[发明专利]一种无线自动泊车系统及方法

权利要求书

1.一种无线自动泊车系统，其特征在于包括环境感知系统、基站和车辆控制系统；所述环境感知系统安装在停车场内，包括摄像头、图像处理模块、信息处理模块、路径规划模块和存储模块；其中，摄像头用于拍摄车库图像，输出端与图像处理模块相连；图像处理模块输入端与摄像头相连，输出端与路径规划模块和存储模块相连，用于从停车区域图像中提取待泊车辆的第一部分状态信息并发送给路径规划模块和存储模块，同时将整个泊车过程中摄像头拍摄的图像发送到存储模块；信息处理模块与基站双向相连，输出端与路径规划模块和存储模块相连，用于接收基站发来的待泊车辆第二部分状态信息，制定控制策略，并将车辆第二部分状态信息及控制策略发送到存储模块；路径规划模块与存储模块双向连接，输出端与基站相连，用于根据车辆安全外框、车辆第一部分状态信息、车辆第二部分状态信息和停车区域环境信息进行路径规划，根据规划的路径得出最佳泊车方案并发送存储模块，同时通过基站和无线通信模块发送给车辆控制器；存储模块用于存储停车区域环境信息、泊车过程中图像处理模块发送过来的信息、路径规划模块发送过来的信息和信息处理模块发送过来的信息；所述基站安装在停车场内，用于环境感知系统和车辆控制系统之间的通信，基站与环境感知系统通过数据线连接，基站与车辆控制系统无线连接；所述车辆控制系统安装在汽车上，包括车辆控制器、传感器模块、无线通信模块和显示屏；其中，无线通信模块用于实现车辆控制器和基站之间的无线通信；显示屏用于显示泊车过程中的提示信息；传感器模块包含轮速传感器和方向盘转角传感器，轮速传感器用于采集车速，方向盘转角传感器用于采集方向盘转角；车辆控制器包含数据处理单元和控制单元，数据处理单元用于处理来自于传感器模块的轮速和前轮转角信息，并通过无线通信模块发送给基站，控制单元用于根据环境感知系统发来的轮速和前轮转角控制信息，控制车辆完成泊车；

所述待泊车辆的第一部分状态信息包括车身上的二维码、位置和航向角；所述待泊车辆的第二部分状态信息包括轮速、前轮转角、轴距、车身外框几何尺寸、车身上的二维码和驾驶员的命令；所述控制策略包括是否允许泊车、是否允许路径规划模块规划路径和是否允许路径规划模块对车辆进行接管；所述车辆安全外框是在车身外框几何尺寸的基础上，向外扩大一个安全距离建立的区域；所述停车区域环境信息是预先设定的停车区域的障碍物和停车位对应的坐标范围；

所述无线自动泊车系统基于以下方法实现：

1)初始化无线自动泊车系统，包括如下步骤：

1.1)标定停车区域，安装摄像头，其中摄像头的拍摄范围要覆盖停车区域；

1.2)在停车区域内以停车区域中心为坐标原点建立世界坐标系，标定摄像机拍摄到的图像的每一个像素点对应的实际坐标；

1.3)标定停车区域环境信息，采集停车区域内的所有障碍物及停车位对应的实际坐标范围，并保存在存储模块中；

1.4)在车身上画两个二维码，第一个二维码在汽车前轴中心正上方，第二个二维码在汽车后轴中心正上方，用于图像处理模块识别汽车并确定汽车的位置和航向角；

2)准备泊车，驾驶员将车开到停车区域，按下车内自动泊车开关，车辆控制系统将车辆状态信息发送给环境感知系统并向环境感知系统发送泊车请求信号；

3)环境感知系统判断是否有空的停车位，如有空的停车位转步骤4)，否则，拒绝泊车请求；

4)识别待泊车辆，利用信息处理模块接收的待泊车辆二维码与图像处理模块提取的待泊车辆二维码进行匹配，若匹配成功转步骤5)，否则拒绝泊车请求；

5)路径规划，包括如下步骤：

5.1)环境感知系统在车身外框几何尺寸的基础上，向外扩大一个安全距离建立车辆安全外框；安全外框用于限制车辆在行驶过程中与障碍物距离；

5.2)环境感知系统根据车身安全外框范围对应的坐标、车辆航向角、停车区域内的障碍物和其他待泊车辆信息为车辆寻找最佳泊车位，进行路径规划，并进一步制定泊车方案；

6)接管车辆，环境感知系统向汽车向车辆发送接管请求；

7)驾驶员同意接管，转下一步，否则转步骤9)；

8)环境感知系统控制车辆进行泊车，在泊车过程中，车辆实时向环境感知系统发送轮速和前轮转角，以便于环境感知系统实时修正控制误差；

9)泊车结束，车辆停入车位后，环境感知系统向汽车发送泊车完成信号，驾驶员确认泊车完成，车辆切断与中央处理系统的通信。