TWI656519B - 停車導引系統及其方法與自動停車系統 - Google Patents

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TWI656519B
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    • B62D15/00—Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • B62D15/027—Parking aids, e.g. instruction means
    • B62D15/0285—Parking performed automatically
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/0088—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots characterized by the autonomous decision making process, e.g. artificial intelligence, predefined behaviours
    • G—PHYSICS
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Abstract

本發明為一種停車導引系統及其方法與自動停車系統。該方法包括：偵測停車格的複數角點；根據該複數角點規劃一車輛之停車路徑，停車路徑包括：該車輛直線行進至第一轉向點之軌跡的第一直線路徑；該車輛由該第一轉向點沿第一轉向圓的圓周轉彎行進第一角度之弧線的第一轉彎路徑；該車輛由該第一轉彎路徑的第一終點端行進至第二轉向點之軌跡的第二直線路徑；該車輛由該第二轉向點沿第二轉向圓的圓周轉彎行進第二角度之弧線的第二轉彎路徑；及該車輛由該第二轉彎路徑的第二終點端行進至停止點之軌跡的停車格內路徑，以及根據該停車路徑提供一停車導引。

Description

停車導引系統及其方法與自動停車系統
本發明係關於一種自動停車系統，詳而言之，係關於一種利用停車路徑規劃的停車導引系統及其方法與自動停車系統。
隨著當前汽車無人駕駛技術日新月異的發展，國內外車廠紛紛投入汽車無人駕駛技術的研發，其中，自動停車技術為當前重要發展標的之一。
此外，現有部分車輛雖可透過加裝停車輔助裝置，以標示移動軌跡等方式供使用者參考，進而降低停車的難度。但對某些人來說，即便有輔助的移動軌跡也可能因操控不當，而無法順利停車。
而現有半自動停車系統，多採用距離感測器偵測停車空間，需要依賴鄰車以定位停車空間，然而使用距離感測器偵測停車空間時，該停車位的兩旁必須要有障礙物，且該障礙物需具有一定的高度，否則當汽車停入停車格時，易受兩旁障礙物影響，造成使用者在僅有地上標線的停車格進行停車時，而該停車格兩旁無鄰車可協助偵測時，反 而造成停車不易的現象。
此外，雖有其他利用視覺感測的方法，偵測地上停車格標線的方式，進行停車格辨識，以利後續停車導引或自動停車的進行。上述方法可不受有無鄰車限制，僅需依據停車格標線的位置，將車輛停到適當位置。然影像辨識技術可能受限於偵測範圍與偵測角度限制，例如因環境光影上的影響，當偵測的影像失效時，而無法在整個停車過程中一直提供穩定資訊，如此將影響車輛在停車導引或自動停車時的表現。
由上可知，目前現有技術在停車導引或自動停車的技術發展上具有多重限制，造成相關技術之應用困擾。
鑑於上述習知技術之缺失，本發明係提出一種停車導引方法，包含：偵測停車格的複數角點；根據該複數角點規劃一車輛之停車路徑，其中該停車路徑包括：第一直線路徑，係為該車輛直線行進至一第一轉向點之軌跡；第一轉彎路徑，係為該車輛由該第一轉向點沿一第一轉向圓的圓周轉彎行進一第一角度之弧線；第二直線路徑，係為該車輛由該第一轉彎路徑的第一終點端行進至一第二轉向點之軌跡；第二轉彎路徑，係為該車輛由該第二轉向點沿一第二轉向圓的圓周轉彎行進一第二角度之弧線，其中該第一角度與該第二角度的角度和為該第一直線路徑的平行線與該停車格的停車格標線的夾角的度數；及停車格內路徑，係為該車輛由該第二轉彎路徑的一第二終點端行進至 一停止點之軌跡，以及根據該停車路徑，提供一停車導引。
本發明另提出一種停車導引系統，包含：一停車空間資訊擷取單元係使用影像辨識方式取得一停車格的複數角點位置資訊；以及一車載控制器，包括：一停車路徑規劃模組，根據該複數角點位置資訊，規劃一車輛之停車路徑；及一停車導引模組，根據該停車路徑，提供一停車導引。
本發明再提出一種自動停車系統，包含：一停車空間資訊擷取單元，係使用影像辨識方式取得一停車格的複數角點位置資訊；一車載控制器，包括：一停車路徑規劃模組，根據該複數角點位置資訊，規劃一停車路徑；一停車導引模組，根據該停車路徑，提供一停車導引；以及一停車致動控制模組，係根據該停車導引方法對一車輛進行致動控制，以使該車輛完成一停車動作。
相較於現有技術，本發明所提出之停車導引系統及其方法與自動停車系統，透過辨識停車格標線與格線上的角點，判斷該停車格與該車輛之間的相對位置後，整合環境資訊與車輛狀態資訊於車載控制器後規劃出適當停車路徑方案，在僅有地上停車格標線的條件下，無論該停車格旁有無鄰車，均可透過車載控制器致動控制車輛加速、煞車、轉向、換檔，使車輛依停車路徑實行全自動停車，亦或可提供透過影像顯示裝置標示出停車路徑與對應停車動作，輔助使用者手動停車，藉以解決駕駛於停車上所遇到的安全、費時問題。倘若當停車空間資訊擷取單元進行影像辨識產生誤判或失效情形，或在影像辨識不穩定之區間，亦 能啟動航向角資訊擷取單元，取得該車輛的一航向角資訊，同時利用停車空間估測模組估測該停車格與該車輛之間的相對位置，輔助車載控制器繼續執行完成停車動作。
1‧‧‧車輛
11‧‧‧停車空間資訊擷取單元
12‧‧‧車載控制器
121‧‧‧停車路徑規劃模組
122‧‧‧停車導引模組
123‧‧‧停車致動控制模組
124‧‧‧路徑修正模組
125‧‧‧停車空間估測模組
13‧‧‧航向角資訊擷取單元
14‧‧‧影像顯示裝置
B‧‧‧停車格標線
b‧‧‧第一定值
C1‧‧‧第一轉向圓
C2‧‧‧第二轉向圓
L1~L4‧‧‧角點
O‧‧‧障礙物
P‧‧‧停車格
R1‧‧‧第一直線路徑
R2‧‧‧第一轉彎路徑
R3‧‧‧第二直線路徑
R4‧‧‧第二轉彎路徑
R5‧‧‧停車格內路徑
S‧‧‧停止點
S11~S33‧‧‧步驟
T1‧‧‧第一轉向點
T2‧‧‧第二轉向點
α1‧‧‧第一角度
α2‧‧‧第二角度
β‧‧‧夾角
第1圖係本發明之停車導引系統與自動停車系統的系統架構圖；第2圖係本發明之停車導引系統與自動停車系統的停車空間資訊擷取單元與車載控制器位置示意圖；第3A圖係應用本發明之停車導引系統與自動停車系統之車輛進行各式以車尾先入之停車方式示意圖；第3B圖係應用本發明之停車導引系統與自動停車系統之車輛進行各式以車頭先入之停車方式示意圖；第4圖係本發明之停車導引系統與自動停車系統所規劃停車路徑第一實施例之第一直線路徑示意圖；第5圖係本發明之停車導引系統與自動停車系統所規劃停車路徑第一實施例之第一轉彎路徑示意圖；第6圖係本發明之停車導引系統與自動停車系統所規劃停車路徑第一實施例之第二直線路徑示意圖；第7圖係本發明之停車導引系統與自動停車系統所規劃停車路徑第一實施例之第二轉彎路徑示意圖；第8圖係本發明之停車導引系統與自動停車系統所規劃停車路徑第一實施例之停車格內路徑示意圖；第9圖係本發明之停車導引系統與自動停車系統所規劃停車路徑第二實施例之第一直線路徑與第一轉彎路徑示 意圖；第10圖係本發明之停車導引系統與自動停車系統所規劃停車路徑第二實施例之第二直線路徑與第二轉彎路徑示意圖；第11圖係本發明之停車導引系統與自動停車系統所規劃停車路徑第二實施例之停車格內路徑示意圖；第12圖係本發明之停車導引系統與自動停車系統所規劃停車路徑第三實施例之第一直線路徑與第一轉彎路徑示意圖；第13圖係本發明之停車導引系統與自動停車系統所規劃停車路徑第三實施例之第二直線路徑與第二轉彎路徑示意圖；第14圖係本發明之停車導引系統與自動停車系統所規劃停車路徑第三實施例之停車格內路徑示意圖；第15圖係本發明之停車導引方法的停車路徑規劃流程圖；第16圖係本發明之停車導引方法的停車路徑導引流程圖；以及第17圖係本發明之停車導引方法的停車路徑修正流程圖。
以下藉由特定的具體實施形態說明本發明之技術內容，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之優點與功效。然本發明亦可藉由其他不同的 具體實施形態加以施行或應用。
第1圖係本發明之停車導引系統與自動停車系統的系統架構圖，本發明之停車導引系統與自動停車系統係可結合至車輛電子系統中或獨立安裝，且包含有停車空間資訊擷取單元11、車載控制器12、航向角資訊擷取單元13以及影像顯示裝置14，其中，停車空間資訊擷取單元11、航向角資訊擷取單元13以及影像顯示裝置14與車載控制器12電性連接。
請配合參照第2圖，係為本發明之停車導引系統與自動停車系統的停車空間資訊擷取單元11與車載控制器位置12示意圖。在本實施例中，該車載控制器12設置於車輛1中，該停車空間資訊擷取單元11可設置於車輛1的前後左右四個方位。在其他實施例中，停車空間資訊擷取單元11亦可只設於車輛1的前後方或只設置一個於車輛1的車頂上。
再請配合參照第3A~3B圖，係分別為應用本發明之停車導引系統與自動停車系統之車輛進行各種不同的「車尾先入」和「車頭先入」停車方式示意圖。如圖所示，本發明可至少適用於平行停車、垂直停車與斜角停車等方式。換言之，本發明的停車方式可適用於(1)「車尾先入」的平行停車(俗稱路邊停車)、垂直停車(俗稱倒車入庫停車)和斜角停車與(2)「車頭先入」的平行停車、垂直停車和斜角停車等6種方式。
進一步言，本發明之停車導引系統之停車空間資訊擷 取單元11為一具有鏡頭且可攝錄影與進行影像辨識的裝置，使用影像辨識方式取得停車格P的複數角點L1~L4及/或一停車格標線B的位置資訊，以及停車格P的周遭影像。如第3A圖所示，當車輛1靠近停車格P時，停車空間資訊擷取單元11擷取停車格P的周遭影像，利用影像辨識方式取得停車格P的複數角點L1~L4及/或一停車格標線B的位置資訊，其中，複數角點L1~L4及/或一停車格標線B的位置資訊可為角點L1~L4及/或該停車格標線B的位置座標或該些角點L1~L4及/或停車格標線B與該車輛1的相對距離。另停車空間資訊擷取單元11亦可偵測取得該停車格週邊的障礙物資訊(如鄰車)或周遭環境資訊(如矮牆等)，以協助後續的邊界條件設定。
隨後停車空間資訊擷取單元11傳送該複數角點L1~L4及/或停車格標線B的位置資訊至車載控制器12。車載控制器12包括一停車路徑規劃模組121與一停車導引模組122。停車路徑規劃模組121根據該複數角點L1~L2的位置資訊，推算出停車格P與車輛1的相對位置後，開始規劃停車路徑，其中，該停車路徑規劃模組121復可依據使用者所選擇之停車方案(如(1)「車尾先入」的平行停車、垂直停車和斜角停車與(2)「車頭先入」的平行停車、垂直停車和斜角停車等6種方式)規劃該停車路徑，前述停車路徑均可由第一直線路徑R1、第一轉彎路徑R2、第二直線路徑R3、第二轉彎路徑R4與停車格內路徑R5所組成。如第3A圖所示，其中第一直線路徑R1的平行線與停 車格標線B具有一夾角β，在平行停車的停車方式中，該夾角β恰為0度，在垂直停車的停車方式中，該夾角β恰為90度。以下第一實施例僅以「車尾先入」垂直停車方式的停車路徑舉例說明。接著，停車導引模組122根據該停車路徑規劃模組121所規劃的停車路徑，提供一停車導引，以引導使用者行駛該車輛1於該停車路徑規劃模組121所規劃的停車路徑，進而完成停車工作。
請配合參閱第4~8圖，係本發明之停車導引系統與自動停車系統所規劃停車路徑第一實施例之示意圖。如第4圖所示，當車輛1靠近停車格P且停車空間資訊擷取單元11取得停車格P中的複數角點L1~L2及/或一停車格標線B的位置資訊後，停車路徑規劃模組121可根據車輛1與複數角點L1~L2及/或停車格標線B的相對位置進行停車路徑規劃。
首先，停車路徑規劃模組121先根據車輛1與停車格P的位置資訊以及使用者所選擇之停車方案，分解第一直線路徑R1、第一轉彎路徑R2、第二直線路徑R3、第二轉彎路徑R4與該停車格內路徑R5之動線並分析該動線之組成參數。該組成參數可為前障礙車與停車格標線間距、後障礙車與停車格標線間距、車寬、路寬、總移動路徑長等；其中，一部分的組成參數為已知(例如可透過停車空間資訊擷取單元11得知)，另一部份的組成參數則為待定。
接著，透過理論推導，可將待定的組成參數轉換為已知參數之函數，並可進一步將各該組成參數分別定義為一 第一角度α1與一第一定值b之函數(f(α1,b))；其中，第一角度α1為車輛1於停車路徑中的第一個轉向角度，第一定值b為車輛1於停車路徑中第一次開始轉向時的一基準線與停車格標線B之間的間距(請搭配參考第5圖)；換言之，第一角度α1與第一定值b皆與第一轉彎路徑R2相關。接著，在算出第一角度α1與該第一定值b後，再利用所得之該第一角度α1與該第一定值b計算出該停車路徑。換言之，本發明將眾多繁複的組成參數簡化成第一角度α1與第一定值b兩個必要參數，如此將可大大減少後續的運算時間，進而減少停車所需要的時間。
在一實施例中，停車路徑規劃模組121可於定義一第一角度α1與一第一定值b之函數後，再設定至少一邊界條件。該邊界條件包括至少一障礙物O之位置或一周遭邊界範圍。換言之，該邊界條件為一環境邊界或一障礙物O的邊界。障礙物O可為一圍牆、矮牆、鄰車或電線桿等，以避免車輛1於行進間撞擊該障礙物O。透過邊界條件的設定可以限縮第一角度α1與第一定值b之數值範圍，進而減少後續路徑規劃的運算時間。
接著，在一些實施例中，若週邊環境的條件簡單，該邊界條件可於預先建立的資料庫中查得，則可套用預先計算的路徑，不需再重新進行即時計算。在另一些實施例中，當停車空間資訊擷取單元11偵測到該停車格週邊的障礙物資訊(如鄰車)，則停車路徑規劃模組121針對該障礙物資訊規劃出較為安全且保守的停車路徑，以避免車輛1撞 擊到該些障礙物。而在又一些實施例中，當停車空間資訊擷取單元11偵測到該停車格週邊的障礙物且可精確定位出該些障礙物的位置資訊時，則停車路徑規劃模組121可利用一疊代方式推算出一最短停車路徑。
簡言之，本發明僅需決定第一角度α1與第一定值b此兩個參數之數值後，停車路徑規劃模組121即可規劃出一停車路徑，包含第一直線路徑R1、第一轉彎路徑R2、第二直線路徑R3、第二轉彎路徑R4與該停車格內路徑R5，以下將分別描述之。首先，如第4圖所示，第一直線路徑R1係為該車輛1直線行進至一第一轉向點T1之軌跡。
接著如第5圖所示，該車輛1利用一第一轉向圓C1進行轉彎行進的動作，以形成預先規劃出的第一轉彎路徑R2。第一轉彎路徑R2為該車輛1由該第一轉向點T1沿一第一轉向圓C1的圓周轉彎行進一第一角度α1之弧線。該第一轉向點T1位於該第一轉向圓C1與該第一直線路徑R1的交點上，該第一轉向點T1與該第一轉向圓C1圓心的距離為該第一轉向圓C1的半徑。該第一角度α1為該車輛1由該第一轉向點T1沿該第一轉向圓C1的圓周轉彎行進至該第一轉彎路徑R2終點端的角度。
接著如第6圖所示，該車輛1繼續行經停車路徑規劃模組121預先規畫的第二直線路徑R3。第二直線路徑R3係為該車輛1由該第一轉彎路徑R2的終點端行進至一第二轉向點T2之軌跡。在一些實施中，該第二直線路徑R3的距離可為0。亦即第一轉彎路徑R2的終點端恰巧與第二 轉向點T2為同一位置。
接著如第7圖所示，該車輛1利用第二轉向圓C2進行轉彎行進的動作，以形成停車路徑規劃模組121預先規畫的第二轉彎路徑R4，使車輛1進入該停車格P的部分空間內。第二轉彎路徑R4係為該車輛1由該第二轉向點T2沿第二轉向圓C2的圓周轉彎行進一第二角度α2之弧線，其中該第一角度α1與該第二角度α2的角度和為第一直線路徑R1的平行線與停車格標線的夾角β的度數，其中，該第二轉向點T2位於該第二轉向圓C2與該第二直線路徑R3的交點上，該第二轉向點T2與該第二轉向圓C2圓心的距離為該第二轉向圓C2的半徑。
接著如第8圖所示，該車輛1行經一停車格內路徑R5。停車格內路徑R5係為該車輛1由該第二轉彎路徑R4的一第二終點端行進至一停止點S之軌跡。停止點S可為車輛1相對於停車格P的角點L3~L4的最適停車位置，例如車輛1與兩側標線的間距相同。
在一些實施例中，本發明之停車導引系統之車載控制器12更包括一路徑修正模組124，用以修正該車輛1的停車行經路線。當車載控制器12發現車輛1非位於該停車路徑規劃模組121預先規畫的停車路徑時，則可於第一直線路徑R1、第一轉彎路徑R2、第二直線路徑R3、第二轉彎路徑R4或該停車格內路徑R5的階段之後修正該車輛1的後續停車行經路線。換言之，路徑修正模組124修正停車路徑的時機為第一直線路徑R1、第一轉彎路徑R2、第二 直線路徑R3、第二轉彎路徑R4或該停車格內路徑R5各階段結束時，檢查目標(如第一轉向點T1/第二轉向點T2/停止點S等目標位置或第一角度α1/第二角度α2等目標角度)與實際差異，以進行後續停車路徑修正。
再者，修正該車輛1的停車行經路線可分段式進行。例如修正路線可為車輛1進入停車格P之前，亦即為車輛1由該第一直線路徑R1行進至該第二轉彎路徑R4之間的任一段路線，如本發明第4至7圖所示之R1~R4中至少一者，停車路徑規劃模組121可依據停車空間資訊擷取單元11偵測的結果，重新規劃R1~R4至少一者；亦或可小幅度修正，如進行R1~R4至少一者的比例性調整，而不需重新規劃。
在一些實施例中，修正該車輛1的停車行經路線亦可為車輛1進入停車格P之後，如停車格內路徑R5的路線。路徑修正模組124根據該停車格P之兩角點L3~L4與該車輛1之相對位置重新計算與修正該車輛1的後續停車行經路線，以將車輛1行進至該停止點S，如本發明第8圖所示之R5路線。
在一些實施例中，本發明之停車導引系統還包括一航向角資訊擷取單元13，用以取得該車輛1的一航向角資訊，其中，該航向角資訊擷取單元13可為慣性感測元件或全球導航衛星定位系統。在一些實施例中，航向角資訊亦可由影像辨識取得，換言之，航向角資訊擷取單元13亦可為一影像辨識裝置。當停車空間資訊擷取單元11無法擷取 到該停車格的相關影像時，此時可利用航向角資訊擷取單元13擷取航向角資訊，以供輔助該車輛1進行停車行經路線修正且完成停車導引。
在一些實施例中，本發明之停車導引系統的車載控制器12更包括一停車空間估測模組125，用以估測該停車格P與該車輛1之間的相對位置。在一些實施例中，停車空間估測模組125可為一距離感測器，用以輔助當影像辨識誤判或失效時，可用來偵測障礙物或環境邊界的距離。在另一些實施例中，停車空間估測模組125亦可為配合航向角資訊擷取單元13之處理單元；換言之，當停車空間資訊擷取單元11進行影像辨識產生誤判或失效情形，或在影像辨識不穩定之區間，亦能啟動航向角資訊擷取單元13，取得該車輛1的一航向角資訊，同時利用停車空間估測模組125估測該停車格P與該車輛1之間的相對位置，輔助車載控制器12繼續執行完成停車動作。
在一些實施例中，本發明之停車導引系統還包含一影像顯示裝置14，用以顯示停車路徑。影像顯示裝置14可於畫面中標示出該第一直線路徑R1、第一轉彎路徑R2、第二直線路徑R3、第二轉彎路徑R4與停車格內路徑R5，以作為該停車導引。
在一些實施例中，影像顯示裝置14亦根據停車路徑，提供該車輛於該第一直線路徑R1、第一轉彎路徑R2、第二直線路徑R3、第二轉彎路徑R4或停車格內路徑R5上建議執行之對應動作。舉例而言，該對應動作可為(1)第一 階段：進行第一直線路徑R1，使車輛1保持直線前進，直到第一轉向圓C1位置，煞停，方向盤右打特定角度，檢查煞停位置與目標位置(如第一轉向點T1)是否相符，若不符則調整後續階段目標位置或目標角度；(2)第二階段：進行第一轉彎路徑R2，使車輛1沿著第一轉向圓C1前進，調整車身到與車格達第一角度α1時煞停，方向盤回正，檢查車身朝向是否與目標相符，若不符則調整後續階段目標位置或目標角度；(3)第三階段：進行第二直線路徑R3，使車輛1直線倒車，調整與車格距離，切入第二轉向圓C2後煞停，檢查煞停位置與目標位置(如第二轉向點T2)是否相符，若不符則調整第二轉向圓C2大小(左打角度修正)，方向盤左打特定角度；(4)第四階段：進行第二轉彎路徑R4，使車輛1沿著第二轉向圓C2轉向倒車第二角度α2，直到車身與車格朝向一致後煞停，方向盤回正，檢查車身是否與目標相符(即是否與車格朝向一致)，若不符則在後續階段修正；(5)第五階段：進行停車格內路徑R5。使車輛1倒車調整與車格邊線距離，進入車格後根據停車格P的角點L3~L4定義停車格中心線，調整方向盤轉角使車輛1向中心線方向修正，當車尾與角點L3~L4連線距特定距離時即代表達停止點S，煞停，結束停車程序。
換言之，車輛1的使用者可利用影像顯示裝置14顯示的停車導引，透過相關的對應動作建議，以協助該使用者以手動方式完成一停車動作。亦或可利用車載控制器12中的停車致動控制模組123自動完成一停車動作。
第9~11圖為本發明之停車導引系統與自動停車系統所規劃停車路徑第二實施例之第一直線路徑R1、第一轉彎路徑R2、第二直線路徑R3、第二轉彎路徑R4與停車格內路徑R5示意圖。本實施例與第一實施例之差異在於本實施例為「車尾先入」平行停車方式的停車路徑。最大差異為第一實施例中的夾角β為90度，本實施例的夾角β為0度，且α1=-α2，其餘的停車路徑與第一實施例雷同的，於此不再贅述。
第12~14圖為本發明之停車導引系統與自動停車系統所規劃停車路徑第三實施例之第一直線路徑R1、第一轉彎路徑R2、第二直線路徑R3、第二轉彎路徑R4與停車格內路徑R5示意圖。本實施例與第一實施例之差異在於本實施例為「車頭先入」平行停車方式的停車路徑。最大差異為本實施例的第一轉向圓C1與第二轉向圓C2位於車輛1的同一側，且第一轉彎路徑R2是朝停車格P的方向轉彎，其餘的停車路徑與第一實施例雷同的，於此不再贅述。
綜上所述，本發明所提出之停車導引系統先利用停車空間資訊擷取單元11，採用影像辨識方式取得停車格P的複數角點L1~L2及/或一停車格標線B的位置資訊後，利用停車空間資訊擷取單元11取得的該停車格P的複數角點L1~2及/或停車格標線B的位置資訊，對應該停車格P與車輛1的相對位置後，分解第一直線路徑R1、第一轉彎路徑R2、第二直線路徑R3、第二轉彎路徑R4與該停車格內路徑R5之動線並分析該動線之組成參數。之後利用該 組成參數可定義一第一角度α1與一第一定值b。之後利用該第一角度α1與一第一定值b輸入停車路徑規劃模組121內建的演算法，計算出該停車路徑，其中，該第一定值b為該第一轉向圓C1的圓心與一停車格標線B的間距，該第一角度α1為該車輛1由該第一轉向點T1沿該第一轉向圓C1的圓周轉彎行進至該第一轉彎路徑R2終點端的角度。透過該第一角度α1與一第一定值b經演算後即可規劃出一停車路徑，不需再輸入其他的複雜參數。而停車導引模組122利用停車路徑規劃模組121所規畫之停車路徑，導引使用者行駛該車輛1手動或自動完成停車工作。
第15~17圖為本發明之停車導引方法中的停車路徑規劃、停車路徑導引與停車路徑修正的相關流程圖。簡單來說，先透過停車空間資訊擷取單元11偵測停車格P的複數角點L1~L2及/或一停車格標線B後，停車路徑規劃模組121根據該複數角點L1~L2及/或一停車格標線B規劃一停車路徑，以協助車載控制器12根據該停車路徑，提供一停車導引。由第15圖本發明之停車導引方法的停車路徑規劃流程圖可知，本發明有關停車導引方法中的停車路徑規劃方法可由以下步驟S11~S15所組成。
步驟S11：依據該停車格與該車輛之間的相對位置，將一欲行進的停車路徑拆解成五大停車動線，該五大停車動線分別為該第一直線路徑、第一轉彎路徑、第二直線路徑、第二轉彎路徑與該停車格內路徑，以利後續停車對應動作的分析。
步驟S12：分析該第一直線路徑、第一轉彎路徑、第二直線路徑、第二轉彎路徑與該停車格內路徑以上五大動線之組成參數。該組成參數可為前障礙車與停車格標線間距、後障礙車與停車格標線間距、車寬、路寬、總移動路徑長等。
步驟S13：將各該組成參數分別定義為一第一角度α1與一第一定值b之函數(f(α1,b))；其中，第一角度α1為車輛於停車路徑中的第一個轉向角度，第一定值b為車輛1於停車路徑中第一次開始轉向時的一基準線與停車格標線B之間的間距(請搭配參考第5圖)。
步驟S14：設定至少一邊界條件。在一些實施例中，停車路徑規劃模組121可於定義各該組成參數為第一角度α1與第一定值b之函數(f(α1,b))後，再設定至少一邊界條件。該邊界條件包括至少一障礙物O之位置或一周遭邊界範圍。換言之，該邊界條件為一環境邊界或一障礙物O的邊界。障礙物O可為一圍牆、矮牆、鄰車或電線桿等，以避免車輛1於行進間撞擊該障礙物O。透過邊界條件的設定可以限縮第一角度α1與第一定值b之數值範圍，進而減少後續的運算時間。
步驟S15：利用該第一角度α1與該第一定值b計算出該停車路徑。本發明可利用所決定之該第一角度α1與該第一定值b的數值，結合先前拆解出的第一直線路徑、第一轉彎路徑、第二直線路徑、第二轉彎路徑與該停車格內路徑等以上五大動線，以及系統所具有的資源，計算出一 最佳的停車路徑。在一些實施例中，若週邊環境的條件簡單，如無障礙物(鄰車等)，則可套用預先計算的路徑，不需再重新進行計算。在一些實施例中，當停車空間資訊擷取單元11偵測到該停車格週邊的障礙物資訊(如鄰車)，則停車路徑規劃模組121針對該障礙物資訊規劃出較為安全且保守的停車路徑，以避免車輛1撞擊到該些障礙物。而在一些實施例中，當停車空間資訊擷取單元11偵測到該停車格週邊的障礙物且可精確定位出該些障礙物的位置資訊時，則停車路徑規劃模組121可利用一疊代方式推算出一最短停車路徑。
由前述可知，本發明將眾多繁複的組成參數簡化成第一角度α1與第一定值b兩個必要參數，如此將可大大減少後續的運算時間，進而減少停車所需要的時間。
第16圖為本發明之停車導引方法的停車路徑導引流程圖。車輛1的使用者可利用影像顯示裝置14顯現的停車導引，以手動或自動方式根據該停車導引模組122所提供的一系列停車動作完成停車。由該圖可知，本發明之停車導引方法的停車路徑導引步驟如下：
步驟S20：提供一停車路徑。影像顯示裝置14可於畫面中標示出第一直線路徑R1、第一轉彎路徑R2、第二直線路徑R3、第二轉彎路徑R4與停車格內路徑R5，其中，路徑R1~R5可由前述停車路徑規劃方法或由其他方法提供。
步驟S21：提供第一直線路徑R1的對應動作。使車輛 1沿第一直線路徑R1保持直線前進，直到第一轉向圓C1位置，煞停，方向盤右打特定角度，檢查煞停位置與目標(如第一轉向點T1)是否相符。
步驟S22：提供第一轉彎路徑R2的對應動作。進行第一轉彎路徑R2，使車輛1沿著第一轉向圓C1前進，調整車身到與車格達第一角度α1時煞停，方向盤回正。
步驟S23：提供第二直線路徑R3的對應動作。使車輛1直線倒車，調整與車格距離，切入第二轉向圓C2後煞停，檢查煞停位置與目標(如第二轉向點T2)是否相符。
步驟S24：提供第二轉彎路徑R4的對應動作。使車輛1沿著第二轉向圓C2轉向倒車第二角度α2，直到車身與車格朝向一致後煞停，方向盤回正，檢查車身是否於車格朝向一致。
步驟S25：提供停車格內路徑R5的對應動作。使車輛1倒車調整與車格邊線距離，進入車格後根據停車格P的角點L3~L4定義停車格中心線，調整方向盤轉角使車輛1向中心線方向修正，當車尾與角點L3~L4連線距特定距離時即代表達停止點S，煞停，結束停車程序。
由前述可知，本發明可利用影像顯示裝置14顯示的停車導引，透過相關的對應動作建議，以協助一使用者以手動方式完成一停車動作。
第17圖為本發明之停車導引方法的停車路徑修正流程圖。由該圖可知，本發明之停車導引方法的停車路徑修正步驟如下：
步驟S31：到達檢查點(如第一轉向點T1/第二轉向點T2/停止點S等目標位置或第一角度α1/第二角度α2等目標角度)，檢查車輛1的煞停位置是否與規劃的停車路徑相符。若車輛1的煞停位置與規劃的停車路徑不相符，則判斷車輛1的煞停位置是位於(1)停車格以外的空間(如鄰近第一直線路徑R1、第一轉彎路徑R2、第二直線路徑R3、或第二轉彎路徑R4)，或者是(2)停車格以內的空間(如鄰近停車格內路徑R5)。當若車輛1的煞停位置鄰近第一直線路徑R1、第一轉彎路徑R2、第二直線路徑R3、第二轉彎路徑R4等(停車格以外的空間)時，則進行步驟S32；當若車輛1的煞停位置鄰近停車格內路徑R5(停車格以內的空間)時，則進行步驟S33。
步驟S32；當車輛1的煞停位置位於停車格以外的空間時，根據車輛1的煞停位置與停車格P的位置資訊計算且修正該車輛1的後續停車行經路線。具體而言，可重新規劃R1~R4至少一者的後續停車行經路線；亦或可小幅度修正，如只比例性調整R1~R4至少一者的後續停車行經路線，並在車輛1進入停車格以內的空間時，再一併修正目標與實際之間的差異值。
步驟S33；當車輛1的煞停位置位於停車格以內的空間時，根據該停車格P之兩角點與該車輛1之相對位置計算且修正該車輛1的後續停車行經路線。具體而言，依據該停車格之兩角點L3~L4與該車輛1之相對位置計算該車輛1的後續停車行經路線，以進行停車路徑的修正。
本發明復包括一種自動停車系統，包含：一停車空間資訊擷取單元11與一車載控制器12。與本發明之停車導引系統相較下，該自動停車系統之車載控制器12更包括一停車致動控制模組123。本發明之自動停車系統因其他元件與本發明之停車導引系統相同，故不再贅述。
停車致動控制模組123可根據該停車導引對一車輛1進行致動控制，以使該車輛1完成一停車動作。換言之，使用者可自行選擇，在本發明之停車導引系統協助下，手動完成一停車格的停車動作；或是利用本發明之自動停車系統，利用停車致動控制模組123控制車輛1加速、煞車、轉向、換檔，使車輛1依停車路徑實行全自動停車。
綜上所述，本發明所提出之停車導引系統及其方法與自動停車系統，透過辨識停車格標線與停車格角點，判斷該停車格與該車輛之間的相對位置後，整合環境資訊與車輛狀態資訊於車載控制器後規劃出適當停車路徑方案，其中，停車路徑的規劃係根據得到的該第一角度α1與該第一定值b，計算出該停車路徑，其中，該第一定值b為該第一轉向圓C1的圓心與一停車格標線B的間距，該第一角度α1為該車輛1由該第一轉向點T1沿該第一轉向圓C1的圓周轉彎行進至該第一轉彎路徑R2終點端的角度。透過該第一角度α1與一第一定值b即可規劃出一停車路徑，不需再輸入其他的複雜參數。因此在僅有地上停車格標線的條件下，無論該停車格旁有無鄰車，均可透過車載控制器致動控制車輛加速、煞車、轉向、換檔，使車輛依 停車路徑實行全自動停車，亦或可提供透過影像顯示裝置標示出停車路徑，輔助使用者手動停車，藉以解決駕駛於停車上所遇到的安全、費時問題。
此外，倘若當停車空間資訊擷取單元進行影像辨識產生誤判或失效情形，或在影像辨識不穩定之區間，亦能啟動航向角資訊擷取單元，取得該車輛的一航向角資訊，同時利用停車空間估測模組估測該停車格與該車輛之間的相對位置，輔助車載控制器繼續執行完成停車動作。
上述實施形態僅例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施形態進行修飾與改變。因此，本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。

Claims (20)

  1. 一種停車導引方法，包含：偵測停車格的複數角點；根據該複數角點規劃一車輛之停車路徑，其中該停車路徑包括：第一直線路徑，係為該車輛直線行進至一第一轉向點之軌跡；第一轉彎路徑，係為該車輛由該第一轉向點沿一第一轉向圓的圓周轉彎行進一第一角度之弧線；第二直線路徑，係為該車輛由該第一轉彎路徑的一第一終點端行進至一第二轉向點之軌跡；第二轉彎路徑，係為該車輛由該第二轉向點沿一第二轉向圓的圓周轉彎行進一第二角度之弧線，其中該第一角度與該第二角度的角度和為該第一直線路徑的平行線與該停車格的停車格標線的夾角的度數；及停車格內路徑，係為該車輛由該第二轉彎路徑的一第二終點端行進至一停止點之軌跡，以及根據該停車路徑，提供一停車導引。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之停車導引方法，其中，該第一轉向點位於該第一轉向圓與該第一直線路徑的交點上，該第一轉向點與該第一轉向圓圓心的距離為該第一轉向圓的半徑。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之停車導引方法，其中，該第二轉向點位於該第二轉向圓與該第二直線路徑的交點上，該第二轉向點與該第二轉向圓圓心的距離為該第二轉向圓的半徑。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之停車導引方法，其中，該第二直線路徑的距離可為零。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之停車導引方法，更包括估測該停車格與該車輛之間的相對位置。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之停車導引方法，其中，規劃該停車路徑的方法包含：依據該停車格與該車輛之間的相對位置，將一欲行進的停車路徑拆解成該第一直線路徑、第一轉彎路徑、第二直線路徑、第二轉彎路徑與該停車格內路徑；分析該第一直線路徑、第一轉彎路徑、第二直線路徑、第二轉彎路徑與該停車格內路徑之組成參數；以及將該組成參數定義為該第一角度與一第一定值之一函數，其中，該第一定值為相關於該第一轉彎路徑的一基準線與該停車格標線的間距，該第一角度為該車輛由該第一轉向點沿該第一轉向圓的圓周轉彎行進至該第一轉彎路徑終點端的角度。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之停車導引方法，更包括定義出該第一角度與該第一定值之該函數後，設定至少一邊界條件，其中，該邊界條件為一環境邊界或一障礙物邊界，且該邊界條件用以限縮該第一角度與該第一定值之數值範圍。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之停車導引方法，還包括設定該邊界條件後，利用該第一角度與該第一定值限縮後之數值計算出該停車路徑。
  9. 如申請專利範圍第5項所述之停車導引方法，更包括：當車輛行進至該第一轉向點、該第一轉彎路徑的該第一終點端、該第二轉向點、或是該第二轉彎路徑的該第二終點端時，判斷該車輛是否位於規劃之停車路徑，若該車輛非位於規劃之停車路徑時，修正該車輛的後續停車行經路線。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之停車導引方法，其中，所修正之該車輛的後續停車行經路線為該第一直線路徑至該第二轉彎路徑之間的路線，且根據所估測之該停車格與該車輛之間的相對位置計算且修正該車輛的後續停車行經路線。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之停車導引方法，其中，所修正之該車輛的後續停車行經路線為該停車格內路徑的路線，且根據該停車格之兩角點與該車輛之相對位置計算且修正該車輛的後續停車行經路線。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之停車導引方法，更包括取得該車輛的一航向角資訊，利用該航向角資訊估測停車格與該車輛之間的相對位置。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之停車導引方法，其中，於一影像顯示裝置標示出該停車路徑中的該第一直線路徑、第一轉彎路徑、第二直線路徑、第二轉彎路徑與停車格內路徑。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之停車導引方法，其中，該停車導引更包含：根據該停車路徑，提供該車輛於該第一直線路徑、第一轉彎路徑、第二直線路徑、第二轉彎路徑或停車格內路徑上建議執行之對應動作。
  15. 一種停車導引系統，包含：一停車空間資訊擷取單元，係使用影像辨識方式取得一停車格的複數角點位置資訊；以及一車載控制器，包括：一停車路徑規劃模組，根據該複數角點位置資訊，規劃一車輛之停車路徑；及一停車導引模組，根據該停車路徑，提供一停車導引。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之停車導引系統，還包括一航向角資訊擷取單元，用以取得該車輛的航向角資訊。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之停車導引系統，其中，該車載控制器更包括一路徑修正模組，用以修正該車輛的停車行經路線。
  18. 如申請專利範圍第15或16項所述之停車導引系統，其中，該車載控制器更包括一停車空間估測模組，用以估測該停車格與該車輛之間的相對位置。
  19. 如申請專利範圍第15項所述之停車導引系統，還包含一影像顯示裝置，用以顯示該停車路徑。
  20. 一種自動停車系統，包含：一停車空間資訊擷取單元，係使用影像辨識方式取得一停車格的複數角點位置資訊；以及一車載控制器，包括：一停車路徑規劃模組，根據該複數角點位置資訊，規劃一停車路徑；一停車導引模組，根據該停車路徑，提供一停車導引；及一停車致動控制模組，係根據該停車導引對車輛進行致動控制，以使該車輛完成停車動作。
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