CN114592759A

CN114592759A - 一种自动车门系统、控制方法及车辆

Info

Publication number: CN114592759A
Application number: CN202210334131.8A
Authority: CN
Inventors: 邓明育; 全世红
Original assignee: Shenzhen Jinghong Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Jinghong Technology Co ltd
Priority date: 2022-03-31
Filing date: 2022-03-31
Publication date: 2022-06-07

Abstract

本发明公开了一种自动车门系统、控制方法及车辆，包括：视觉装置，采集车门周边场景图像数据集，或者采集车门周边场景图像数据集并进行目标识别与目标状态判定；主控装置，接收视觉装置的视觉数据，输出车门控制指令实时控制车门执行机构调整车门状态；车门执行装置，接收车门控制指令执行车门锁的开、解锁和车门开、关的操作。本发明可以提前预判车门是否可以自动打开，并在打开的过程中持续监测，避免车门自动打开时出现被刮蹭或碰撞到障碍物或碰撞到人，使车门能够安全且自动开启，大大提升了用户的使用体验。

Description

一种自动车门系统、控制方法及车辆

技术领域

本发明涉及到车辆自动化领域，特别是涉及一种自动车门系统、控制方法及车辆。

背景技术

车辆已经越来越多，车门的控制从原来的机械钥匙向电子钥匙发展，并且开始智能化、多样化，但是在车门解锁后的车门打开或关闭，很多情况下是需要通过手工来开启的。只有在一些比较特殊的场景如动车、地铁等轨道交通上会采用自动化门控，但是要求人员必须遵守一定的规则，以及有政府行政及人工辅助介入干预，偶尔也会出现一些夹伤的事故发生。

乘用车一般只有在公交车或者部分出租车会采用完全自动开关车门，一般情况下司机会介入干预一下。相对于民众的乘用车，司机的意识不强的情况下，无论是其驾驶员本人还是其它乘员，在比较复杂的交通环境下，由于未能观察到车辆周围的情况下打开车门是容易出点意外的。比如，常见的当电动门缓缓打开的时候，对车身侧面的障碍物没法感知，如墙、柱、车、甚至是人等，很容易撞坏车门，这不仅给车辆本身带来伤害，甚至还会给人身安全带来伤害。

发明内容

本发明为了解决上述现有技术中的技术问题，提出了可以防止车门自动打开时被被刮蹭或碰撞到障碍物的一种自动车门系统、控制方法及车辆。

本发明采用的技术方案是：

本发明提出了一种自动车门系统，包括：

视觉装置，采集车门周边场景图像数据集，或者采集车门周边场景图像数据集并进行目标识别与目标状态判定；

主控装置，接收视觉装置输出的视觉数据，输出车门控制指令实时控制车门执行机构调整车门状态；

车门执行装置，接收车门控制指令执行车门锁的开、解锁和车门开、关的操作。

进一步的，视觉装置包括：获取车门周边场景图像数据集的视觉传感器，分析车门周边场景图像数据集的图像预处理模块，所述视觉传感器为光场摄像头、双目立体摄像头、结构光摄像头、TOF相机、激光相机、激光雷达、毫米波雷达等中的任意一种或组合，所述图像预处理模块用于分析车门周边的场景图像数据集，进行目标识别与目标状态判定。

主控装置具体包括：

目标检测模块，接收视觉装置的目标识别和目标状态判定结果，预测车门周边的各个目标相对车门的位置信息，确定车门周边场景当前状态所对应的预设车门及车锁控制策略内容；

门控决策模块，按照预设车门及车锁控制策略内容来进行决策，判断是否输出相应的门控指令和/或锁控指令；

锁控决策模块，根据预设车门及车锁控制策略内容来进行决策，判断是否下达相应的锁控指令；

锁控/门控管理模块，管理门控决策模块与锁控决策模块，并根据预设车门及车锁控制策略内容输出相应的门控指令和/或锁控指令；

信息处理模块，接收车辆传感器发出的检测信号和控制信号，根据预设规则处理后生成门控指令和/或锁控指令转送至锁控/门控管理模块。

车门执行装置包括：车门自动驱动模块、车门自动执行机构，所述车门自动驱动模块用于接收车门控制指令并输出驱动信号控制车门自动执行机构和车门锁驱动模块，所述车门自动执行机构用于接收车门控制指令驱动车门自动打开或关闭的执行操作。

进一步的，车门执行装置还包括：车门锁驱动模块和车门锁执行机构，所述车门锁驱动模块用于接收车门锁控制指令并输出驱动信号给到所述车门锁执行机构进行解锁或上锁的执行操作。

进一步的，车门执行装置还包括：自动开门按键，用于人工输入门控指令和/或锁控指令。

进一步的，车门自动执行机构和所述车门锁执行机构安装在车门上，或者所述车门自动执行机构和所述车门锁执行机构安装在车门上，且所述车门上安装自动开门按键和车门开锁按键。

进一步的，车门锁驱动模块和车门自动驱动模块也安装在车门上。

本发明还提出一种自动车门系统的控制方法，包括步骤：

步骤1，获取车辆车门周边场景图像数据集；

步骤2，分析车门周边场景图像数据集，进行目标识别与目标状态判定，计算车门允许打开的限制位置信息；

步骤3，根据车门允许打开的限制位置信息，确定车门允许打开的安全位置信息，并根据车门解锁信号控制车门打开至安全位置信息所对应的位置。

进一步的，步骤2具体包括：

步骤21，分析所获取的车门周边场景图像数据集，得到背景图像信息、静止目标图像信息和移动目标图像信息，进行图像信息分离，保留静止目标图像信息和移动目标图像信息，并继续追踪各个移动目标的图像信息；

步骤22，判断每个静止目标图像信息所对应的静止目标是否为静止的障碍物，若是，将判定为静止的障碍物的位置信息转换为车门允许打开的最大位置信息；若否，将该静止目标判定为移动目标并继续追踪其图像信息。

自动车门系统的控制方法还包括步骤4：

根据各个判定为移动目标的移动目标图像信息，计算出各个移动目标的运动速度的大小和方向，通过变换得到移动目标相对于车门之间的相对运行速度的大小和方向；

通过预测计算确定移动目标与车门打开到安全位置信息所对应的位置时是否会接触，若是，输出停止打开车门的信号，若否，继续追踪移动目标，在追踪移动目标的过程中若出现移动目标的类型无法识别的提示信号，或者当动态目标位置信息偏离预测计算的路径时，输出停止打开车门的信号。

本发明还提出一种汽车，包括车辆本体和上述的自动车门系统。

与现有技术比较，本发明可以提前预判车门是否可以自动打开，并在打开的过程中持续监测，避免车门自动打开时出现被刮蹭或碰撞到障碍物或碰撞到人，使车门能够安全且自动开启，大大提升了用户的使用体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中的结构简图；

图2为本发明实施例中的功能框图；

图3为本发明实施例中的流程图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“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。

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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图以及实施例对本发明的原理及结构进行详细说明。

如图1至图3所示，本发明提出了一种自动车门系统，主要是一个基于视觉装置（视觉传感器）的一套独立工作系统，其最根本目的是用于车门41边的目标检测，并根据目标状态来控制车门开启与关闭。具体包括：视觉装置、车门执行装置30和主控装置，视觉装置用于获取车门周边场景图像数据集，进行目标识别与目标状态的判定；车门执行装置用于接收车门控制指令执行车门锁的开、解锁和车门自动开、关的操作（车门开启是需要两个动作的，首先是打开车门锁，然后才能向外推动车门）；主控装置，根据视觉装置（视觉传感器）的目标判定结果实时控制车门执行机构调整车门状态，车门状态主要是车门锁的开启、关闭状态，以及车门自动开启、车门中止开启、车门终止开启的位置等。

视觉装置集成了图像预处理功能和图像采集功能，具体包括视觉传感器10以及图像预处理模块，视觉传感器可以是具备车门周边环境的视觉感知能力的外围硬件，包括但不限于光场摄像头、双目立体摄像头、结构光摄像头、TOF相机、激光相机、激光雷达、毫米波雷达等中的一种或组合。视觉传感器具备三维感知能力，可以捕捉到车门周边的三维环境信息。图像预处理模块实质上为信息分析模块，用于分析车门周边的场景图像数据集，以及预测车门周边的各个目标相对车门的位置信息，可以从视觉传感器获得车门周边的三维信息，并主要对三维信息进行计算，其检测计算方法包括且不限于基于特征法、灰度法、深度法、帧间差分法、光流场法、背景差法、多光谱法、多普勒频率法等中的一种或组合。

在其他实施例中，视觉装置也可以仅具备获取车门周边场景图像数据集的功能，而进行图像预处理和图像处理的部分集成在主控装置内，或者是进行图像预处理和处理的部分可以单独独立出来作为专门的图像处理装置（通常称为ISP），或者是其他目的或功能相同的实现方式，都在本发明的保护范围之内。

车门执行装置主要包括车门自动驱动模块、车门自动执行机构、车门锁驱动模块、车门锁执行机构。车门自动驱动模块用于接收车门控制指令并输出驱动信号。车门自动执行机构用于驱动车门自动打开或/与关闭的执行操作；车门自动执行机构具体设置在车门连接处，车门自动执行机构可以是一种平移门式、剪刀门式、蝴蝶门式、鸥翼门式、对开门式、推拉门式等中的一种。常见的一种车门自动执行机构，由电机及连杆或蜗杆组成，电机的动力输出端与连杆之间通过齿轮或铰链进行传动，连杆与车门连接固定；或者电机的动力输出端连接电机齿轮，然后与蜗杆齿轮互相啮合，再蜗杆与车门连接固定。当电机正转时，通过齿轮转动带动连杆运动，从而实现车门的自动打开；当电机反转时，通过齿轮转动带动连杆运动，从而实现车门的自动开合。车门锁驱动模块用于接收车门锁控制指令并输出驱动信号给到车门锁执行机构进行解锁或上锁的执行操作。

车门自动执行机构和车门锁执行机构具体安装在车门上，且车门锁驱动模块和车门自动驱动模块也可以安装在车门上，或者安装在车辆本体上，车辆本体或者车门上还设有自动开门按键和车门开锁按键，自动开门按键用于人工输入车门自动打开或自动关闭的控制指令，可以控制车门自动驱动模块和车门锁驱动模块自动开启车门（也可以设置成长按的形式强制自动开启车门），车门开锁按键为手动开锁按键，可以发送指令给车门锁驱动模块控制车门锁执行机构强制开启车门锁，然后用户可以手动开门，也可以设置为同时发送指令给车门自动驱动模块控制车门自动执行机构强制开启车门。

车门执行装置还具有过载保持功能，当车门在较大的外力去被推拉时，不会被破坏，即传动结构可以活动的。车门执行装置还具有位置记忆功能，当车门在外力作用下离开了电机驱动的位置时，会重新以当前的位置进行检测和反馈，提升自动开合的精准性。

主控装置具体为处理器20，用于车门自动控制相关数据处理及其它数据处理及控制，车门执行机构，用于接收车门控制指令后执行车门锁解锁、开门、关门及上解等操作。处理器，可以是具备不同算力的电路，可以是包括但不限于MCU、CPU、MPU、ASIC、FPGA、SOC等种不同算力在内的芯处中的一种或组合。一般情况下，MCU是比较小的算力芯片，CPU是算力中等的芯片，ASIC、FPGA、SOC等是算力大的芯片，从处理数据量、操作便捷程度、功耗、成本等方面综合来考虑，应至少集成不同算力功能，以便获得最佳的配置。处理器可以被集成在一个电路板卡上，也可以被拆分成若干个电路板卡并设置成主从关系，以更好的完成数据处理工作。需要根据实际情况配置处理器。

处理器20具体包括目标检测模块，可以根据图像预处理模块分析以及预测的车门周边各个目标相对车门的位置信息，确定车门周边场景当前状态所对应的预设车门及车锁控制策略内容。

处理器还包括门控决策模块和锁控决策模块，可以按照预设的车门及车锁控制策略内容来进行决策，判断是否输出相应的门控指令和/或锁控指令。门控决策模块根据障碍物（静止目标）和移动目标与车门自动化的下达相应的控制指令。若为“√“则表示同意下达该指令，若为”X“则表示不同意下达该指令。

车辆实际使用过程中具体可以选择以下三种情形。

第一种情形：未启用自动控制模式时，则采用传统的开锁方式和手动开/关门。如图示中的“车门开锁按键”强制开锁，但不一定自动开门，即门可以手动推开。

第二种情形：启用自动控制模式时，侦测至车速降至停止（即车速为零）时，自动触发视觉传感器实时获取车门周边的信息，并进行障碍或/与移动目标的检测分析，门控决策模块和锁控决策模块执行下列策略：

第一种是不存在障碍和移动目标，则允许执行开/闭锁和开/关门的功能；

第二种可能是存在障碍和不存在移动目标，但是满足人员进出，则允许执行开/闭锁和开/关门的功能；

第三种可能是存在障碍和不存在移动目标，但无法满足人员进出，则允许关门和闭锁，但不允许开锁和开门的功能；

第四种可能是不存在障碍，存在移动目标并且移动目标是朝向车门有接触的可能出现，则禁止执行开锁、开门或关门的功能，但车门已关上时可以执行闭锁。

第五种可能是不存在障碍，虽然有移动目标但不会朝向车门有出现接触的风险，则允许执行开/闭锁和开/关门的功能。

第三种情形：可以采用人工交互的控制来执行，如语音识别、手势识别、人头识别等干扰来控制，更进一步是增加一个手工车门开关，强制执行（如图示中的“自动开门按键”）。

处理器还可以包括锁控/门控管理模块，主要用于管理门控决策模块与锁控决策模块，可以分别处理锁控相关的信息和门控相关的信息的单独操作或/与协作，并根据控制策略内容输出相应的门控指令或/与锁控指令。

处理器还可以包括信息处理模块，可以从其它装置即获取车辆其他传感器发出的检测信号和控制信号，根据预设规则处理后生成门控指令和/或锁控指令转送至锁控/门控管理模块。其它装置具体包括但不限于生物识别装置、无线摇控钥匙、密码按键、车门开合传感器、车速传感器、水位传感器、压力传感器、手机APP、其它电子锁装置等。

处理器还包括存储模块，用于将车门与车锁相关的运行所需的指令进行存储，预先存储好车门自动打开的相关参数设置。

处理器具体可以把移动目标相关信息设置为高优先处理权限，在车门完全打开之前保持实时追踪是否有动态目标出现在影响车门打开的碰撞可能的预测，一旦出现时立即下达中止打开车门的指令。

本发明还提出了一种车辆车门的控制方法，使用上述自动车门系统，也可以应用在现有的自动车门系统中，主要可以根据周围的环境变化，来控制车门的开启，防止车门与其他物体发生碰撞或者刮蹭。其具体包括步骤：

步骤1，控制器（处理器）的目标检测模块控制视觉传感器获取车辆车门周边场景图像数据集；

步骤2，分析车门周边场景图像数据集，计算车门允许打开的限制位置信息；

步骤3，根据允许打开的限制位置信息，确定车门允许打开的安全位置信息，并根据车门解锁信号（该车门解锁信号的发出源可以是多种形式，可以是预先设置的车速降为零时发出，或者是识别到用户的面部信息、指纹信息发出，或者是收到车钥匙的解锁信号，或者自动开门按键等多种方式）控制车门打开至允许打开的安全位置信息所对应的安全位置。可以防止车门在自动打开的过程中出现擦碰，避免车门损坏或者引起安全事故。

步骤2具体包括：步骤21，将获取的车门周边场景图像数据集即三维点云信息进行分析，得到背景图像信息、静止目标图像信息和移动目标图像信息，然后进行图像信息分离，保留静止目标图像信息和移动目标图像信息，并继续追踪各个移动目标的图像信息；

本发明步骤3中根据允许打开的限制位置信息确定车门允许打开的安全位置信息具体确定方式为：若允许打开的限制位置信息对应的车门打开位置小于或等于车门最大的打开位置时，则设置一个安全阀值来调整限制位置信息，使调整后的限制位置信息作为车门被允许打开的安全位置信息，例如有障碍物挡在车门打开至4/5的位置，如果车门直接打开到4/5很容易出现擦碰，此时安全位置信息可以为车门打开3/5的位置，从而保有一定余量，尽量避免车门出现擦碰。如果障碍物挡在车门完全打开以外的地方，则可以直接将车门打开到最大即可。

本发明还包括步骤4：根据各个判定为移动目标的图像信息，判断出各个移动目标的运动速度的大小和方向，再通过变换得到移动目标相对于车门之间的相对运行速度的大小和方向；

通过预测计算确定移动目标与车门打开到最大位置信息时是否会接触（刮蹭或者碰撞），若是，则立刻输出停止打开车门的信号或者信息，若否，继续追踪移动目标，在追踪移动目标的过程中若出现移动目标的类型无法识别的提示信号时，立刻输出停止打开车门的信号或者信息。

在步骤3中，根据允许打开的限制位置信息，确定车门允许打开的安全位置信息具体为：对于静止目标信息，计算其与车门最近的距离，若该距离信息大于车门最大的打开位置信息时，则默认车门最大的打开位置信息为被允许打开的限制位置信息；若该距离信息小于或等于车门最大的打开位置信息时，则设置一个安全阀值作为车门被允许打开的限制位置信息。

对于动态目标信息，通过其移动速度以及其与车门相对位置的变化来确定车门被允许打开的限制位置信息，通过会考虑出足够的冗余的安全阀值来避免发生车门在打开过程中出现的碰撞事故。

若收到车门继续开启至被允许打开的限制位置时，驱动车门电机直接打开至被允许打开的最大位置。在车门遇到一些情况时，如被操作暂停打开时（可以通过自动开门按键操作，即用户可以在自动打开的过程中打断车门的动作，避免突发情况），或者遇到移动目标造成的中断打开时，通过重新恢复打开车门操作时，延续相应车门打开。

车门电机驱动车门直接打开至被允许打开的最大位置，若车门打开的位置无法满足用户进出时，会通过语音提醒。在实际的情况下，已经发现车门外的障碍物影响到了车门打开的最大位置，导致车门打开过窄而导致用户无法通过时，会通过语音提醒，包括如“车门外有物体限制了，请确认。”，或者“车门外有停放车辆过近，请注意”，或者“车门外有柱了，请打开窗户确认”等等的提示信息，以避免用户强行打开车门。

通过以上技术方案，本发明的有益效果是让车主不再担心害怕车门自动打开会出现被刮蹭或碰撞到障碍物或碰撞到人等，并且还会提升用户的使用体验；同时也不会因为被刮蹭或被碰撞所带来的其它伤害与损失。

本发明还提出一种自动车门控制的车辆，包括上述自动车门系统和车辆本体；其中自动车门系统，用于检测车门附近周边信息是否有移动目标或静止目标，从而控制车门的自动打开、自动关闭或/与上锁、解锁等的操作执行；车辆本体，自动车门系统的交通工具。

车辆本体40主要包括车门41、车门锁执行机构、车门开锁按键和其它装置。其它装置为可以发出车门上锁或/与解锁或/与其它信号的车辆传感器，其它装置具体包括但不限于生物识别装置、无线摇控钥匙、密码按键、车门开合传感器、车速传感器、水位传感器、压力传感器、手机APP、其它电子锁装置等。

上述的车门自动执行机构和车门锁执行机构可以安装在车门上，且车门上还可以安装自动开门按键和车门开锁按键，自动开门按键和车门开锁按键也可以安装在其他地方，例如中控台或者车载控制面板上，都在本发明的保护范围之内。

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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种自动车门系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的自动车门系统，其特征在于，所述视觉装置包括：获取车门周边场景图像数据集的视觉传感器，对车门周边场景图像数据集进行预处理的图像预处理模块，所述视觉传感器为光场摄像头、双目立体摄像头、结构光摄像头、TOF相机、激光相机、激光雷达、毫米波雷达等中的任意一种或组合，所述图像预处理模块用于处理车门周边的场景图像数据集，进行目标识别与目标状态判定。

3.如权利要求2所述的自动车门系统，其特征在于，所述主控装置包括：

4.如权利要求3所述的自动车门系统，其特征在于，所述车门执行装置包括：车门自动驱动模块、车门自动执行机构，所述车门自动驱动模块用于接收车门控制指令并输出驱动信号控制车门自动执行机构和车门锁驱动模块，所述车门自动执行机构用于接收车门控制指令驱动车门自动打开或关闭的执行操作。

5.如权利要求4所述的自动车门系统，其特征在于，所述车门执行装置还包括：车门锁驱动模块和车门锁执行机构，所述车门锁驱动模块用于接收车门锁控制指令并输出驱动信号给到所述车门锁执行机构进行解锁或上锁的执行操作。

6.如权利要求5所述的自动车门系统，其特征在于，所述车门自动执行机构和所述车门锁执行机构安装在车门上，或者所述车门自动执行机构和所述车门锁执行机构安装在车门上，且所述车门上安装自动开门按键和车门开锁按键。

7.一种自动车门系统的控制方法，其特征在于，包括步骤：

步骤1，获取车辆车门周边场景图像数据集；

8.如权利要求7所述的自动车门系统的控制方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：

9.如权利要求7所述的自动车门系统的控制方法，其特征在于，还包括步骤4：

10.一种车辆，包括车辆本体，其特征在于，还包括权利要求1至6任一项所述的自动车门系统，使用权利要求7至9任一项所述的控制方法控制车门。