声波传感器感应到与右侧障碍物的距离相等，此时，教学车车身以右侧障碍物校正位姿。参照图4，教学车左右侧的超声波传感器感应到与障碍物之间的距离，当左右两侧的距离相等时，判定教学车在泊车位内的位姿居正。通过增加第四超声波传感器9，增加教学车校正位姿的功能，增加教学车的智能化，更能满足老师讲课演示的功能。

进一步作为优选的实施方式，所述电路板上还设无线通讯模块，所述主控模块4通过无线通讯模块连接至智能终端。

本实施例中，所述智能终端为智能手机，所述无线通讯模块为蓝牙芯片，通过智能手机的蓝牙功能与教学车进行连接，通过在手机上安装相应的程序，控制教学车的运动，以及控制教学车开启自动泊车功能，方便老师对教学车的控制。

进一步作为优选的实施方式，所述电路板上还设有预警显示模块，所述预警显示模块与主控模块4连接。

所述预警显示模块用于显示教学车电源的剩余情况。

实施例二

如图6所示，一种基于教学车的自动泊车方法，包括以下步骤：

S1、控制教学车以预设速度向前行驶。

S2、获取第一超声波传感器采集车身左右两侧的空间信息。

S3、根据空间信息判断是否存有泊车位，并在判断存有时，按照预设的程序控制教学车进行自动泊车。

通过上述步骤，可控制教学车进行自动泊车功能，老师通过一边演示，一边讲解，使学员更加容易接受，提高讲课的质量。所述预设的程序可以为设计好教学车直接倒车进入泊车位的程序。在本实施例中，按照预设的程序控制教学车进行自动泊车的步骤，具体为：

B1、控制教学车行驶至泊位的左上角位置或右上角位置，且车身的长度方向与车位的长度方向垂直。

B2、依次控制教学车以曲线行驶方式向泊车位前进第一预设距离后，再控制教学车以直线行驶方式后退第二预设距离，直到执行完预设的次数后停止，从而使教学车停进泊车位。

其中，所述控制教学车以曲线行驶方式向泊车位前进第一预设距离的步骤，通过以下步

骤实现：

控制左右两侧车轮以不同的速度向停车位前进第一预设距离；

所述控制教学车以直线行驶方式后退第二预设距离的步骤，通过以下步骤实现：

控制左右两侧车轮以相同的速度倒退第二预设距离。

参照图2，当教学车10找到泊车位后，行驶到泊车位的左上角位置或右上角位置，在本实施例中，教学车10行驶到右上角位置，此时可以是车头朝向泊车位，也可以是车尾朝向泊车位。主控模块按照预设的程序先控制教学车10先曲线向泊车位行驶第一预设距离，后倒退第二预设距离，因为教学车10没有方向盘相关的部件，所以车轮无法转方向，通过控制教学车10左右两侧车轮的速度来控制教学车10的曲线运动，因为教学车10的长度是已知的，故可计算出需要进行多少次曲线向泊车位行驶和倒退就可将教学车10停进泊车位。当中，超声波传感器采集教学车10与障碍物11之间的距离，并将距离反馈回主控模块，避免教学车10发生碰撞。

S4、进行车位姿校正。

步骤S4具体包括步骤C1～C2：

C1、当教学车进入泊车位后，获取第一超声波传感器采集的第一距离信息和第四超声波传感器采集的第二距离信息。

C2、据第一距离信息和第二距离信息判断车身的长度方向与车位的长度方向是否平行，若是，根据预设的方法控制教学车校正位姿。

参照图3，第一超声波传感器和第四超声波传感器同时采集教学车与右侧障碍物的距离，当两距离不相等时，主控模块通过控制教学车的曲线和直线运动来调整车身。参照图4，当教学车左右两侧都有障碍物时，教学车可以通过同时感应车身左右两侧的距离来时教学车停得更加居中于泊车位，使自动泊车的模拟更加真实，而不是简单地将教学车停进泊车位即可，提高学员的乐趣，是学员将模拟知识与现实情况进行融合。

在教学车的行驶过程中，教学车还具有防碰撞功能，具体步骤为：

根据第二超声波传感器采集的距离信息判断前方是否有障碍物，并在判定有障碍物时，停止教学车前进；

根据第三超声波传感器采集的距离信息判断后方是否有障碍物，并在判定有障碍物时，停止教学车后退。

上述教学车的自动泊车方法简单，易于实现，且根据不同的泊车位，还可以校正位姿，适用于不同情况的泊车位，在教学车行驶过程中，具有防碰撞的功能，避免教学车碰到障碍物。老师讲课时可以将教学车带到课堂上，结合教学车给学生讲授无人汽车自动泊车的工作原理，老师通过一边演示，一边讲解，使学员更加容易接受，提高讲课的质量。通过教学车教导学员如何协调雷达或者传感器来实现汽车自动泊车，填补了无人驾驶教学用具的空缺。另外，该教学车原理简单，制作成本低廉，适合大多的教室或实验上实用。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种基于教学车的自动泊车系统，其特征在于，包括底盘和设置在底盘上面的电路板，所述底盘左右两侧对称的设有四个车轮，所述电路板上设有主控模块、左侧驱动模块、右侧驱动模块、四个用于为车轮提供动力的电机和两个左右对称设置在底盘中部位置的第一超声波传感器，所述主控模块分别与左侧驱动模块、右侧驱动模块以及两个第一超声波传感器连接，所述左侧驱动模块分别与底盘左侧两车轮上的电机连接，所述右侧驱动模块分别与底盘右侧两车轮上的电机连接；

所述第一超声波传感器用于采集车身左右两侧的空间信息，并将空间信息发送至主控模块；

所述主控模块用于控制教学车以预设速度向前行驶，并根据空间信息判断是否存有泊车位，且在判断存有泊车位时，按照预设的程序控制教学车进行自动泊车；

所述按照预设的程序控制教学车进行自动泊车的步骤，具体为：

控制教学车行驶至泊位的左上角位置或右上角位置，且车身的长度方向与车位的长度方向垂直；

依次控制教学车以曲线行驶方式向泊车位前进第一预设距离后，再控制教学车以直线行驶方式后退第二预设距离，直到执行完预设的次数后停止，从而使教学车停进泊车位；

所述控制教学车以曲线行驶方式向泊车位前进第一预设距离的步骤，通过以下步骤实现：

控制左右两侧车轮以不同的速度向停车位前进第一预设距离。

2.根据权利要求1所述的一种基于教学车的自动泊车系统，其特征在于，所述电路板上还设有两个左右对称安装在底盘前端位置的第二超声波传感器和两个左右对称安装在底盘后端位置的第三超声波传感器，所述主控模块分别与两个第二超声波传感器和两个第三超声波传感器连接；

所述第二超声波传感器用于采集教学车前端与物体的距离信息，并将采集的信息发送至主控模块；

所述第三超声波传感器用于采集教学车后端与物体的距离信息，并将采集的信息发送至主控模块。

3.根据权利要求2所述的一种基于教学车的自动泊车系统，其特征在于，所述电路板上还设有两个对称安装在底盘左右两侧的第四超声波传感器，所述主控模块分别与两个第四超声波传感器连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于教学车的自动泊车系统，其特征在于，所述电路板上还设无线通讯模块，所述主控模块通过无线通讯模块连接至智能终端。

5.根据权利要求4所述的一种基于教学车的自动泊车系统，其特征在于，所述电路板上还设有预警显示模块，所述预警显示模块与主控模块连接。

6.一种基于教学车的自动泊车方法，其特征在于，包括以下步骤：

控制教学车以预设速度向前行驶；

获取第一超声波传感器采集车身左右两侧的空间信息；

根据空间信息判断是否存有泊车位，并在判断存有时，按照预设的程序控制教学车进行自动泊车；

所述按照预设的程序控制教学车进行自动泊车的步骤，具体为：

控制教学车行驶至泊位的左上角位置或右上角位置，且车身的长度方向与车位的长度方向垂直；

依次控制教学车以曲线行驶方式向泊车位前进第一预设距离后，再控制教学车以直线行驶方式后退第二预设距离，直到执行完预设的次数后停止，从而使教学车停进泊车位；

所述控制教学车以曲线行驶方式向泊车位前进第一预设距离的步骤，通过以下步骤实现：

控制左右两侧车轮以不同的速度向停车位前进第一预设距离。

7.根据权利要求6所述的一种基于教学车的自动泊车方法，其特征在于，所述控制教学车以直线行驶方式后退第二预设距离的步骤，通过以下步骤实现：控制左右两侧车轮以相同的速度倒退第二预设距离。

8.根据权利要求7所述的一种基于教学车的自动泊车方法，其特征在于，还包括校正位姿的步骤，具体为：

当教学车进入泊车位后，获取第一超声波传感器采集的第一距离信息和第四超声波传感器采集的第二距离信息；

据第一距离信息和第二距离信息判断车身的长度方向与车位的长度方向是否平行，若是，根据预设的方法控制教学车校正位姿。

9.根据权利要求6-8任一项所述的一种基于教学车的自动泊车方法，其特征在于，还包括防碰撞步骤，具体为：

根据第二超声波传感器采集的距离信息判断前方是否有障碍物，并在判定有障碍物时，停止教学车前进；

根据第三超声波传感器采集的距离信息判断后方是否有障碍物，并在判定有障碍物时，停止教学车后退。

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