本發(fā)明涉及無人駕駛技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多傳感器組合式的自動泊車車位引導(dǎo)方法。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展以及城市化速度的加快，城市的車輛飽有率越來越高，城市停車困難的問題已經(jīng)日益嚴重，影響著城市的發(fā)展和人們的生活。

自動泊車停車場在國內(nèi)一些一線城市已經(jīng)有部署，如cn103247191a公開的一種停車場車位引導(dǎo)方法及其設(shè)備，包括與電腦系統(tǒng)相連的車位探測裝置、電子顯示屏、數(shù)據(jù)濾波單元、控制單元，電腦系統(tǒng)，停車場的每個車位設(shè)置有與停車場電腦系統(tǒng)相連的車位探測裝置，每個車位探測裝置向電腦系統(tǒng)傳輸該車位是否泊車的實時狀態(tài)，與電腦系統(tǒng)相連的電子顯示屏顯示各個車位是否泊車的實時狀態(tài)，提供給車主方便泊車，該方法解決了停車場車位引導(dǎo)問題。再如cn104732803a公開的一種泊車系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括車位監(jiān)測系統(tǒng)、車位協(xié)調(diào)系統(tǒng)、自助引導(dǎo)系統(tǒng)，車位監(jiān)測系統(tǒng)實時監(jiān)測停車場內(nèi)的車位使用情況并將信息發(fā)送到車位協(xié)調(diào)系統(tǒng)中進行匯總分析，根據(jù)當(dāng)前車位的使用情況向泊車者分配車位，利用自助引導(dǎo)系統(tǒng)引導(dǎo)泊車者到分配的車位泊車，當(dāng)泊車者需要取車時，自助引導(dǎo)系統(tǒng)根據(jù)分配的車位引導(dǎo)泊車者取車，同時提供離場引導(dǎo)，在車輛到達出口后，自助引導(dǎo)系統(tǒng)根據(jù)車位使用時間計算費用，引導(dǎo)泊車者在出口付費；該系統(tǒng)可以使車輛駕駛者自助完成泊車、取車、付費一體化的服務(wù)。

自動泊車停車場緩解了停車困難的問題，提高了停車的效率，但是大部分自動泊車停車場進行的自動泊車，都是通過大型的升降牽拉設(shè)備進行的，成本高、占地大、維護費用高，不適合廣泛、大量部署。其他的關(guān)于自動泊車停車場車位引導(dǎo)技術(shù)，如cn102810260b公開了一種停車場車位引導(dǎo)管理系統(tǒng)及方法，包括信息查詢管理單元、數(shù)據(jù)處理單元、至少一個中央控制單元以及區(qū)域管理單元，信息查詢管理單元與中央控制單元通過互聯(lián)網(wǎng)連接，數(shù)據(jù)處理單元與中央控制單元連接，區(qū)域管理單元包括至少一個與中央控制單元相連的節(jié)點控制器，以及至少一個與節(jié)點控制器相連的車輛定位裝置、泊車引導(dǎo)裝置、車位指引裝置和車位探測器，可以實現(xiàn)完全智能化的無人值守的停車場車位引導(dǎo)管理。另外，地下車庫通常無gps信號或gps信號較弱，無法利用gps導(dǎo)航實現(xiàn)無人自動泊車。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決自動泊車停車場在現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種多傳感器組合式的自動泊車車位引導(dǎo)方法，解決停車場車位的精確定位和自動泊車平臺的準(zhǔn)確引導(dǎo)，提高自動泊車的準(zhǔn)確性以及效率。采用本發(fā)明的多傳感器組合式的自動泊車車位引導(dǎo)方法及裝置進行無人自動泊車車位引導(dǎo)，可降低無人自動泊車停車場的建設(shè)成本。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

本發(fā)明公開了一種多傳感器組合式自動泊車車位引導(dǎo)方法，該方法包括如下步驟：

步驟1，搭建自動泊車云臺和上位機控制系統(tǒng)；

步驟2，在地面鋪設(shè)磁導(dǎo)線，通過軌跡控制系統(tǒng)定位出可泊車的空車位，從而定位出通向泊車車位的磁導(dǎo)線；

步驟3，自動泊車云臺獲取多種傳感器信息并通過獲取的多種傳感器信息對通向泊車車位的磁導(dǎo)線進行精確巡線，實現(xiàn)多傳感器組合式的無人自動泊車車位引導(dǎo)，從而實現(xiàn)無人駕駛自動泊車。

優(yōu)選的是，所述步驟1中的自動泊車云臺包括mcu控制器及編碼器、電磁傳感器、陀螺儀、加速度計；所述mcu控制器通過電磁傳感器采集當(dāng)前的電磁信號，通過陀螺儀獲取當(dāng)前的角度信息，通過加速度計獲取當(dāng)前的加速度信息，通過編碼器獲取當(dāng)前的速度信息，將控制信號發(fā)送至執(zhí)行機構(gòu)，還進行無線通信及人機交互的雙向數(shù)據(jù)傳輸；所述自動泊車云臺通過安裝編碼器、電磁傳感器、陀螺儀、加速度計以獲取速度、電磁輸出、空間定位、加速度的多種傳感器信息，對通向泊車車位的磁導(dǎo)線進行精確巡線。

在上述任一技術(shù)方案中優(yōu)選的是，所述步驟1中的上位機控制系統(tǒng)包括pc機；所述上位機控制系統(tǒng)用于實現(xiàn)車位占用檢測與相應(yīng)繼電器控制，以及與自動泊車云臺上mcu控制器的通信。

在上述任一技術(shù)方案中優(yōu)選的是，所述步驟2中的定位空車位和巡線的磁導(dǎo)線具體包括：將車位順時針編號并進行磁導(dǎo)線鋪設(shè)，磁導(dǎo)線中通有20khz/100ma的交流電，軌跡控制系統(tǒng)檢測車位占用情況，通過繼電器控制每一個車位的磁導(dǎo)線的通斷，由此實現(xiàn)相應(yīng)編號的車位的選擇，從而也定位出自動泊車云臺要巡線的磁導(dǎo)線。

在上述任一技術(shù)方案中優(yōu)選的是，所述步驟3具體包括：

s31、計算自動泊車云臺偏離磁導(dǎo)線的相對位置；

s32、計算自動泊車云臺偏移角度以及當(dāng)前的偏移距離；

s33、計算偏移量；

s34、計算轉(zhuǎn)角控制量，并發(fā)送給泊車云臺的執(zhí)行系統(tǒng)，以實現(xiàn)泊車云臺無人駕駛自動糾偏，使之沿既定的電磁導(dǎo)線精確的自動循跡。

在上述任一技術(shù)方案中優(yōu)選的是，所述s31的計算自動泊車云臺偏離磁導(dǎo)線的相對位置包括：通過傳感器支架將電磁傳感器架設(shè)在平行于車體前端、距離泊車云臺車體前端x米的位置，電磁傳感器距離地面的高度為h，mcu控制器通過adc模塊采集各個電磁傳感器的磁感應(yīng)強度，對左右兩邊傳感器的磁感應(yīng)強度值進行加權(quán)，然后進行歸一化處理為自動泊車云臺偏離磁導(dǎo)線的相對位置，以此計算出當(dāng)前自動泊車云臺偏離磁導(dǎo)線的相對位置。

在上述任一技術(shù)方案中優(yōu)選的是，所述對左右兩邊傳感器的磁感應(yīng)強度值進行加權(quán)具體包括：

分別為左側(cè)各電磁傳感器磁感應(yīng)強度的加權(quán)系數(shù)；

分別為右側(cè)各電磁傳感器磁感應(yīng)強度的加權(quán)系數(shù)；

分別為左側(cè)各電磁傳感器磁感應(yīng)強度；

分別為右側(cè)各電磁傳感器磁感應(yīng)強度；

為左側(cè)電磁傳感器磁感應(yīng)強度加權(quán)計算值；

為右側(cè)電磁傳感器磁感應(yīng)強度加權(quán)計算值。

在上述任一技術(shù)方案中優(yōu)選的是，所述s32的計算自動泊車云臺偏移角度以及當(dāng)前的偏移距離包括：通過自動泊車云臺上的陀螺儀和加速度計獲取當(dāng)前偏移磁導(dǎo)線的角度α，傳感器支架的長度x為已知，計算出偏移距離d。

在上述任一技術(shù)方案中優(yōu)選的是，所述s33的計算偏移量包括：error為當(dāng)前的偏移量，a、b、k為控制系數(shù)，pos為當(dāng)前偏離磁導(dǎo)線的位置，d為偏移距離，v為當(dāng)前的速度。

在上述任一技術(shù)方案中優(yōu)選的是，所述s34計算轉(zhuǎn)角控制量并發(fā)送給泊車云臺的執(zhí)行機構(gòu)來實現(xiàn)沿既定電磁導(dǎo)線精確自動循跡包括：使用pid算法得到自動泊車云臺的轉(zhuǎn)角控制量，發(fā)送給自動泊車云臺的mcu控制器，以實現(xiàn)泊車云臺無人駕駛自動糾偏，使之沿既定的電磁導(dǎo)線精確的自動循跡。

在上述任一技術(shù)方案中優(yōu)選的是，所述轉(zhuǎn)角控制量的計算如下：

θcontrol=kp*（error-error_last）+ki*error+kd*(error-2*error_last+error_pre)

θcontrol為最終的轉(zhuǎn)角控制量；

kp、ki、kd為控制參數(shù)；

error為當(dāng)前偏移量；

error_last為上一次的偏移量；

error_pre為上上次的偏移量。

本發(fā)明的多傳感器組合式的自動泊車車位引導(dǎo)方法，解決停車場車位的精確定位和自動泊車平臺的準(zhǔn)確引導(dǎo)，提高自動泊車的準(zhǔn)確性以及效率。在地面鋪設(shè)磁導(dǎo)線，通過軌跡控制系統(tǒng)定位出可泊車的空車位，從而定位出通向泊車車位的磁導(dǎo)線，自動泊車云臺上安裝電磁傳感器、陀螺儀、加速度計、編碼器等多種傳感器，通過泊車云臺上獲取的多傳感器信息對通向泊車車位的磁導(dǎo)線進行精確巡線，實現(xiàn)多傳感器組合式的無人自動泊車車位引導(dǎo)，從而實現(xiàn)無人駕駛自動泊車。

采用本發(fā)明的多傳感器組合式的自動泊車車位引導(dǎo)方法進行無人自動泊車車位引導(dǎo)，可降低無人自動泊車停車場的建設(shè)成本。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明上述技術(shù)方案的創(chuàng)新點及有益效果主要在于：

1、通過泊車云臺上獲取的電磁傳感器、陀螺儀、加速度計、編碼器等多傳感器的信息，對通向泊車車位的磁導(dǎo)線進行精確巡線，實現(xiàn)多傳感器組合式的無人自動泊車車位引導(dǎo)，從而實現(xiàn)無人駕駛自動泊車。

2、基于多種低成本傳感器組合式的信息進行自動泊車精確巡線，不依賴于gps設(shè)備，成本低，易實現(xiàn)。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為按照本發(fā)明的多傳感器組合式的自動泊車車位引導(dǎo)方法的一優(yōu)選實施例的自動泊車車位引導(dǎo)方法的步驟示意圖；

圖2為按照本發(fā)明的多傳感器組合式的自動泊車車位引導(dǎo)方法的自動泊車車位引導(dǎo)方法實現(xiàn)過程的一優(yōu)選實施例的流程圖；

圖3為按照本發(fā)明的多傳感器組合式的自動泊車車位引導(dǎo)方法的自動泊車云臺結(jié)構(gòu)的一優(yōu)選實施例的示意圖；

圖4為按照本發(fā)明的多傳感器組合式的自動泊車車位引導(dǎo)方法的上位機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一優(yōu)選實施例的示意圖；

圖5為按照本發(fā)明的多傳感器組合式的自動泊車車位引導(dǎo)方法的車位編號以及磁導(dǎo)線鋪設(shè)的一優(yōu)選實施例的示意圖；

圖6為按照本發(fā)明的多傳感器組合式的自動泊車車位引導(dǎo)方法的電磁傳感器的一優(yōu)選實施例的安裝示意圖；

圖7為按照本發(fā)明的多傳感器組合式的自動泊車車位引導(dǎo)方法的自動泊車云臺的一優(yōu)選實施例的側(cè)面示意圖；

圖8為按照本發(fā)明的多傳感器組合式的自動泊車車位引導(dǎo)方法的自動泊車云臺和磁導(dǎo)線偏移位置的一優(yōu)選實施例的示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

為了克服自動泊車停車場在現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，本發(fā)明實施例提出一種多傳感器組合式的自動泊車車位引導(dǎo)方法，解決停車場車位的精確定位和自動泊車平臺的準(zhǔn)確引導(dǎo)，提高自動泊車的準(zhǔn)確性以及效率，在地面鋪設(shè)磁導(dǎo)線，通過軌跡控制系統(tǒng)定位出可泊車的空車位，從而定位出通向泊車車位的磁導(dǎo)線，自動泊車云臺上安裝電磁傳感器、陀螺儀、加速度計、編碼器等多種傳感器，通過泊車云臺上獲取的多傳感器信息對通向泊車車位的磁導(dǎo)線進行精確巡線，實現(xiàn)多傳感器組合式的無人自動泊車車位引導(dǎo)，從而實現(xiàn)無人駕駛自動泊車。

采用本發(fā)明實施例所述的多傳感器組合式的自動泊車車位引導(dǎo)方法進行無人自動泊車車位引導(dǎo)，可降低無人自動泊車停車場的建設(shè)成本。

如圖1所示，本發(fā)明實施例所述的多傳感器組合式自動泊車車位引導(dǎo)方法包括如下步驟：

步驟1，搭建自動泊車云臺和上位機控制系統(tǒng)；

步驟2，在地面鋪設(shè)磁導(dǎo)線，通過軌跡控制系統(tǒng)定位出可泊車的空車位，從而定位出通向泊車車位的磁導(dǎo)線；

步驟3，自動泊車云臺獲取多種傳感器信息并通過獲取的多種傳感器信息對通向泊車車位的磁導(dǎo)線進行精確巡線，實現(xiàn)多傳感器組合式的無人自動泊車車位引導(dǎo)，從而實現(xiàn)無人駕駛自動泊車。

所述步驟1中的自動泊車云臺包括mcu控制器及編碼器、電磁傳感器、陀螺儀、加速度計。

所述步驟1中的上位機控制系統(tǒng)包括pc機。

所述步驟2中的定位空車位和巡線的磁導(dǎo)線是將車位順時針編號并進行磁導(dǎo)線鋪設(shè)，軌跡控制系統(tǒng)檢測車位占用情況，通過繼電器控制每一個車位的磁導(dǎo)線的通斷，實現(xiàn)相應(yīng)編號的車位的選擇，從而也定位出自動泊車云臺要巡線的磁導(dǎo)線。

所述步驟3進一步包括：

s31、計算自動泊車云臺偏離磁導(dǎo)線的相對位置；

s32、計算自動泊車云臺偏移角度以及當(dāng)前的偏移距離；

s33、計算偏移量；

s34、計算轉(zhuǎn)角控制量，并發(fā)送給泊車云臺的執(zhí)行系統(tǒng)，以實現(xiàn)泊車云臺無人駕駛自動糾偏，使之沿既定的電磁導(dǎo)線精確的自動循跡。

本發(fā)明實施例的多傳感器組合式自動泊車車位引導(dǎo)方法的流程圖如圖2所示。

本發(fā)明實施例中所述的自動泊車云臺，其結(jié)構(gòu)如圖3所示，mcu控制器通過電磁傳感器采集當(dāng)前的電磁信號，通過陀螺儀獲取當(dāng)前的角度信息，通過加速度計獲取當(dāng)前的加速度信息，通過編碼器獲取當(dāng)前的速度信息，將控制信號發(fā)送至執(zhí)行機構(gòu)，還進行無線通信及人機交互的雙向數(shù)據(jù)傳輸。自動泊車云臺通過安裝編碼器、電磁傳感器、陀螺儀、加速度計以獲取速度、電磁輸出、空間定位、加速度的多種傳感器信息，對通向泊車車位的磁導(dǎo)線進行精確巡線。

本發(fā)明實施例中所述的上位機控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖4所示，上位機控制系統(tǒng)用于實現(xiàn)車位占用檢測與相應(yīng)繼電器控制，以及與自動泊車云臺上mcu控制器的通信。

本發(fā)明實施例中所述的定位空車位和巡線的磁導(dǎo)線是將車位順時針編號，并按照如圖5所示的方式進行磁導(dǎo)線鋪設(shè)。磁導(dǎo)線中通有20khz/100ma的交流電，軌跡控制系統(tǒng)檢測車位占用情況，通過繼電器控制每一個車位的磁導(dǎo)線的通斷，由此實現(xiàn)相應(yīng)編號的車位的選擇，從而也定位出自動泊車云臺要巡線的磁導(dǎo)線。

本發(fā)明實施例中所述s31的計算自動泊車云臺偏離磁導(dǎo)線的相對位置，如圖6和圖7所示，通過傳感器支架將電磁傳感器架設(shè)在平行于車體前端、距離泊車云臺車體前端x米的位置，電磁傳感器距離地面的高度為h。mcu控制器通過adc模塊采集各個電磁傳感器的磁感應(yīng)強度，對左右兩邊傳感器的磁感應(yīng)強度值進行加權(quán)：

分別為左側(cè)各電磁傳感器磁感應(yīng)強度的加權(quán)系數(shù)；

分別為右側(cè)各電磁傳感器磁感應(yīng)強度的加權(quán)系數(shù)；

分別為左側(cè)各電磁傳感器磁感應(yīng)強度；

分別為右側(cè)各電磁傳感器磁感應(yīng)強度；

為左側(cè)電磁傳感器磁感應(yīng)強度加權(quán)計算值；

為右側(cè)電磁傳感器磁感應(yīng)強度加權(quán)計算值；

然后進行歸一化處理為自動泊車云臺偏離磁導(dǎo)線的相對位置，以此計算出當(dāng)前自動泊車云臺偏離磁導(dǎo)線的相對位置。

本發(fā)明實施例中所述s32的計算自動泊車云臺偏移角度以及當(dāng)前的偏移距離，如圖8所示，通過自動泊車云臺上的陀螺儀和加速度計獲取當(dāng)前偏移磁導(dǎo)線的角度α，因為傳感器支架的長度x是已知的，可以計算出偏移距離d。

本發(fā)明實施例中所述的s33的計算偏移量，error為當(dāng)前的偏移量，a、b、k為控制系數(shù)，pos為當(dāng)前偏離磁導(dǎo)線的位置，d為偏移距離，v為當(dāng)前的速度（通過編碼器采集得到）。

本發(fā)明實施例中所述的s34的計算轉(zhuǎn)角控制量并發(fā)送給泊車云臺的執(zhí)行機構(gòu)來實現(xiàn)沿既定電磁導(dǎo)線精確自動循跡具體包括：使用pid算法得到自動泊車云臺的轉(zhuǎn)角控制量，發(fā)送給自動泊車云臺的mcu控制器，以實現(xiàn)泊車云臺無人駕駛自動糾偏，使之沿既定的電磁導(dǎo)線精確的自動循跡。

轉(zhuǎn)角控制量的計算如下：

θcontrol=kp*（error-error_last）+ki*error+kd*(error-2*error_last+error_pre)

θcontrol為最終的轉(zhuǎn)角控制量；

kp、ki、kd為控制參數(shù)；

error為當(dāng)前偏移量；

error_last為上一次的偏移量；

error_pre為上上次的偏移量。

進一步地，本發(fā)明實施例的基于上述任一項所述的多傳感器組合式自動泊車車位引導(dǎo)方法而制備的多傳感器組合式自動泊車車位引導(dǎo)裝置，該裝置包括自動泊車云臺、上位機控制系統(tǒng)、軌跡控制系統(tǒng)和設(shè)備搭載平臺，所述自動泊車云臺、上位機控制系統(tǒng)、軌跡控制系統(tǒng)安放于設(shè)備搭載平臺上。

設(shè)備搭載平臺設(shè)計為具有行走機構(gòu)和轉(zhuǎn)向機構(gòu)的可推進式平臺，設(shè)備搭載平臺上還設(shè)置有電源裝置，設(shè)備搭載平臺的底部配置有減震緩沖裝置。

自動泊車云臺包括mcu控制器、多種傳感器、無線通訊模塊和人機交互模塊，自動泊車云臺通過獲取多種傳感器信息對通向泊車車位的磁導(dǎo)線進行精確巡線。多種傳感器包括編碼器、電磁傳感器、陀螺儀、加速度計。電磁傳感器與mcu控制器通過數(shù)據(jù)線連接，mcu控制器通過電磁傳感器采集當(dāng)前的電磁信號；陀螺儀與mcu控制器通過數(shù)據(jù)線連接，mcu控制器通過陀螺儀獲取當(dāng)前的角度信息；加速度計與mcu控制器通過數(shù)據(jù)線連接，mcu控制器通過加速度計獲取當(dāng)前的加速度信息；編碼器與mcu控制器通過數(shù)據(jù)線連接，mcu控制器通過編碼器獲取當(dāng)前的速度信息；mcu控制器還分別與無線通訊模塊、人機交互模塊無線連接并分別進行雙向數(shù)據(jù)交互；mcu控制器還與執(zhí)行機構(gòu)連接，將控制信號發(fā)送至執(zhí)行機構(gòu)。

上位機控制系統(tǒng)包括pc機和車位占用檢測模塊，所述車位占用檢測模塊連接軌跡控制系統(tǒng)，所述pc機分別與車位占用檢測模塊、無線通訊模塊、人機交互模塊無線連接并分別進行雙向數(shù)據(jù)交互；所述上位機控制系統(tǒng)用于實現(xiàn)車位占用檢測與相應(yīng)繼電器控制，以及與自動泊車云臺上mcu控制器的通信。

在本發(fā)明實施例所述的多傳感器組合式自動泊車車位引導(dǎo)裝置中，mcu控制器采用恩智浦公司的mc9s12xs128型單片機，電磁傳感器為10mh的電感，陀螺儀采用fxa21002cqr1型三軸數(shù)字陀螺儀，加速度計采用fxos8700型三軸數(shù)字加速度計，編碼器采用歐姆龍e6b2-cwz6c型編碼器，無線通信模塊采用esp-12fwifi模塊，人機交互模塊采用128*64oled顯示屏和4*4矩陣鍵盤。

以上所述僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非是對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。