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CN107521493A - 一种自动泊车系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动泊车系统,包括硬件系统和软件系统;包含基于超声波测距基本原理、融合摄像头信息的软硬件系统,采用了自主研发的超声波数据处理方法、图像处理方法及信息融合方法,得到车辆当前位置、目标位置(即泊车车位)以及周围的环境参数,通过语音提示、颜色警示等方式,提醒驾驶员注意车辆周围环境情况,同时规划出泊车路径,将车辆自动泊车入位。它使驾驶员在泊车时不用再各个方向进行观望,消除安全隐患,使车辆驾驶变得更安全、更便捷、更智能。

Description

一种自动泊车系统
技术领域
本发明属于智能交通领域,涉及一种自动泊车系统,尤其适用于融合摄像头的超声波传感器自动泊车系统。
背景技术
随着社会的发展,汽车的数量不断增多,由泊车造成的交通事故也日益增多,已成为一个不争的事实。因此人们对汽车操纵的便捷性提出了更高的要求,希望有种装置能够解决汽车泊车给人们带来的不便,消除驾驶中的不安全因素。自动泊车系统可以解决以上困难,它提高了车辆的智能化水平和安全性,降低司机泊车的难度,提高驾驶员的安全性和驾驶舒适度。
目前,自动泊车系统获得的障碍物数据信息主要来自毫米波装置、激光装置、红外装置、超声波装置、机器视觉设备等。其中,相比于其他方法,超声波具有穿透力强、衰减小、反射能力强,对光照、色彩、电磁场不敏感、不易受恶劣天气影响、测距原理简单、测距精度高、成本低等特点,但是超声波在识别障碍物的个数、位置、形状等方面并未有明显优势;机器视觉凭借摄像头和显示屏的结合可以非常直观地为驾驶员显示车辆周围杂物的个数、相对位置及其形状,但单目/双目视觉测距算法所达到的测距精度并不能满足自动泊车系统的需要。因此,如果采用采用超声波传感器与摄像头相融合的方法,可以更加有效的提高自动泊车的安全性和准确度。
发明内容
要解决的技术问题:针对上述问题本发明提供了一种自动泊车系统,包含基于超声波测距基本原理、融合摄像头信息的软硬件系统,采用了自主研发的超声波数据处理方法、图像处理方法及信息融合方法,得到车辆当前位置、目标位置(即泊车车位)以及周围的环境参数,通过语音提示、颜色警示等方式,提醒驾驶员注意车辆周围环境情况,同时规划出泊车路径,将车辆自动泊车入位。它使驾驶员在泊车时不用再各个方向进行观望,消除安全隐患,使车辆驾驶变得更安全、更便捷、更智能。
技术方案:为了解决上述问题,本发明公开了一种自动泊车系统,包括硬件系统和软件系统,硬件系统包括超声波传感器装置、摄像头装置、DSP处理系统、车辆控制装置、预警装置、显示屏装置和通信装置;
所述的超声波传感器装置为车前、后保险杠处各安装的4个超声波传感器,共8个超声波传感器,用以实时获取车辆周围障碍物的距离信息;
所述的摄像头装置为在汽车前方顶部安装1个摄像头,用以实时获取车辆周边的视频/图像信息;
所述的DSP处理系统用于对超声波传感器采集到的波形数据和摄像头采集到的图像信息进行处理分析及信息融合,根据结果进行预警并进行泊车路径规划和跟踪;
所述的车辆控制装置用于依据指令作出汽车的行驶操控;
所述的预警装置包含带有语音功能的蜂鸣器以及显示屏,其预警方式包括语音预警和颜色预警;
所述的显示屏装置利用自动泊车系统的显示屏幕,实时显示车辆参数信息、车辆周围的障碍物信息、泊车位信息、泊车规划路径的数据及画面;当车辆上已经安装有显示屏幕时,也可以直接使用车辆上原有的屏幕;
所述的通信装置采用CAN总线连接的通信方式使自动泊车系统与车辆进行数据传输;
优选的,所述的汽车的行驶操控包括角度、方向或动力支援方面的行驶操控。
本发明中的自动泊车系统,软件系统包括自检模块、超声波数据采集模块、摄像头数据采集模块、超声波信号处理模块、视频/图像数据处理模块、信息融合模块、路径规划及跟踪模块、车辆控制模块、报警模块、显示模块、数据库模块和通信模块;其中:
自检模块在系统开机即进行自检,在开始各项工作前,首先监测系统各个模块是否可以开始正常工作,以提高系统的可靠性;
超声波数据采集模块采集到的是超声波在空气中从发射器开始发射超声波到接收器接收到反射的回波所经历的时间,通过硬件系统中的超声波传感器装置得到;
摄像头数据采集模块采集车辆周边的视频/图像信息;
超声波信号处理模块采用时间法作为超声波测距算法,根据各个探头之间的安装位置关系,对多个超声波传感器探头得到的信息进行融合;
视频/图像数据处理模块实现在复杂背景下识别不同种类障碍物的算法,包括车辆检测及行人检测的算法;
信息融合模块用于对超声波传感器采集到的波形数据和摄像头采集到的图像信息进行处理分析及信息融合;
路径规划及跟踪模块根据信息融合结果规划车辆从当前位置到目标位置的最佳路径,并进行路径跟踪;
车辆控制模块依据当前的车辆状态和规划的泊车路径,计算出泊车时所需的角度、方向、动力情况信息,并与整车一起执行泊车自动入位;
预警模块获得车辆周围障碍物的类别、方位、距离信息后,根据分级预警策略和车辆状态信息实现复合预警,预警方式包括语音预警和颜色预警;不同情况有相应的语音播报方式,同时在显示屏上也以不同的颜色区域来标记不同位置障碍物的距离范围;
显示模块利用自动泊车系统的显示屏幕,实时显示车辆参数信息、车辆周围的障碍物信息、泊车位信息、泊车规划路径的数据及画面;
数据库模块包含车辆数据库、行人数据库;
通信模块根据车载CAN通信协议,通过CAN总线使自动泊车系统与车辆进行数据传输。
优选的,所述的自检模块的监测对象包括电源电压是否正常、传感器是否有异常状况、摄像头是否有异常状况、语音报警装置是否有异常状况、自动泊车系统与车辆的通讯状况是否正常、显示屏是否可以正常显示,共六块内容;
优选的,所述的信息融合模块处理分析及信息融合为:在由超声波传感器得到障碍物的距离信息、由摄像头得到障碍物数量和位置信息后,通过数据信息比对,删除无效障碍物及其信息,保留有效障碍物及其信息;通过坐标系转换,将障碍物距离信息对应至相应的障碍物,就得到了障碍物相对于车辆的精确位置及距离信息,同时得到泊车车位信息;将障碍物的位置及距离信息作为视频图像信息的一部分显示在显示屏上。
有益效果:与现有技术相比,本发明具有以下优势:
1.现有的泊车辅助系统大都基于某一种测距传感器测量到的最近的障碍物距离信息来对驾驶员进行泊车辅助,并不能告知驾驶员障碍物的数量、方位甚至形状类别等。本发明通过信息融合方法将超声波传感器数据和视频/图像数据信息结合起来,提供一种融合摄像头的超声波传感器自动泊车系统。
2.本发明提出了一种超声波传感器数据及视频/图像数据的信息融合算法,使超声波传感器和图像处理的优缺点互为补充,得到更加精确的障碍物信息(数量、方位、距离等)和泊车车位信息,并直观地显示在屏幕上。更重要的是,它使泊车路径规划更加精准,提高了自动泊车系统的泊车成功率。
3.本发明制定了障碍物距离的分级预警策略,并根据车辆速度实现复合预警,亦可依据驾驶人/客户的要求实现多种预警手段的选择和组合。
4.本发明中的自动泊车系统适用于所有车辆,可以安装在私家车上,也适用于客车、货车等。该系统的普及应用对保障驾驶人、乘员及车载货物的安全,大幅降低我国由泊车引发的交通事故的发生率,具有重大的现实意义,与此同时将会产生巨大的社会效益和经济效益。
附图说明
图1为本发明中自动泊车系统的结构框图;
图2为本发明中自动泊车系统的工作流程图;
图3为本发明中超声波信息与摄像头信息融合方法的示意图。
具体实施方式
实施例1
一种自动泊车系统,包括硬件系统和软件系统,硬件系统包括超声波传感器装置、摄像头装置、DSP处理系统、车辆控制装置、预警装置、显示屏装置和通信装置;
所述的超声波传感器装置为车前、后保险杠处各安装的4个超声波传感器,共8个超声波传感器,用以实时获取车辆周围障碍物的距离信息;
所述的摄像头装置为在汽车前方顶部安装1个摄像头,用以实时获取车辆周边的视频/图像信息;
所述的DSP处理系统用于对超声波传感器采集到的波形数据和摄像头采集到的图像信息进行处理分析及信息融合,根据结果进行预警并进行泊车路径规划和跟踪;
所述的车辆控制装置用于依据指令作出汽车的行驶操控;
所述的预警装置包含带有语音功能的蜂鸣器以及显示屏,其预警方式包括语音预警和颜色预警;
所述的显示屏装置利用自动泊车系统的显示屏幕,实时显示车辆参数信息、车辆周围的障碍物信息、泊车位信息、泊车规划路径的数据及画面;当车辆上已经安装有显示屏幕时,也可以直接使用车辆上原有的屏幕;
所述的通信装置采用CAN总线连接的通信方式使自动泊车系统与车辆进行数据传输;
所述的汽车的行驶操控包括角度、方向或动力支援方面的行驶操控;
本发明中的自动泊车系统,软件系统包括自检模块、超声波数据采集模块、摄像头数据采集模块、超声波信号处理模块、视频/图像数据处理模块、信息融合模块、路径规划及跟踪模块、车辆控制模块、报警模块、显示模块、数据库模块和通信模块;其中:
自检模块在系统开机即进行自检,在开始各项工作前,首先监测系统各个模块是否可以开始正常工作,以提高系统的可靠性;
超声波数据采集模块采集到的是超声波在空气中从发射器开始发射超声波到接收器接收到反射的回波所经历的时间,通过硬件系统中的超声波传感器装置得到;
摄像头数据采集模块采集车辆周边的视频/图像信息;
超声波信号处理模块采用时间法作为超声波测距算法,根据各个探头之间的安装位置关系,对多个超声波传感器探头得到的信息进行融合;
视频/图像数据处理模块实现在复杂背景下识别不同种类障碍物的算法,包括车辆检测及行人检测的算法;
信息融合模块用于对超声波传感器采集到的波形数据和摄像头采集到的图像信息进行处理分析及信息融合;
路径规划及跟踪模块根据信息融合结果规划车辆从当前位置到目标位置的最佳路径,并进行路径跟踪;
车辆控制模块依据当前的车辆状态和规划的泊车路径,计算出泊车时所需的角度、方向、动力情况信息,并与整车一起执行泊车自动入位;
预警模块获得车辆周围障碍物的类别、方位、距离信息后,根据分级预警策略和车辆状态信息实现复合预警,预警方式包括语音预警和颜色预警;不同情况有相应的语音播报方式,同时在显示屏上也以不同的颜色区域来标记不同位置障碍物的距离范围;
显示模块利用自动泊车系统的显示屏幕,实时显示车辆参数信息、车辆周围的障碍物信息、泊车位信息、泊车规划路径的数据及画面;
数据库模块包含车辆数据库、行人数据库;
通信模块根据车载CAN通信协议,通过CAN总线使自动泊车系统与车辆进行数据传输。
优选的,所述的自检模块的监测对象包括电源电压是否正常、传感器是否有异常状况、摄像头是否有异常状况、语音报警装置是否有异常状况、自动泊车系统与车辆的通讯状况是否正常、显示屏是否可以正常显示,共六块内容;
所述的信息融合模块处理分析及信息融合为:在由超声波传感器得到障碍物的距离信息、由摄像头得到障碍物数量和位置信息后,通过数据信息比对,删除无效障碍物及其信息,保留有效障碍物及其信息;通过坐标系转换,将障碍物距离信息对应至相应的障碍物,就得到了障碍物相对于车辆的精确位置及距离信息,同时得到泊车车位信息;将障碍物的位置及距离信息作为视频图像信息的一部分显示在显示屏上。
下面结合附图,给出本发明自动泊车系统的工作流程。
1.收集不同型号、不同颜色、不同角度的车辆图像或照片,进行图像预处理后构建训练数据库,训练车辆分类器;收集不同年龄型号、不同性别、不同姿势的行人图像或照片,进行图像预处理后构建训练数据库,训练行人分类器;
2.按照正确方式安装车载自动泊车系统;
3.设定当车速低于15km/h时,泊车辅助系统处于工作状态;
4.自动泊车系统找到空闲的泊车位后,会发出语音提示;
5.自动泊车系统会通过传感器和摄像头信息融合方法获得车辆周围障碍物的数量、方位、距离等信息,得到障碍物信息后,结合车辆当前位置和目标位置,规划出最佳的泊车路径;
6.点击显示屏上的“泊车开始”按钮,自动泊车系统的车辆控制模块控制车辆开始动作,直至成功入泊车位。

Claims (4)

1.一种自动泊车系统,包括硬件系统和软件系统,硬件系统包括超声波传感器装置、摄像头装置、DSP处理系统、车辆控制装置、预警装置、显示屏装置和通信装置,软件系统包括自检模块、超声波数据采集模块、摄像头数据采集模块、超声波信号处理模块、视频/图像数据处理模块、信息融合模块、路径规划及跟踪模块、车辆控制模块、报警模块、显示模块、数据库模块和通信模块;其特征在于:所述的超声波传感器装置为车前、后保险杠处各安装的4个超声波传感器,共8个超声波传感器,用以实时获取车辆周围障碍物的距离信息;
所述的摄像头装置为在汽车前方顶部安装1个摄像头,用以实时获取车辆周边的视频/图像信息;
所述的DSP处理系统用于对超声波传感器采集到的波形数据和摄像头采集到的图像信息进行处理分析及信息融合,根据结果进行预警并进行泊车路径规划和跟踪;
所述的车辆控制装置用于依据指令作出汽车的行驶操控;
所述的预警装置包含带有语音功能的蜂鸣器以及显示屏,其预警方式包括语音预警和颜色预警;
所述的显示屏装置利用自动泊车系统的显示屏幕,实时显示车辆参数信息、车辆周围的障碍物信息、泊车位信息、泊车规划路径的数据及画面;当车辆上已经安装有显示屏幕时,也可以直接使用车辆上原有的屏幕;
所述的通信装置采用CAN总线连接的通信方式使自动泊车系统与车辆进行数据传输;
所述的自检模块在系统开机即进行自检,在开始各项工作前,首先监测系统各个模块是否可以开始正常工作,以提高系统的可靠性;
所述的超声波数据采集模块采集到的是超声波在空气中从发射器开始发射超声波到接收器接收到反射的回波所经历的时间,通过硬件系统中的超声波传感器装置得到;
所述的摄像头数据采集模块采集车辆周边的视频/图像信息;
所述的超声波信号处理模块采用时间法作为超声波测距算法,根据各个探头之间的安装位置关系,对多个超声波传感器探头得到的信息进行融合;
所述的视频/图像数据处理模块实现在复杂背景下识别不同种类障碍物的算法,包括车辆检测及行人检测的算法;
所述的信息融合模块用于对超声波传感器采集到的波形数据和摄像头采集到的图像信息进行处理分析及信息融合;
所述的路径规划及跟踪模块根据信息融合结果规划车辆从当前位置到目标位置的最佳路径,并进行路径跟踪;
所述的车辆控制模块依据当前的车辆状态和规划的泊车路径,计算出泊车时所需的角度、方向、动力情况信息,并与整车一起执行泊车自动入位;
所述的预警模块获得车辆周围障碍物的类别、方位、距离信息后,根据分级预警策略和车辆状态信息实现复合预警,预警方式包括语音预警和颜色预警;不同情况有相应的语音播报方式,同时在显示屏上也以不同的颜色区域来标记不同位置障碍物的距离范围;
所述的显示模块利用自动泊车系统的显示屏幕,实时显示车辆参数信息、车辆周围的障碍物信息、泊车位信息、泊车规划路径的数据及画面;
所述的数据库模块包含车辆数据库、行人数据库;
所述的通信模块根据车载CAN通信协议,通过CAN总线使自动泊车系统与车辆进行数据传输。
2.根据权利要求1所述的一种自动泊车系统,其特征在于所述的汽车的行驶操控包括角度、方向或动力支援方面的行驶操控。
3.根据权利要求1所述的一种自动泊车系统,其特征在于所述的自检模块的监测对象包括电源电压是否正常、传感器是否有异常状况、摄像头是否有异常状况、语音报警装置是否有异常状况、自动泊车系统与车辆的通讯状况是否正常、显示屏是否可以正常显示,共六块内容。
4.根据权利要求1所述的一种自动泊车系统,其特征在于所述的信息融合模块处理分析及信息融合方法为:在由超声波传感器得到障碍物的距离信息、由摄像头得到障碍物数量和位置信息后,通过数据信息比对,删除无效障碍物及其信息,保留有效障碍物及其信息;通过坐标系转换,将障碍物距离信息对应至相应的障碍物,就得到了障碍物相对于车辆的精确位置及距离信息,同时得到泊车车位信息;将障碍物的位置及距离信息作为视频图像信息的一部分显示在显示屏上。
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