CN112614369A - 一种基于自动驾驶的停车系统和方法 - Google Patents

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CN112614369A CN202011473694.2A CN202011473694A CN112614369A CN 112614369 A CN112614369 A CN 112614369A CN 202011473694 A CN202011473694 A CN 202011473694A CN 112614369 A CN112614369 A CN 112614369A
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Abstract

本发明提出了一种基于自动驾驶的停车系统和方法。至少三个超声波信号发射单元，分别布置在停车场内各自固定位置处，分别用于发送超声波定位信号；自动驾驶车辆，用于在接收到用户触发的停车指令时，从至少三个超声波信号发射单元分别接收超声波定位信号，计算与至少三个超声波信号发射单元的各自距离，确定自动驾驶车辆在所述停车场内的坐标；定位服务器，用于基于自动驾驶车辆在停车场内的坐标分配停车场内的空车位，并基于停车场的电子地图规划到达该空车位的行车路径，将行车路径发送给自动驾驶车辆，从而由自动驾驶车辆基于行车路径自动驾驶到空车位。实现精准的停车以及唤车功能。

Description

一种基于自动驾驶的停车系统和方法
技术领域
本发明实施方式涉及定位技术领域，更具体地，涉及一种基于自动驾驶的停车系统和方法。
背景技术
人们越来越期望通过无人系统代替人类进行一些活动，自动驾驶汽车(Autonomous vehicles；Self-driving automobile)作为其中之一，其市场需求非常广泛。自动驾驶汽车又称无人驾驶汽车、电脑驾驶汽车或轮式移动机器人，是一种通过电脑系统实现无人驾驶的智能汽车。自动驾驶汽车使用视频摄像头、雷达传感器，以及激光测距器来了解周围的交通状况，并通过详尽的电子地图(一般通过有人驾驶汽车采集)对前方的道路进行导航。
室内停车场作为自动驾驶落地场景的一环，在到达目的地、用户离开车辆后，自动驾驶汽车还需要自动驶入停车场的空车位；在用户需要搭乘车辆时，自动驾驶汽车响应召唤指令、自动驶向用户位置，给人们的生活带来极大便利。面向无人驾驶的室内停车场交互系统，是通过无人系统和定位导航系统，代替人类解决地下停车场的地形复杂、空车位难找、线路不清晰、取车麻烦等问题，提升用户体验和停车场的使用效率。
在技术层面，目前应用于地下停车场的室内定位导航系统有AGPS定位技术、蓝牙定位技术、BLE蓝牙信标指纹定位技术、Wi-Fi定位技术、ZigBee定位技术、UWB定位技术、图像识别定位技术等等。
由于卫星信号受到严重遮挡，信号强度和信号质量都很差，因此GNSS全球卫星定位系统在室内几乎是无法使用。Wi-Fi技术、蓝牙技术及相关定位技术，定位精度低，然而无人驾驶汽车及人车交互需要基于精准的定位技术。UWB定位技术目前不能普适的应用在手机手环等智能设备上，用户需要佩戴定制的定位标签卡，不够便利，用户体验感差。而且，图像识别定位技术不便于实现人员定位，无法满足智能化的反向寻车。
发明内容
有鉴于此，本发明实施方式提出一种基于自动驾驶的停车系统和方法。
本发明实施方式的技术方案如下：
一种基于自动驾驶的停车系统，包括：
至少三个超声波信号发射单元，分别布置在停车场内各自固定位置处，分别用于发送超声波定位信号，所述至少三个超声波信号发射单元不在同一条直线上，也不在同一个圆周上；
自动驾驶车辆，用于在接收到用户触发的停车指令时，从所述至少三个超声波信号发射单元分别接收超声波定位信号，计算与所述至少三个超声波信号发射单元的各自距离，并基于与所述至少三个超声波信号发射单元的各自距离确定所述自动驾驶车辆在所述停车场内的坐标，发送包含所述坐标的停车请求；
定位服务器，用于从自动驾驶车辆接收所述停车请求，基于所述自动驾驶车辆在所述停车场内的坐标分配停车场内的空车位，并基于停车场的电子地图规划到达该空车位的行车路径，将所述行车路径发送给所述自动驾驶车辆，从而由所述自动驾驶车辆基于所述行车路径自动驾驶到所述空车位。
在一个实施方式中，所述超声波信号发射单元为三个，所述超声波信号发射单元之间时间同步且所述自动驾驶车辆与所述超声波信号发射单元时间同步；所述自动驾驶车辆，用于基于下列公式计算所述自动驾驶车辆的室内坐标(x、y、z)：
[(x1-x)2+(y1-y)2+(z1-z)2]1/2＝d1；
[(x2-x)2+(y2-y)2+(z2-z)2]1/2＝d2；
[(x3-x)2+(y3-y)2+(z3-z)2]1/2＝d3；
其中：(x、y、z)为自动驾驶车辆在停车场内的坐标；(x1、y1、z1)为第一个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；(x2、y2、z2)为第二个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；(x3、y3、z3)为第三个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；d1为自动驾驶车辆与第一个超声波信号发射单元的计算距离；d2为自动驾驶车辆与第二个超声波信号发射单元的计算距离；d3为自动驾驶车辆与第三个超声波信号发射单元的计算距离；或
所述超声波信号发射单元为四个，所述超声波信号发射单元之间时间同步且所述自动驾驶车辆与所述超声波信号发射单元不时间同步；所述自动驾驶车辆，用于基于下列公式计算在停车场内的坐标(x、y、z)及r0：
[(x1-x)2+(y1-y)2+(z1-z)2]1/2+r0＝d1；
[(x2-x)2+(y2-y)2+(z2-z)2]1/2+r0＝d2；
[(x3-x)2+(y3-y)2+(z3-z)2]1/2+r0＝d3；
[(x4-x)2+(y4-y)2+(z4-z)2]1/2+r0＝d4；
其中：(x、y、z)为自动驾驶车辆在停车场内的坐标；(x1、y1、z1)为第一个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；(x2、y2、z2)为第二个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；(x3、y3、z3)为第三个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；(x4、y4、z4)为第四个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；d1为自动驾驶车辆与第一个超声波信号发射单元的计算距离；d2为自动驾驶车辆与第二个超声波信号发射单元的计算距离；d3为自动驾驶车辆与第三个超声波信号发射单元的计算距离；d4为自动驾驶车辆与第四个超声波信号发射单元的计算距离；r0为自动驾驶车辆与所述超声波信号发射单元不时间同步所导致的距离误差。
在一个实施方式中，所述定位服务器，还用于当停车场没有空车位时，基于所述电子地图规划等候行车路径，将所述等候行车路径发送给所述自动驾驶车辆，从而由所述自动驾驶车辆基于所述等候行车路径循环驾驶。
在一个实施方式中，还包括：
智能终端，用于在接收到用户触发的唤车指令时，从所述至少三个超声波信号发射单元分别接收超声波定位信号，计算与所述至少三个超声波信号发射单元的各自距离，并基于与所述至少三个超声波信号发射单元的各自距离确定所述智能终端在所述停车场内的坐标，发送包含所述智能终端在所述停车场内的坐标的唤车请求；
所述定位服务器，还用于从智能终端接收所述唤车请求，基于所述电子地图、智能终端在所述停车场内的坐标和自动驾驶车辆在所述停车场内的坐标规划接人路径；将所述接人路径发送给所述自动驾驶车辆，从而由所述自动驾驶车辆基于所述接人路径自动驾驶到智能终端在所述停车场内的坐标，或将所述接人路径发送给所述自动驾驶车辆和所述智能终端，从而由所述自动驾驶车辆和所述智能终端基于所述接人路径的共同导航而会面。
在一个实施方式中，所述智能终端包括智能手机、智能手表、智能手环、智能耳机。
一种基于自动驾驶的停车方法，包括：
分别布置在停车场内各自固定位置处的至少三个超声波信号发射单元分别发送超声波定位信号，所述至少三个超声波信号发射单元不在同一条直线上，也不在同一个圆周上；
自动驾驶车辆在接收到用户触发的停车指令时，从所述至少三个超声波信号发射单元分别接收超声波定位信号，计算与所述至少三个超声波信号发射单元的各自距离，并基于与所述至少三个超声波信号发射单元的各自距离确定所述自动驾驶车辆在所述停车场内的坐标，发送包含所述坐标的停车请求；
定位服务器从自动驾驶车辆接收所述停车请求，基于所述自动驾驶车辆在所述停车场内的坐标分配停车场内的空车位，并基于停车场的电子地图规划到达该空车位的行车路径，将所述行车路径发送给所述自动驾驶车辆，从而由所述自动驾驶车辆基于所述行车路径自动驾驶到所述空车位。
在一个实施方式中，超声波信号发射单元为三个，所述超声波信号发射单元之间时间同步且所述自动驾驶车辆与所述超声波信号发射单元时间同步；所述自动驾驶车辆基于下列公式计算所述自动驾驶车辆的室内坐标(x、y、z)：
[(x1-x)2+(y1-y)2+(z1-z)2]1/2＝d1；
[(x2-x)2+(y2-y)2+(z2-z)2]1/2＝d2；
[(x3-x)2+(y3-y)2+(z3-z)2]1/2＝d3；
其中：(x、y、z)为自动驾驶车辆在停车场内的坐标；(x1、y1、z1)为第一个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；(x2、y2、z2)为第二个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；(x3、y3、z3)为第三个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；d1为自动驾驶车辆与第一个超声波信号发射单元的计算距离；d2为自动驾驶车辆与第二个超声波信号发射单元的计算距离；d3为自动驾驶车辆与第三个超声波信号发射单元的计算距离；或
所述超声波信号发射单元为四个，所述超声波信号发射单元之间时间同步且所述自动驾驶车辆与所述超声波信号发射单元不时间同步；所述自动驾驶车辆基于下列公式计算在停车场内的坐标(x、y、z)及r0：
[(x1-x)2+(y1-y)2+(z1-z)2]1/2+r0＝d1；
[(x2-x)2+(y2-y)2+(z2-z)2]1/2+r0＝d2；
[(x3-x)2+(y3-y)2+(z3-z)2]1/2+r0＝d3；
[(x4-x)2+(y4-y)2+(z4-z)2]1/2+r0＝d4；
其中：(x、y、z)为自动驾驶车辆在停车场内的坐标；(x1、y1、z1)为第一个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；(x2、y2、z2)为第二个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；(x3、y3、z3)为第三个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；(x4、y4、z4)为第四个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；d1为自动驾驶车辆与第一个超声波信号发射单元的计算距离；d2为自动驾驶车辆与第二个超声波信号发射单元的计算距离；d3为自动驾驶车辆与第三个超声波信号发射单元的计算距离；d4为自动驾驶车辆与第四个超声波信号发射单元的计算距离；r0为自动驾驶车辆与所述超声波信号发射单元不时间同步所导致的距离误差。
在一个实施方式中，还包括：
当定位服务器判定停车场没有空车位时，基于所述停车场的电子地图规划等候行车路径，将所述等候行车路径发送给所述自动驾驶车辆，从而由所述自动驾驶车辆基于所述等候行车路径循环驾驶。
在一个实施方式中，还包括：
智能终端在接收到用户触发的唤车指令时，从所述至少三个超声波信号发射单元分别接收超声波定位信号，计算与所述至少三个超声波信号发射单元的各自距离，并基于与所述至少三个超声波信号发射单元的各自距离确定所述智能终端在所述停车场内的坐标，发送包含所述智能终端在所述停车场内的坐标的唤车请求；
定位服务器从智能终端接收所述唤车请求，基于所述电子地图、智能终端在所述停车场内的坐标和自动驾驶车辆在所述停车场内的坐标规划接人路径；将所述接人路径发送给所述自动驾驶车辆，从而由所述自动驾驶车辆基于所述接人路径自动驾驶到智能终端在所述停车场内的坐标，或将所述接人路径发送给所述自动驾驶车辆和所述智能终端，从而由所述自动驾驶车辆和所述智能终端基于所述接人路径的共同导航而会面。
一种计算机可读存储介质，其中存储有计算机可读指令，该计算机可读指令用于执行如上任一项所述的基于自动驾驶的停车方法。
从上述技术方案可以看出，至少三个超声波信号发射单元，分别布置在停车场内各自固定位置处，分别用于发送超声波定位信号；自动驾驶车辆，用于在接收到用户触发的停车指令时，从至少三个超声波信号发射单元分别接收超声波定位信号，计算与至少三个超声波信号发射单元的各自距离，确定自动驾驶车辆在所述停车场内的坐标；定位服务器，用于基于自动驾驶车辆在停车场内的坐标分配停车场内的空车位，并基于停车场的电子地图规划到达该空车位的行车路径，将行车路径发送给自动驾驶车辆，从而由自动驾驶车辆基于行车路径自动驾驶到空车位。可见，本发明实现了实现的基于自动驾驶的精准停车以及唤车功能。而且，本发明实施方式还提出了免时钟同步的定位方法，提高了使用便利性。
附图说明
图1为根据本发明基于自动驾驶的停车系统的结构图。
图2为根据本发明基于自动驾驶的停车过程的示意图。
图3为根据本发明基于自动驾驶的停车方法的流程图。
图4为根据本发明基于自动驾驶的停车方法的示范性流程图。
图5为根据本发明基于自动驾驶的唤车方法的示范性流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本发明的方案进行阐述。实施方式中大量的细节仅用于帮助理解本发明的方案。但是很明显，本发明的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本发明的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。由于汉语的语言习惯，下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。
在本发明实施方式中，基于自动驾驶汽车的自动驾驶技术和自动泊车技术，采用室内高精度超声波定位系统，实现无人驾驶在室内停车场的落地应用。技术上，超声定位系统定位精度高，且可搭载于手机、手环、平板电脑、机器人等智能设备，用户使用手机等随身智能设备即可实现精准定位。功能上，同时为用户和自动驾驶汽车提供实时定位、路径规划与实时导航服务，既能辅助自动驾驶汽车自动前往空车位停车，又能响应用户随时随地的用车需求，辅助自动驾驶汽车自动驶向用户位置。
图1为根据本发明基于自动驾驶的停车系统的结构图。
在图1中，该系统包括定位装置。定位装置包括至少三个超声波信号发射单元。至少三个超声波信号发射单元分别布置在停车场内各自固定位置处，分别用于发送超声波定位信号，至少三个超声波信号发射单元不在同一条直线上，也不在同一个圆周上。
该系统还包括位于室内的自动驾驶车辆，用于在接收到用户触发的停车指令(比如，通过车辆内中控盘上的触发按键发出或通过司机手持的智能终端发出)时，从定位装置(至少三个超声波信号发射单元)分别接收超声波定位信号，计算与至少三个超声波信号发射单元的各自距离，并基于与至少三个超声波信号发射单元的各自距离确定自动驾驶车辆在所述停车场内的坐标，发送包含所述坐标的停车请求到定位服务器(比如，位于云端)。
该系统还包括定位服务器。定位服务器既可以位于停车场内或者位于云端。定位服务器通过蓝牙、Wifi、3G/4G/5G，等无线通信方式获取自动驾驶车辆在所述停车场内的坐标，基于所述自动驾驶车辆在所述停车场内的坐标分配停车场内的空车位，并基于停车场的电子地图规划到达该空车位的行车路径，将所述行车路径发送给所述自动驾驶车辆，从而由所述自动驾驶车辆基于所述行车路径自动驾驶到所述空车位。优选地，定位服务器将最接近该坐标的空车位分配给该自动驾驶车辆。更优选地，在停车请求中进一步携带自动驾驶车辆的标识(比如，车牌号)，定位服务器基于历史停车数据将自动驾驶车辆最喜欢(比如，历史上停车最多)的空车位分配给该自动驾驶车辆。
在一个实施方式中，定位服务器，还用于当停车场没有空车位时，基于所述电子地图规划等候行车路径，将所述等候行车路径发送给所述自动驾驶车辆，从而由所述自动驾驶车辆基于所述等候行车路径循环驾驶。其中，等候行车路径可以为停车场内车流量最少的行车路径，以免对正常停车带来干扰。
在一个实施方式中，该系统还包括：
智能终端(比如，由司机手持)，用于在接收到用户触发的唤车指令时，从所述至少三个超声波信号发射单元分别接收超声波定位信号，计算与所述至少三个超声波信号发射单元的各自距离，并基于与所述至少三个超声波信号发射单元的各自距离确定所述智能终端在所述停车场内的坐标，发送包含所述智能终端在所述停车场内的坐标的唤车请求；所述定位服务器，还用于从智能终端接收所述唤车请求，基于所述电子地图、智能终端在所述停车场内的坐标和自动驾驶车辆在所述停车场内的坐标规划接人路径；将所述接人路径发送给所述自动驾驶车辆，从而由所述自动驾驶车辆基于所述接人路径自动驾驶到智能终端在所述停车场内的坐标，或将所述接人路径发送给所述自动驾驶车辆和所述智能终端，从而由所述自动驾驶车辆和所述智能终端基于所述接人路径的共同导航而会面。
优选地，智能终端包括智能手机、智能手表、智能手环、智能耳机，等等。
在一个实施方式中，所述超声波信号发射单元为三个，所述超声波信号发射单元之间时间同步且所述自动驾驶车辆与所述超声波信号发射单元时间同步；所述自动驾驶车辆，用于基于下列公式计算所述自动驾驶车辆的室内坐标(x、y、z)：
[(x1-x)2+(y1-y)2+(z1-z)2]1/2＝d1；
[(x2-x)2+(y2-y)2+(z2-z)2]1/2＝d2；
[(x3-x)2+(y3-y)2+(z3-z)2]1/2＝d3；
其中：(x、y、z)为自动驾驶车辆在停车场内的坐标；(x1、y1、z1)为第一个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；(x2、y2、z2)为第二个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；(x3、y3、z3)为第三个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；d1为自动驾驶车辆与第一个超声波信号发射单元的计算距离；d2为自动驾驶车辆与第二个超声波信号发射单元的计算距离；d3为自动驾驶车辆与第三个超声波信号发射单元的计算距离。
在一个实施方式中，所述超声波信号发射单元为四个，所述超声波信号发射单元之间时间同步且所述自动驾驶车辆与所述超声波信号发射单元不时间同步；所述自动驾驶车辆，用于基于下列公式计算在停车场内的坐标(x、y、z)及r0：
[(x1-x)2+(y1-y)2+(z1-z)2]1/2+r0＝d1；
[(x2-x)2+(y2-y)2+(z2-z)2]1/2+r0＝d2；
[(x3-x)2+(y3-y)2+(z3-z)2]1/2+r0＝d3；
[(x4-x)2+(y4-y)2+(z4-z)2]1/2+r0＝d4；
其中：(x、y、z)为自动驾驶车辆在停车场内的坐标；(x1、y1、z1)为第一个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；(x2、y2、z2)为第二个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；(x3、y3、z3)为第三个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；(x4、y4、z4)为第四个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；d1为自动驾驶车辆与第一个超声波信号发射单元的计算距离；d2为自动驾驶车辆与第二个超声波信号发射单元的计算距离；d3为自动驾驶车辆与第三个超声波信号发射单元的计算距离；d4为自动驾驶车辆与第四个超声波信号发射单元的计算距离；r0为自动驾驶车辆与所述超声波信号发射单元不时间同步所导致的距离误差。
综上所述，为了实现在停车场里用户与自动驾驶汽车的智能交互，本发明提出了一种基于超声定位的室内自动停车与唤车系统。从逻辑上说，可以包括超声定位导航单元、自动驾驶单元、自动停车单元和后台服务器管理单元。其中：
(1)、超声定位导航单元，由超声发射模块、控制端和接收端组成。控制端控制超声发射模块按预设频率发射超声定位信号，该超声定位信号包含定位信息和发射模块ID，每个发射模块ID是唯一的。接收端接收超声定位信号，基于CDMA技术和TDOA算法解算出发射模块ID和接收端相对该超声发射模块的坐标。接收端标识可以是唯一的，标识可采用产品序列号、身份信息、车牌信息等等。超声发射模块和控制端安装在停车场内，优选地安装在停车场顶部。接收端包括但不限于智能手机、智能手环、儿童手表、平板电脑、智能机器人等等，具备麦克风、通信模块、数据处理与存储模块。本发明的接收端可以为用户智能设备和无人驾驶汽车。用户智能设备为手机、手环、手表等常用多功能产品，用户智能设备和无人驾驶汽车做关联设置。本发明的自动驾驶汽车具备自动泊车功能并具备麦克风，该自动驾驶汽车可作为接收端。
(2)、后台服务器管理单元，运行在云平台上，包括地图库、车位检测模块、信息处理模块。一方面，云端服务器存储各个超声发射模块ID和相对坐标，预存停车场平面地图、本区域平面地图以及三维立体图，共享停车场中各个智能终端相对坐标，从而实现用户智能设备和无人驾驶汽车基于停车场地图的精准定位。一方面，接入现有的空车位检测技术信息，比如车牌识别、红外探测、地感线圈探测等技术，获得空车位及其位置信息。另一方面，云端还用于，基于目标位置和当前所处位置，规划路径，并将路径发送给接收端实现室内智能导航。在用户下车点周围检索最近的空车位，规划最优行驶路径，并生成导航信息发送给自动驾驶单元；在用户反向寻车时，把用户当前位置和无人驾驶汽车当前位置作为起始点进行路径规划，并生成导航信息发送给用户智能设备和车辆自动驾驶单元。信息的传输通过网络传输实现。自动驾驶单元，运行在无人驾驶汽车上，接收服务器的定位导航信息，按指令行驶至目标位置。
(3)、自动停车单元，运行在无人驾驶汽车上，到达目标位置后，自动泊车停入目标空车位。
图2为根据本发明基于自动驾驶的停车过程的示意图。
在图2中，定位装置中的每个超声波信号发射单元所发射的超声波定位信号，在停车应用中被自动驾驶汽车的麦克风接收，以实现确定自动驾驶汽车在停车场中的坐标，在唤车应用中被用户智能设备的麦克风接收，以实现确定用户智能设备在停车场中的坐标。定位服务器中存储有停车场的地图数据(优选还包括车位的占用情况)，以在停车应用中规划出自动驾驶汽车到达其最接近的空车位的行车路径，在唤车应用中规划出接人路径。
图3为根据本发明基于自动驾驶的停车方法的流程图。
如图3所示，该方法包括：
步骤301：分别布置在停车场内各自固定位置处的至少三个超声波信号发射单元分别发送超声波定位信号，所述至少三个超声波信号发射单元不在同一条直线上，也不在同一个圆周上。
步骤302：自动驾驶车辆在接收到用户触发的停车指令时，从所述至少三个超声波信号发射单元分别接收超声波定位信号，计算与所述至少三个超声波信号发射单元的各自距离，并基于与所述至少三个超声波信号发射单元的各自距离确定所述自动驾驶车辆在所述停车场内的坐标，发送包含所述坐标的停车请求。
步骤303：定位服务器从自动驾驶车辆接收所述停车请求，基于所述自动驾驶车辆在所述停车场内的坐标分配停车场内的空车位，并基于停车场的电子地图规划到达该空车位的行车路径，将所述行车路径发送给所述自动驾驶车辆，从而由所述自动驾驶车辆基于所述行车路径自动驾驶到所述空车位。
在一个实施方式中，超声波信号发射单元为三个，所述超声波信号发射单元之间时间同步且所述自动驾驶车辆与所述超声波信号发射单元时间同步；所述自动驾驶车辆基于下列公式计算所述自动驾驶车辆的室内坐标(x、y、z)：
[(x1-x)2+(y1-y)2+(z1-z)2]1/2＝d1；
[(x2-x)2+(y2-y)2+(z2-z)2]1/2＝d2；
[(x3-x)2+(y3-y)2+(z3-z)2]1/2＝d3；
其中：(x、y、z)为自动驾驶车辆在停车场内的坐标；(x1、y1、z1)为第一个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；(x2、y2、z2)为第二个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；(x3、y3、z3)为第三个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；d1为自动驾驶车辆与第一个超声波信号发射单元的计算距离；d2为自动驾驶车辆与第二个超声波信号发射单元的计算距离；d3为自动驾驶车辆与第三个超声波信号发射单元的计算距离；或
所述超声波信号发射单元为四个，所述超声波信号发射单元之间时间同步且所述自动驾驶车辆与所述超声波信号发射单元不时间同步；所述自动驾驶车辆基于下列公式计算在停车场内的坐标(x、y、z)及r0：
[(x1-x)2+(y1-y)2+(z1-z)2]1/2+r0＝d1；
[(x2-x)2+(y2-y)2+(z2-z)2]1/2+r0＝d2；
[(x3-x)2+(y3-y)2+(z3-z)2]1/2+r0＝d3；
[(x4-x)2+(y4-y)2+(z4-z)2]1/2+r0＝d4；
其中：(x、y、z)为自动驾驶车辆在停车场内的坐标；(x1、y1、z1)为第一个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；(x2、y2、z2)为第二个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；(x3、y3、z3)为第三个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；(x4、y4、z4)为第四个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；d1为自动驾驶车辆与第一个超声波信号发射单元的计算距离；d2为自动驾驶车辆与第二个超声波信号发射单元的计算距离；d3为自动驾驶车辆与第三个超声波信号发射单元的计算距离；d4为自动驾驶车辆与第四个超声波信号发射单元的计算距离；r0为自动驾驶车辆与所述超声波信号发射单元不时间同步所导致的距离误差。
在一个实施方式中，还包括：当定位服务器判定停车场没有空车位时，基于所述停车场的电子地图规划等候行车路径，将所述等候行车路径发送给所述自动驾驶车辆，从而由所述自动驾驶车辆基于所述等候行车路径循环驾驶。
在一个实施方式中，还包括：智能终端在接收到用户触发的唤车指令时，从所述至少三个超声波信号发射单元分别接收超声波定位信号，计算与所述至少三个超声波信号发射单元的各自距离，并基于与所述至少三个超声波信号发射单元的各自距离确定所述智能终端在所述停车场内的坐标，发送包含所述智能终端在所述停车场内的坐标的唤车请求；定位服务器从智能终端接收所述唤车请求，基于所述电子地图、智能终端在所述停车场内的坐标和自动驾驶车辆在所述停车场内的坐标规划接人路径；将所述接人路径发送给所述自动驾驶车辆，从而由所述自动驾驶车辆基于所述接人路径自动驾驶到智能终端在所述停车场内的坐标，或将所述接人路径发送给所述自动驾驶车辆和所述智能终端，从而由所述自动驾驶车辆和所述智能终端基于所述接人路径的共同导航而会面。
图4为根据本发明基于自动驾驶的停车方法的示范性流程图。
在图4中，主要步骤包括：
步骤1：车辆到达停车场，自动驾驶汽车自动切换室内超声定位系统作为定位导航系统。室外GPS/北斗全球卫星定位导航系统和室内超声定位系统的切换依据是信号强度和信号质量的判断，车辆到达停车场出入口附近时，室内超声定位系统的定位信号信噪比大于卫星定位导航系统的定位信号信噪比，即信号强度大，因此无人驾驶汽车切换室内超声定位系统作为定位导航系统。
步骤2：用户通过输入停车场可命名地点(比如出入口、某区电梯等)或在停车场地图上点击来选择下车点，在停车场入口或停车场内任意位置下车。综合考虑用户的目的地、本区域天气状况、停车场内实时交通状况，用户可设定停车场任意位置为下车点，或者随时下车。比如，用户的目的地在停车场入口附近，那么用户在停车场入口下车是最便捷的；比如，大雨天，用户又没有伞，那么用户需要进入停车场内下车；比如，用户的目的地是某展览中心某馆，那么用户在该馆电梯口下车是最便捷的；比如，停车场内车辆较多、前方拥堵，用户可随时下车。
步骤3：用户下车后，发出自动停车指令，后台服务器管理单元收到自动停车请求，检索空车位信息。如果车位检测模块反馈有空车位，则信息处理模块根据超声定位导航单元反馈的该用户关联的车辆的实时位置、车位检测模块反馈的空车位信息和地图库进行信息处理，分配最近空车位并规划到达该空车位的最优行车路径给车辆自动驾驶单元。若车位检测模块反馈没有空车位，则信息处理模块根据超声定位导航单元反馈的停车场内其他车辆位置信息和地图库进行信息处理，规划等候行车路径发送至车辆自动驾驶单元，车辆按照等候行车路径循环驾驶，直至车位检测模块反馈有空车位。
步骤4：自动驾驶汽车自动驾驶单元接收行车路径指令，并按指令行驶。
步骤5：后台服务器管理单元追踪车辆实时位置和行驶轨迹。如果车辆偏离规划路径，那么后台服务器管理单元基于车辆当前位置重新规划行车路径给车辆自动驾驶单元。在自动驾驶汽车行驶过程中，由于停车场同时为有人驾驶汽车和无人驾驶汽车服务，可能存在已占用车位空出、已分配空车位被占用等情况，如果车位检测模块检测到空车位信息发生变化，那么后台服务器管理单元基于车辆当前位置重新分配最近空车位、并规划到达该空车位的最优行车路径给车辆自动驾驶单元。
步骤6：车辆到达目标位置。目标位置可设定为目标空车位的可执行自动泊车区域。
步骤7：车辆驶入空车位，完成自动停车。自动泊车为现有技术，本文不再赘述。
图5为根据本发明基于自动驾驶的唤车方法的示范性流程图。
在图5中，主要步骤包括：
步骤1：用户在停车场内任意位置，通过用户智能设备比如手机、手环等，对其关联的自动驾驶车辆发出车辆召唤指令。
步骤2：后台服务器管理单元收到唤车请求，根据超声定位导航单元反馈的用户、该用户关联的车辆的实时位置和地图库进行最优路径规划，以车辆的位置为了起点、以用户的位置为终点。该规划路径既是车辆的行车路径，也是用户的导航路径，后台服务器管理单元给车辆自动驾驶单元发送行驶指令和行车路径，给用户智能设备发送用户自身及其关联车辆实时位置信息和导航路径。
步骤3：自动驾驶汽车的自动驾驶单元接收行驶指令和行车路径，启动并按行车路径行驶。用户智能设备接收用户自身及其关联车辆实时位置信息和导航路径，原地等待车辆到达。如果当前位置拥堵，用户可以移动更换上车点；如果用户赶时间，可以在自动驾驶汽车开向他的同时，进一步选择导航模式，沿着导航路径走向自动驾驶汽车。
步骤4：后台服务器管理单元追踪用户和车辆的实时位置和行驶轨迹。如果车辆偏离规划路径，那么后台服务器管理单元基于车辆当前位置重新规划行车路径给车辆的自动驾驶单元，并将车辆当前位置信息和重新规划的路径发送给用户智能设备。如果用户位置发生变化，即路径终点发生变化，那么后台服务器管理单元基于用户和车辆的当前位置重新规划路径，给车辆的自动驾驶单元发送重新规划的行车路径，给用户智能设备发送用户自身及其关联车辆实时位置信息和重新规划的导航路径。
步骤5：自动驾驶汽车到达用户位置，用户上车，完成反向唤车。
综上所述，本发明提出了一种基于超声定位的室内自动停车与唤车系统，该系统应用室内高精度超声波定位技术，在保障定位结果准确性的同时，还能够广泛的运行在智能设备上，无需额外硬件。现如今人们的生活离不开手机，智能手环、手表也在普及中，直接利用随身智能设备就能实现的需求，更具备实用性和可落地性、可推广性，为工作、生活带来极大的便利。随着无人驾驶汽车的自动驾驶技术和自动泊车技术的发展成熟，本发明基于高精度超声波定位技术，同时为用户和无人驾驶汽车提供室内停车场的实时定位、路径规划与实时导航服务，既能辅助自动驾驶汽车自动前往空车位停车，又能响应用户随时随地的用车需求，辅助自动驾驶汽车自动驶向用户位置。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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 (10)

1.一种基于自动驾驶的停车系统，其特征在于，包括：
至少三个超声波信号发射单元，分别布置在停车场内各自固定位置处，分别用于发送超声波定位信号，所述至少三个超声波信号发射单元不在同一条直线上，也不在同一个圆周上；
自动驾驶车辆，用于在接收到用户触发的停车指令时，从所述至少三个超声波信号发射单元分别接收超声波定位信号，计算与所述至少三个超声波信号发射单元的各自距离，并基于与所述至少三个超声波信号发射单元的各自距离确定所述自动驾驶车辆在所述停车场内的坐标，发送包含所述坐标的停车请求；
定位服务器，用于从自动驾驶车辆接收所述停车请求，基于所述自动驾驶车辆在所述停车场内的坐标分配停车场内的空车位，并基于停车场的电子地图规划到达该空车位的行车路径，将所述行车路径发送给所述自动驾驶车辆，从而由所述自动驾驶车辆基于所述行车路径自动驾驶到所述空车位。
2.根据权利要求1所述的基于自动驾驶的停车系统，其特征在于，
所述超声波信号发射单元为三个，所述超声波信号发射单元之间时间同步且所述自动驾驶车辆与所述超声波信号发射单元时间同步；所述自动驾驶车辆，用于基于下列公式计算所述自动驾驶车辆的室内坐标(x、y、z)：
[(x1-x)2+(y1-y)2+(z1-z)2]1/2＝d1；
[(x2-x)2+(y2-y)2+(z2-z)2]1/2＝d2；
[(x3-x)2+(y3-y)2+(z3-z)2]1/2＝d3；
其中：(x、y、z)为自动驾驶车辆在停车场内的坐标；(x1、y1、z1)为第一个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；(x2、y2、z2)为第二个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；(x3、y3、z3)为第三个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；d1为自动驾驶车辆与第一个超声波信号发射单元的计算距离；d2为自动驾驶车辆与第二个超声波信号发射单元的计算距离；d3为自动驾驶车辆与第三个超声波信号发射单元的计算距离；或
所述超声波信号发射单元为四个，所述超声波信号发射单元之间时间同步且所述自动驾驶车辆与所述超声波信号发射单元不时间同步；所述自动驾驶车辆，用于基于下列公式计算在停车场内的坐标(x、y、z)及r0：
[(x1-x)2+(y1-y)2+(z1-z)2]1/2+r0＝d1；
[(x2-x)2+(y2-y)2+(z2-z)2]1/2+r0＝d2；
[(x3-x)2+(y3-y)2+(z3-z)2]1/2+r0＝d3；
[(x4-x)2+(y4-y)2+(z4-z)2]1/2+r0＝d4；
其中：(x、y、z)为自动驾驶车辆在停车场内的坐标；(x1、y1、z1)为第一个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；(x2、y2、z2)为第二个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；(x3、y3、z3)为第三个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；(x4、y4、z4)为第四个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；d1为自动驾驶车辆与第一个超声波信号发射单元的计算距离；d2为自动驾驶车辆与第二个超声波信号发射单元的计算距离；d3为自动驾驶车辆与第三个超声波信号发射单元的计算距离；d4为自动驾驶车辆与第四个超声波信号发射单元的计算距离；r0为自动驾驶车辆与所述超声波信号发射单元不时间同步所导致的距离误差。
3.根据权利要求1所述的基于自动驾驶的停车系统，其特征在于，
所述定位服务器，还用于当停车场没有空车位时，基于所述电子地图规划等候行车路径，将所述等候行车路径发送给所述自动驾驶车辆，从而由所述自动驾驶车辆基于所述等候行车路径循环驾驶。
4.根据权利要求1所述的基于自动驾驶的停车系统，其特征在于，还包括：
智能终端，用于在接收到用户触发的唤车指令时，从所述至少三个超声波信号发射单元分别接收超声波定位信号，计算与所述至少三个超声波信号发射单元的各自距离，并基于与所述至少三个超声波信号发射单元的各自距离确定所述智能终端在所述停车场内的坐标，发送包含所述智能终端在所述停车场内的坐标的唤车请求；
所述定位服务器，还用于从智能终端接收所述唤车请求，基于所述电子地图、智能终端在所述停车场内的坐标和自动驾驶车辆在所述停车场内的坐标规划接人路径；将所述接人路径发送给所述自动驾驶车辆，从而由所述自动驾驶车辆基于所述接人路径自动驾驶到智能终端在所述停车场内的坐标，或将所述接人路径发送给所述自动驾驶车辆和所述智能终端，从而由所述自动驾驶车辆和所述智能终端基于所述接人路径的共同导航而会面。
5.根据权利要求4所述的基于自动驾驶的停车系统，其特征在于，所述智能终端包括智能手机、智能手表、智能手环、智能耳机。
6.一种基于自动驾驶的停车方法，其特征在于，包括：
分别布置在停车场内各自固定位置处的至少三个超声波信号发射单元分别发送超声波定位信号，所述至少三个超声波信号发射单元不在同一条直线上，也不在同一个圆周上；
自动驾驶车辆在接收到用户触发的停车指令时，从所述至少三个超声波信号发射单元分别接收超声波定位信号，计算与所述至少三个超声波信号发射单元的各自距离，并基于与所述至少三个超声波信号发射单元的各自距离确定所述自动驾驶车辆在所述停车场内的坐标，发送包含所述坐标的停车请求；
定位服务器从自动驾驶车辆接收所述停车请求，基于所述自动驾驶车辆在所述停车场内的坐标分配停车场内的空车位，并基于停车场的电子地图规划到达该空车位的行车路径，将所述行车路径发送给所述自动驾驶车辆，从而由所述自动驾驶车辆基于所述行车路径自动驾驶到所述空车位。
7.根据权利要求6所述的基于自动驾驶的停车方法，其特征在于，
超声波信号发射单元为三个，所述超声波信号发射单元之间时间同步且所述自动驾驶车辆与所述超声波信号发射单元时间同步；所述自动驾驶车辆基于下列公式计算所述自动驾驶车辆的室内坐标(x、y、z)：
[(x1-x)2+(y1-y)2+(z1-z)2]1/2＝d1；
[(x2-x)2+(y2-y)2+(z2-z)2]1/2＝d2；
[(x3-x)2+(y3-y)2+(z3-z)2]1/2＝d3；
其中：(x、y、z)为自动驾驶车辆在停车场内的坐标；(x1、y1、z1)为第一个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；(x2、y2、z2)为第二个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；(x3、y3、z3)为第三个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；d1为自动驾驶车辆与第一个超声波信号发射单元的计算距离；d2为自动驾驶车辆与第二个超声波信号发射单元的计算距离；d3为自动驾驶车辆与第三个超声波信号发射单元的计算距离；或
所述超声波信号发射单元为四个，所述超声波信号发射单元之间时间同步且所述自动驾驶车辆与所述超声波信号发射单元不时间同步；所述自动驾驶车辆基于下列公式计算在停车场内的坐标(x、y、z)及r0：
[(x1-x)2+(y1-y)2+(z1-z)2]1/2+r0＝d1；
[(x2-x)2+(y2-y)2+(z2-z)2]1/2+r0＝d2；
[(x3-x)2+(y3-y)2+(z3-z)2]1/2+r0＝d3；
[(x4-x)2+(y4-y)2+(z4-z)2]1/2+r0＝d4；
其中：(x、y、z)为自动驾驶车辆在停车场内的坐标；(x1、y1、z1)为第一个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；(x2、y2、z2)为第二个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；(x3、y3、z3)为第三个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；(x4、y4、z4)为第四个超声波信号发射单元在停车场内的坐标；d1为自动驾驶车辆与第一个超声波信号发射单元的计算距离；d2为自动驾驶车辆与第二个超声波信号发射单元的计算距离；d3为自动驾驶车辆与第三个超声波信号发射单元的计算距离；d4为自动驾驶车辆与第四个超声波信号发射单元的计算距离；r0为自动驾驶车辆与所述超声波信号发射单元不时间同步所导致的距离误差。
8.根据权利要求7所述的基于自动驾驶的停车方法，还包括：
当定位服务器判定停车场没有空车位时，基于所述停车场的电子地图规划等候行车路径，将所述等候行车路径发送给所述自动驾驶车辆，从而由所述自动驾驶车辆基于所述等候行车路径循环驾驶。
9.根据权利要求7所述的基于自动驾驶的停车方法，还包括：
智能终端在接收到用户触发的唤车指令时，从所述至少三个超声波信号发射单元分别接收超声波定位信号，计算与所述至少三个超声波信号发射单元的各自距离，并基于与所述至少三个超声波信号发射单元的各自距离确定所述智能终端在所述停车场内的坐标，发送包含所述智能终端在所述停车场内的坐标的唤车请求；
定位服务器从智能终端接收所述唤车请求，基于所述电子地图、智能终端在所述停车场内的坐标和自动驾驶车辆在所述停车场内的坐标规划接人路径；将所述接人路径发送给所述自动驾驶车辆，从而由所述自动驾驶车辆基于所述接人路径自动驾驶到智能终端在所述停车场内的坐标，或将所述接人路径发送给所述自动驾驶车辆和所述智能终端，从而由所述自动驾驶车辆和所述智能终端基于所述接人路径的共同导航而会面。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其中存储有计算机可读指令，该计算机可读指令用于执行如权利要求6至9中任一项所述的基于自动驾驶的停车方法。
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