CN109559555B - 车位识别系统及其识别方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车位识别系统，用于识别垂直于车辆行驶方向车位宽度包括：环境探测传感器自车位识别起始位置，持续向车位方向发送探测波将车辆与障碍物实时距离反馈至车位识别控制器；车位识别控制器将实时距离发生第一次跳变时车辆所处位置作为车位起始点,根据车位起始点之前实时距离中的最小值一、自车位识别起始位置至最小值一出现时车辆行程一、实时距离第一次跳变出现时自车位识别起始位置起车辆的行程二和车位起始点前车位旁障碍物宽度一对车位起始点进行补偿。该车位识别系统还能对车位终止点进行补偿。本发明还公开了一种车位识别方法。本发明基于超声波探测技术能准确识别车位长度和位姿，提高车位识别精度降低误差。

Description

车位识别系统及其识别方法
技术领域
本发明涉及汽车领域，特别是涉及一种用于自动驾驶中自动泊车技术的车位识别系统。本发明还涉及一种用于自动驾驶中自动泊车技术的车位识别方法。
背景技术
随着车辆日益普及,现代都市中“停车难”问题逐渐显现,为了能在有限的空间内划分出更多的车位,每个车位的空间越来越窄小。对于驾车者来说,停车入位成为一个不小的挑战。为了降低驾车者倒车入位操作的难度,自动泊车系统应运而生。在自动泊车系统中,车位检测模块向泊车控制模块提供车辆相对于车位的位置、车位尺寸等信息,以便于泊车控制模块确定泊车的策略。
获取泊车位信息主要依靠环境探测传感器，其中常用的有超声波传感器、激光雷达、红外测距传感器等。超声波传感器与其他环境探测传感器相比，不受色彩伪装、光照变化、烟雾灰尘、电磁干扰等的影响。并且超声波传感器其结构简单，在国内外得到了广泛应用。超声波传感器超声波水平截面探测范围图如下所示,由图1可知，当超声波分别在垂直角度、水平角度时，探测范围也存在一定的区别。超声波传感器处于垂直角度，超声波以类似不规则椭圆形状发散出去。超声波传感器这一特性在车位探测中对车位起始点Start起始点与终止点Finish终止点的有较大影响，会造成探测结果不准确，精度不高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是基于超声波探测技术能准确识别车位长度和位姿，提高车位识别精度降低误差的车位识别系统。
本发明还提供了一种基于超声波探测技术能准确识别车位长度和位姿，提高车位识别精度降低误差的车位识别方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的车位识别系统，用于识别垂直于车辆行驶方向车位宽度，包括：环境探测传感器和车位识别控制器；
所述环境探测传感器：自车位识别起始位置，持续向车位方向发送探测波将车辆与障碍物实时距离反馈至车位识别控制器；
所述车位识别控制器：将所述实时距离发生第一次跳变时车辆所处位置作为车位起始点,根据车位起始点之前所述实时距离中的最小值一d1、自车位识别起始位置至最小值一出现时车辆行程一L1、所述实时距离第一次跳变出现时自车位识别起始位置起车辆的行程二L2和车位起始点前车位旁障碍物宽度一W1对车位起始点进行补偿。
进一步改进所述的车位识别系统，所述车位识别控制器：将所述实时距离发生第二次跳变时车辆所处位置作为车位终止点，根据车位起始点后所述实时距离中的最小值一d1、自车位识别起始位置至最小值一d1出现时车辆的行程三L3、自车位识别起始位置至所述实时距离第二次跳变出现时车辆的行程四L4和车位终止点后车位旁障碍物宽度W2对车位终止点进行补偿。
进一步改进所述的车位识别系统，所述车位识别控制器车位起始点进行补偿，采用以下方式获得补偿距离L起；
所述补偿距离为L起=（L2-L1）-W1/2；
进一步改进所述的车位识别系统，所述车位识别控制器车位终止点进行补偿，采用以下方式获得补偿距离L终；
所述补偿距离为L终=（L3-L4）-W2/2；；
进一步改进所述的车位识别系统，所述环境探测传感器是超声波雷达。
进一步改进所述的车位识别系统，所述车位识别控制器是MCU。
进一步改进所述的车位识别系统，所述障碍物是垂直于车辆行驶方向驻停的车辆。
本发明提供一种车位识别方法，用于识别垂直于车辆行驶方向车位宽度，包括以下步骤：
1）使车辆行驶过所述垂直车位；
2）探测与障碍物实时距离；
3）将所述实时距离发生第一次跳变时车辆所处位置作为车位起始点；
4）记录车位起始点之前所述实时距离中的最小值一d1；
5）记录自车位识别起始位置至最小值一出现时车辆行程一L1；
6）记录所述实时距离第一次跳变出现时自车位识别起始位置起车辆的行程二L2；
7）记录车位起始点前车位旁障碍物宽度W1；
8）根据上述步骤4）-步骤7）记录的距离对车位起始点进行补偿。
进一步改进所述的车位识别系统，还包括以下步骤：
9）将所述实时距离发生第二次跳变时车辆所处位置作为车位终止点；
10）记录车位起始点后所述实时距离中的最小值一d1；
11）记录自车位识别起始位置至最小值一d1出现时车辆的行程三L3；
12）记录自车位识别起始位置至所述实时距离第二次跳变出现时车辆的行程四L4；
13）记录车位终止点后车位旁障碍物宽度W2；
14）根据上述步骤10）-步骤13）记录的距离对车位终止点进行补偿。
进一步改进所述的车位识别方法，对车位起始点进行补偿，采用以下方式获得补偿距离L起；
所述补偿距离为L起=（L2-L1）-W1/2；
进一步改进所述的车位识别方法，对车位终止点进行补偿，采用以下方式获得补偿距离L终；
所述补偿距离为L终=（L3-L4）-W2/2；；
进一步改进所述的车位识别方法，所述环境探测传感器是超声波雷达。
进一步改进所述的车位识别方法，所述车位识别控制器是MCU。
进一步改进所述的车位识别方法，所述障碍物是垂直于车辆行驶方向驻停的车辆。
对本发明的车位识别工作原理及工作过程进一步说明如下；
寻找到要检测的车位，开启车位检测开关（即在图2中的车辆A处），从此位置处开始记录车辆走过实时的距离，用于计算车辆停车点的位姿信息。在车辆B处，根据超声波返回距离值的跳变来作为检测到车位Start起始点的依据，记录此时车辆走过的距离并继续前行，由于超声波的特性，车位Start起始点需进行距离补偿以达到精度要求，后续将对相应的算法进行介绍。同理，根据返回距离的跳变来判断车位Finish终止点的探测情况，并记录车辆走过的距离值，规定车位的Finish终止点作为车位坐标原点来输出最终车辆的位姿坐标信息。车位Finish终止点记录距离与Start起始点记录距离的差值便是探测车位的长度，当探测到的车位长度满足自动泊车的要求，系统会通过声音或者图像显示的方式告知，若不满足要求，系统同样提示驾驶员并舍弃此车位信息。驾驶员可根据提示停车，停车的位置便为图中的车辆D位置处，在得知车辆相关参数的基础上，根据超声波雷达返回的距离值以及不同位置处记录的车辆行驶距离值，便可得到此时车辆在车位坐标系下的x、y坐标值，将相应的坐标值提供给泊车功能模块。
探测车辆探测车位Start起始点的过程，如图3所示:
在探测车位的过程中，车辆右前传感器实时反馈车辆距离障碍物的距离，当探测车辆处于A位置时，超声波探测到的距离较短，为了说明车位Start起始点的探测及确定过程，假设位置A与位置B为相邻的两个时刻。当探测车辆到达位置B处时，超声波反馈的距离值较大，有一个明显的距离跳变，如果跳变值大于事先设定好的跳变距离阈值，认为车位的Start起始点已探测到，并将其的相关信息锁定，以备后续使用。但由图3所示超声波传感器超声波水平截面探测范围可知，超声波以椭圆状发出，会出现下面的情况，详情见图4所示。由图4可知，当探测车辆在C位置处，实际上超声波的位置已经过了车位Start起始点，然而由于超声波的特性，此时仍可以接收到较短的距离回波值L3，从而造成车位Start起始点记录上出现了距离偏差，应加上相应的补偿值来弥补损失，本发明仅对垂直车位进行补偿值说明，具体分析过程见图5所示。假设车位为两辆车辆组成的垂直车位，在探测车位的过程中，车位左侧车辆的中轴线与车头交点处离传感器最近，即图中的d1距离值，将此距离值记录下来并且记录从车位扫描开始处到当下走过的距离值L1；当超声波信号在找到Start起始点发生跳变时，记录从车位扫描开始处到信号发生跳变走过的距离值L2，车辆宽度由W表示，可以求得车位Start起始点的补偿值求解公式为：L起=（L2-L1）-W1/2；
对于车位Finish终止点补偿的求解方法类似，具体过程见图6所示。图6中的距离值d1为超声波传感器距离车辆的最近距离值，求解Finish终止点补偿与求解Start起始的不同之处在于，超声波先测到Finish终止点的跳变值，记录自车位识别起始位置至所述实时距离第二次跳变出现时车辆的行程四L4，然后记录从车位扫描开始处到找到d1走过的距离值L3，可以求得车位Finish终止点的补偿值求解公式为：L终=（L4-L3）-W2/2；
本发明使用超声波探测车位特征障碍物距离，然后通过车头特征检测车位，探测车位成功率能够保持在95%以上，车位长度误差与位姿计算误差均能够保持在±200mm以内。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是超声波传感器超声波水平截面探测范围示意图。
图2是超声波车位探测流程示意图一。
图3是超声波车位探测流程示意图二。
图4是超声波车位探测流程示意图三，其显示超声波探测产生误差特殊情况。
图5是本发明起始点补偿原理示意图。
图6是本发明终止点补偿原理示意图。
附图标记说明
垂直角度探测范围V
水平角度探测范围L
坐标原点O
自车位识别起始位置P
起始点Strat
终止点Finish
车辆行驶方向→
车位起始点之前所述实时距离中的最小值一d1
自车位识别起始位置至最小值一出现时车辆行程一L1
实时距离第一次跳变出现时自车位识别起始位置起车辆的行程二L2
车位起始点前车位旁障碍物宽度W1
车位起始点后所述实时距离中的最小值二d2
自车位识别起始位置至最小值一d1出现时车辆的行程三L3
自车位识别起始位置至所述实时距离第二次跳变出现时车辆的行程四L4
记录车位终止点后车位旁障碍物宽度W2。
具体实施方式
本发明提供的车位识别系统一实施例，用于识别垂直于车辆行驶方向车位宽度，包括：环境探测传感器和车位识别控制器，所述采用超声波雷达，车位识别控制器采用MCU。
所述环境探测传感器：自车位识别起始位置，持续向车位方向发送探测波将车辆与障碍物实时距离反馈至车位识别控制器；
所述车位识别控制器：将所述实时距离发生第一次跳变时车辆所处位置作为车位起始点,根据车位起始点之前所述实时距离中的最小值一d1、自车位识别起始位置至最小值一出现时车辆行程一L1、所述实时距离第一次跳变出现时自车位识别起始位置起车辆的行程二L2和车位起始点前车位旁障碍物宽度一W1对车位起始点进行补偿；所述车位识别控制器车位起始点进行补偿，采用以下方式获得补偿距离L起；所述补偿距离为L起=（L2-L1）-W1/2；
将所述实时距离发生第二次跳变时车辆所处位置作为车位终止点，根据车位起始点后所述实时距离中的最小值一d1、自车位识别起始位置至最小值一d1出现时车辆的行程三L3、自车位识别起始位置至所述实时距离第二次跳变出现时车辆的行程四L4和车位终止点后车位旁障碍物宽度W2对车位终止点进行补偿；所述车位识别控制器车位终止点进行补偿，采用以下方式获得补偿距离L终；所述补偿距离为L终=（L3-L4）-W2/2；；
其中，所述障碍物是垂直于车辆行驶方向驻停的车辆，包括车位起始点前和车位终止点后的车辆。
本发明提供一种车位识别方法，用于识别垂直于车辆行驶方向车位宽度，包括以下步骤：
1）使车辆行驶过所述垂直车位；
2）探测与障碍物实时距离；
3）将所述实时距离发生第一次跳变时车辆所处位置作为车位起始点；
4）记录车位起始点之前所述实时距离中的最小值一d1；
5）记录自车位识别起始位置至最小值一出现时车辆行程一L1；
6）记录所述实时距离第一次跳变出现时自车位识别起始位置起车辆的行程二L2；
7）记录车位起始点前车位旁障碍物宽度W1；
8）采用以下方式获得补偿距离L起，所述补偿距离为L起=（L2-L1）-W1/2；
9）将所述实时距离发生第二次跳变时车辆所处位置作为车位终止点；
10）记录车位起始点后所述实时距离中的最小值一d1；
11）记录自车位识别起始位置至最小值一d1出现时车辆的行程三L3；
12）记录自车位识别起始位置至所述实时距离第二次跳变出现时车辆的行程四L4；
13）记录车位终止点后车位旁障碍物宽度W2；
14）采用以下方式获得补偿距离L终，所述补偿距离为L终=（L3-L4）-W2/2；。
其中，所述障碍物是垂直于车辆行驶方向驻停的车辆，包括车位起始点前和车位终止点后的车辆。
以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种车位识别系统，用于识别垂直于车辆行驶方向车位宽度，其特征在于，包括：环境探测传感器和车位识别控制器；
所述环境探测传感器：自车位识别起始位置，持续向车位方向发送探测波将车辆与障碍物实时距离反馈至车位识别控制器；所述障碍物是垂直于车辆行驶方向驻停的车辆，所述障碍物的中轴线与车头交点处离传感器最近；
所述车位识别控制器：将所述实时距离发生第一次跳变时车辆所处位置作为车位起始点,根据车位起始点之前所述实时距离中的最小值一（d1）、自车位识别起始位置至最小值一出现时车辆行程一（L1）、所述实时距离第一次跳变出现时自车位识别起始位置起车辆的行程二（L2）和车位起始点前车位旁障碍物宽度一（W1）对车位起始点进行补偿；
其中，所述车位识别控制器车位起始点进行补偿，采用以下方式获得补偿距离L起；
所述补偿距离为L起=（L2-L1）-W1/2。
2.如权利要求1所述的车位识别系统，其特征在于：
所述车位识别控制器：将所述实时距离发生第二次跳变时车辆所处位置作为车位终止点，根据车位起始点后所述实时距离中的最小值一（d1）、自车位识别起始位置至车位起始点后所述实时距离中的最小值一（d1）出现时车辆的行程三（L3）、自车位识别起始位置至所述实时距离第二次跳变出现时车辆的行程四（L4）和车位终止点后车位旁障碍物宽度（W2）对车位终止点进行补偿。
3.如权利要求1所述的车位识别系统，其特征在于：
所述车位识别控制器车位终止点进行补偿，采用以下方式获得补偿距离L终；
所述补偿距离为L终=（L3-L4）-W2/2。
4.如权利要求1-3任意一项所述的车位识别系统，其特征在于：所述环境探测传感器是超声波雷达。
5.如权利要求1-3任意一项所述的车位识别系统，其特征在于：所述车位识别控制器是MCU。
6.一种车位识别方法，用于识别垂直于车辆行驶方向车位宽度，其特征在于，包括以下步骤：
1）使车辆行驶过所述垂直车位；
2）探测与障碍物实时距离；所述障碍物是垂直于车辆行驶方向驻停的车辆，所述障碍物的中轴线与车头交点处离传感器最近；3）将所述实时距离发生第一次跳变时车辆所处位置作为车位起始点；
4）记录车位起始点之前所述实时距离中的最小值一（d1）；
5）记录自车位识别起始位置至最小值一出现时车辆行程一（L1）；
6）记录所述实时距离第一次跳变出现时自车位识别起始位置起车辆的行程二（L2）；
7）记录车位起始点前车位旁障碍物宽度（W1）；
8）根据上述步骤4）-步骤7）记录的距离对车位起始点进行补偿；
其中，对车位起始点进行补偿，采用以下方式获得补偿距离L起；
所述补偿距离为L起=（L2-L1）-W1/2。
7.如权利要求6所述车位识别方法，其特征在于，还包括以下步骤：
9）将所述实时距离发生第二次跳变时车辆所处位置作为车位终止点；
10）记录车位起始点后所述实时距离中的最小值一（d1）；
11）记录自车位识别起始位置至车位起始点后所述实时距离中的最小值一（d1）出现时车辆的行程三（L3）；
12）记录自车位识别起始位置至所述实时距离第二次跳变出现时车辆的行程四（L4）；
13）记录车位终止点后车位旁障碍物宽度（W2）；
14）根据上述步骤10）-步骤13）记录的距离对车位终止点进行补偿。
8.如权利要求7所述的车位识别方法，其特征在于：对车位终止点进行补偿，采用以下方式获得补偿距离L终；
所述补偿距离为L终=（L3-L4）-W2/2。
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