一種自動(dòng)泊車過(guò)程中車身航向角的計(jì)算系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及自動(dòng)泊車技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種自動(dòng)泊車過(guò)程中車身航向角的計(jì)算 系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著汽車保有量的不斷增加，泊車難題越來(lái)越受到人們關(guān)注，自動(dòng)泊車系統(tǒng)的出 現(xiàn)解決了日益困擾車主的泊車難題。車身航向角檢測(cè)是自動(dòng)泊車系統(tǒng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，自 動(dòng)泊車系統(tǒng)中的智能算法都是依據(jù)汽車航向角來(lái)制定的，而現(xiàn)有自動(dòng)泊車系統(tǒng)的路徑規(guī)劃 都假定汽車初始航向角為0°，以此來(lái)制定泊車路徑中每一步的行駛距離，使汽車最終泊車 入位時(shí)車身平行于車位線，但在實(shí)際交通狀況下，由于駕駛員操縱、實(shí)際路況以及其他不可 預(yù)估因素均可能造成車身初始航向角不為0°，此時(shí)將對(duì)實(shí)際泊車效果產(chǎn)生較大影響。精確 的車身航向角計(jì)算不僅有助于駕駛員實(shí)時(shí)了解當(dāng)前的車身姿態(tài)情況，還能為自動(dòng)泊車系統(tǒng) 路徑規(guī)劃的庫(kù)內(nèi)調(diào)整階段提供準(zhǔn)確的車身航向角，改善泊車效果。
[0003] 現(xiàn)有自動(dòng)泊車系統(tǒng)中車身姿態(tài)檢測(cè)方法大多是依靠超聲波探測(cè)技術(shù)和機(jī)器視覺(jué) 技術(shù)，其中機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的應(yīng)用更為廣泛。超聲波探測(cè)器的應(yīng)用是在汽車尾部安裝2~4 個(gè)超聲波傳感器探測(cè)與后車距離，通過(guò)監(jiān)測(cè)幾個(gè)超聲波傳感器探測(cè)的探測(cè)距離是否相同來(lái) 判斷車身姿態(tài)，但超聲波探測(cè)器在應(yīng)用上存在著一些不足，尤其是超聲波的散射、反射問(wèn)題 比較嚴(yán)重，在汽車的前后端圓角處存在接收不到回波的現(xiàn)象；機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的應(yīng)用是通過(guò) 內(nèi)置算法結(jié)合汽車尾部的攝像頭來(lái)匹配車位線，以此調(diào)整車身姿態(tài)，但此方法只適用于垂 直泊車。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在不足，本發(fā)明提供了一種自動(dòng)泊車過(guò)程中車身航向角的計(jì)算 系統(tǒng)及方法，幫助駕駛員實(shí)時(shí)了解當(dāng)前的車身姿態(tài)情況，為自動(dòng)泊車系統(tǒng)路徑規(guī)劃的調(diào)整 階段提供準(zhǔn)確的車身航向角，改善泊車效果。
[0005] 本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的的。
[0006] -種自動(dòng)泊車過(guò)程中車身航向角的計(jì)算系統(tǒng)，包括傳感器模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、單 片機(jī)MCU、電源模塊以及顯示屏；
[0007] 所述電源模塊分別與傳感器模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、單片機(jī)MCU均相連，用于為傳感 器模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和單片機(jī)模塊提供電源；
[0008] 所述傳感器模塊包括超聲波傳感器、輪速傳感器和方向盤轉(zhuǎn)角傳感器，與數(shù)據(jù)處 理模塊連接，所述超聲波傳感器用于采集汽車與側(cè)方車位內(nèi)已停放車輛的距離信息；所述 輪速傳感器用于采集車輪的輪速脈沖信號(hào)；所述方向盤轉(zhuǎn)角傳感器用于采集汽車的方向盤 轉(zhuǎn)角信息；
[0009] 所述數(shù)據(jù)處理模塊連接單片機(jī)MCU，用于接收傳感器模塊傳送的信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲 波傳感器所采集距離信息的篩選、輪速傳感器所采集輪速脈沖信號(hào)的累加、方向盤轉(zhuǎn)角傳 感器所采集的方向盤轉(zhuǎn)角信息的轉(zhuǎn)換，并最終將有效信息傳送給單片機(jī)MCU ;
[0010] 所述單片機(jī)MCU連接顯示屏，用于接受數(shù)據(jù)處理模塊傳送的有效信息，計(jì)算得出 汽車的實(shí)時(shí)車身航向角，并輸出至顯示屏。
[0011] 進(jìn)一步的，所述超聲波傳感器為四個(gè)，且車身兩側(cè)各分布有兩個(gè)；所述輪速傳感器 為兩個(gè)，且安裝在主減速器上；所述方向盤轉(zhuǎn)角傳感器為一個(gè)，且安裝在方向盤下方的轉(zhuǎn)向 柱內(nèi)。
[0012] 進(jìn)一步的，分布于車身同側(cè)的所述兩個(gè)超聲波傳感器為相互間隔且布置高度相 同。
[0013] 一種自動(dòng)泊車過(guò)程中車身航向角的計(jì)算方法，包括如下步驟：
[0014] (1)尋庫(kù)階段，啟動(dòng)電源，汽車開(kāi)始尋庫(kù)，傳感器模塊中的超聲波傳感器在線采集 汽車與側(cè)方車位內(nèi)已停放車輛的距離信息，并將信息傳遞給數(shù)據(jù)處理模塊；
[0015] (2)數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)所采集到的距離信息進(jìn)行篩選，并將信息傳遞給單片機(jī)MCU ; 單片機(jī)MCU計(jì)算后得到尋庫(kù)過(guò)程中的車身航向角啊，并輸出在顯示屏上；
[0016] ⑶倒庫(kù)階段，輪速傳感器采集左后輪和右后輪的輪速脈沖信號(hào)，方向盤轉(zhuǎn)角傳感 器采集方向盤轉(zhuǎn)角信息；數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)輪速傳感器采集的輪速脈沖信息進(jìn)行累加，對(duì)方 向盤轉(zhuǎn)角傳感器采集的方向盤轉(zhuǎn)角信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并將信息傳遞給單片機(jī)MCU ;單片機(jī)MCU 計(jì)算后得到倒庫(kù)過(guò)程中的車身航向變化角吣：
[0017] (4)結(jié)合尋庫(kù)階段和倒庫(kù)階段車身航向角^^和明，可得出自動(dòng)泊車過(guò)程中的車身 航向角Φ，并將其輸出顯示在顯示屏上。
[0018] 進(jìn)一步的，所述步驟（2)中數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)所采集到的距離信息進(jìn)行篩選的過(guò)程 為：
[0019] 若k-bx|彡lm，則刪除該組數(shù)值；其中，（ax，b x)為車身同側(cè)的兩個(gè)超聲波傳感器 采集的本車與側(cè)方車位內(nèi)已停放車輛的一組距離信息。
[0020] 進(jìn)一步的，所述步驟（2)中尋庫(kù)過(guò)程的車身航向角4Pl計(jì)算過(guò)程為：將單片機(jī)MCU 接收數(shù)據(jù)處理模塊所傳送的距離信息（?, bj計(jì)算平均值后得到距離參數(shù)（av，bv)，其中，
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種自動(dòng)泊車過(guò)程中車身航向角的計(jì)算系統(tǒng)，其特征在于，包括傳感器模塊、數(shù)據(jù)處 理模塊、單片機(jī)MCU、電源模塊以及顯示屏； 所述電源模塊分別與傳感器模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、單片機(jī)MCU均相連，用于為傳感器模 塊、數(shù)據(jù)處理模塊和單片機(jī)模塊提供電源； 所述傳感器模塊包括超聲波傳感器、輪速傳感器和方向盤轉(zhuǎn)角傳感器，與數(shù)據(jù)處理模 塊連接，所述超聲波傳感器用于采集汽車與側(cè)方車位內(nèi)已停放車輛的距離信息；所述輪速 傳感器用于采集車輪的輪速脈沖信號(hào)；所述方向盤轉(zhuǎn)角傳感器用于采集汽車的方向盤轉(zhuǎn)角 信息； 所述數(shù)據(jù)處理模塊連接單片機(jī)MCU，用于接收傳感器模塊傳送的信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲波傳 感器所采集距離信息的篩選、輪速傳感器所采集輪速脈沖信號(hào)的累加、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器 所采集的方向盤轉(zhuǎn)角信息的轉(zhuǎn)換，并最終將有效信息傳送給單片機(jī)MCU; 所述單片機(jī)MCU連接顯示屏，用于接受數(shù)據(jù)處理模塊傳送的有效信息，計(jì)算得出汽車 的實(shí)時(shí)車身航向角，并輸出至顯示屏。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種自動(dòng)泊車過(guò)程中車身航向角的計(jì)算系統(tǒng)，其特征在干， 所述超聲波傳感器為四個(gè)，且車身兩側(cè)各分布有兩個(gè)；所述輪速傳感器為兩個(gè)，且安裝在主 減速器上；所述方向盤轉(zhuǎn)角傳感器為ー個(gè)，且安裝在方向盤下方的轉(zhuǎn)向柱內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的ー種自動(dòng)泊車過(guò)程中車身航向角的計(jì)算系統(tǒng)，其特征在 于，分布于車身同側(cè)的所述兩個(gè)超聲波傳感器為相互間隔且布置高度相同。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種自動(dòng)泊車過(guò)程中車身航向角的計(jì)算系統(tǒng)，其特征在干， 所述單片機(jī)MCU采用英飛凌公司的增強(qiáng)型單片機(jī)XC866。
5. -種自動(dòng)泊車過(guò)程中車身航向角的計(jì)算方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 尋庫(kù)階段，啟動(dòng)電源，汽車開(kāi)始尋庫(kù)，傳感器模塊中的超聲波傳感器在線采集汽車 與側(cè)方車位內(nèi)已停放車輛的距離信息，并將信息傳遞給數(shù)據(jù)處理模塊； (2) 數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)所采集到的距離信息進(jìn)行篩選，并將信息傳遞給單片機(jī)MCU;單片 機(jī)MCU計(jì)算后得到尋庫(kù)過(guò)程中的車身航向角％，并輸出在顯示屏上； (3) 倒庫(kù)階段，輪速傳感器采集左后輪和右后輪的輪速脈沖信號(hào)，方向盤轉(zhuǎn)角傳感器采 集方向盤轉(zhuǎn)角信息；數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)輪速傳感器采集的輪速脈沖信息進(jìn)行累加，對(duì)方向盤 轉(zhuǎn)角傳感器采集的方向盤轉(zhuǎn)角信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并將信息傳遞給單片機(jī)MCU;單片機(jī)MCU計(jì)算 后得到倒庫(kù)過(guò)程中的車身航向變化角明； (4) 結(jié)合尋庫(kù)階段和倒庫(kù)階段車身航向角4Pi和(62，可得出自動(dòng)泊車過(guò)程中的車身航向 角1P，并將其輸出顯示在顯示屏上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的ー種自動(dòng)泊車過(guò)程中車身航向角的計(jì)算方法，其特征在干， 所述步驟（2)中數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)所采集到的距離信息進(jìn)行篩選的過(guò)程為： 若|ax_bx|彡lm，則刪除該組數(shù)值；其中，（ax，bx)為車身同側(cè)的兩個(gè)超聲波傳感器采集 的本車與側(cè)方車位內(nèi)已停放車輛的一組距離信息。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的ー種自動(dòng)泊車過(guò)程中車身航向角的計(jì)算方法，其特征 在于，所述步驟⑵中尋庫(kù)過(guò)程的車身航向角％.計(jì)算過(guò)程為：將單片機(jī)MCU接收數(shù) 據(jù)處理模塊所傳送的距離信息（a。bj計(jì)算平均值后得到距離參數(shù)（av，bv)，其中，
其中S為車身同側(cè)的兩個(gè) 超聲波傳感器的相隔距離。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的ー種自動(dòng)泊車過(guò)程中車身航向角的計(jì)算方法，其特征在干， 所述步驟（3)中倒庫(kù)階段的車身航向角，計(jì)算過(guò)程為： 設(shè)汽車倒庫(kù)階段每隔時(shí)間t汽車航向角變化Aめ，汽車運(yùn)動(dòng)距離為1，數(shù)據(jù)處理模塊利 用汽車的固有轉(zhuǎn)向比K將方向盤轉(zhuǎn)角傳感器測(cè)到的方向盤轉(zhuǎn)角0」轉(zhuǎn)換為車輪轉(zhuǎn)角小」，
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的ー種自動(dòng)泊車過(guò)程中車身航向角的計(jì)算方法，其特征在干， 所述步驟（4)中自動(dòng)泊車過(guò)程中的車身航向角P= % +奶。
【專利摘要】本發(fā)明涉及自動(dòng)泊車技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種自動(dòng)泊車過(guò)程中車身航向角的計(jì)算系統(tǒng)及方法，包括傳感器模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、單片機(jī)MCU、電源模塊以及顯示屏；電源模塊分別與傳感器模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、單片機(jī)MCU均相連，用于為其他各模塊提供電源；傳感器模塊與數(shù)據(jù)處理模塊連接，用于采集信息，并將距離信息傳送給數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊連接單片機(jī)MCU，用于處理傳感器模塊傳送的信息，并最終將有效信息傳送給單片機(jī)MCU；單片機(jī)MCU計(jì)算得出汽車的實(shí)時(shí)車身航向角，并輸出至顯示屏。該計(jì)算處理過(guò)程簡(jiǎn)潔，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，能夠有效提高車身航向角的檢測(cè)精度，可有效幫助駕駛員了解當(dāng)前車身姿態(tài)情況，以更好的利于泊車，改善泊車效果。
【IPC分類】B62D15-02, B60Q9-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104627068
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510040619
【發(fā)明人】李臣旭, 江浩斌, 馬世典, 吳狄, 沈崢楠
【申請(qǐng)人】江蘇大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2015年1月27日