一种提高自动泊车成功率的控制系统及方法与流程

本发明属于汽车智能驾驶领域，尤其是一种提高自动泊车成功率的控制系统及方法。

背景技术：

随着汽车保有量的迅速增加，城市道路日趋拥挤，停车位也越发满足不了车主出行需求。为了增加停车位的数量，停车位长度被不断压缩，给车主停车增加了难度。因此，越来越多的乘用车配备了自动泊车系统，来满足城市中标准停车位或者郊区非标准停车位快速停车的需求。

但是，现有的自动泊车系统入库的成功率容易受到一些因素的干扰，比如停车位的坡度、本车距离路边停放车辆的长度、轮胎气压、载重车辆的载荷前后分配情况。为了缩短产品研发周期，提高研发效率，这些参数在产品设计和标定时，往往不能一一考虑周全，因此影响了泊车成功率，降低了出行效率。

中国专利(cn104527642a)公开了一种基于场景多样性识别的自动泊车系统及其方法，其利用车载互联网模块判断当前天气情况，并根据不同的天气模式制定具体泊车策略，通过修正右打满后退里程、直行后退里程、左打满后退里程来提高泊车系统成功率，但未考虑到轮胎胎压、停车位坡度、车辆前后载荷分配对自动泊车系统成功率的影响；中国专利(cn104608715a)公开了一种自动泊车系统的泊车位探测装置及方法，其使用声压传感器代替超声波传感器从而提高车位探测的准确性，但未能从路径跟踪方法上提出提高自动泊车系统成功率的方法；中国专利(cn104260727a)公开了一种四轮独立驱动轮毂电机汽车垂直自动泊车系统及方法，利用全时四驱轮毂电机驱动车辆具类似履带式车辆差动转向的特性，提高了电动汽车自动泊车系统的便捷性和成功率，但不适用于普通的燃油汽车；中国专利(cn104260722a)公开了一种自动泊车系统，其利用环境采集器采集周围环境数据并创建泊车环境地图、实现车辆定位校准，提高了所规划路径的安全性以及路径跟踪的精确性，但未考虑到轮胎气压、停车位坡度等因素对路径跟踪过程的影响，且其系统计算量大，实时性差；中国专利(cn103419779a)公开了一种泊车路径误差最小化的自动泊车辅助系统及其计算方法，其利用车辆的车高传感器和地面距离传感器求解各个轮胎的半径，并根据各个轮胎半径求解泊车路径，提高所规划路径的精度，但未补偿路径跟踪过程中轮胎半径变化带来的误差。

技术实现要素：

本发明提出一种提高自动泊车成功率的控制系统及方法，在自动泊车系统搜寻到库位时，首先判断车辆依靠自动泊车系统泊入当前停车位的成功率。若系统判断成功率低，则提示车主重新探寻车位，以提高泊车成功率；若车主仍然选择低成功率车位，则动态调整车辆以更好的实现泊车路径跟踪；若系统判断结果不是成功率低，则泊车系统使用当前车位且实时调整方向盘转角以减小外界因素对泊车系统的影响。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种提高自动泊车成功率的控制系统，其特征在于，包括泊车控制器、人车交互模块、泊车控制器初始化模块、泊车失败事件存储模块、泊车执行模块、环境检测模块及车辆状态采集模块，所述泊车控制器通过人车交互模块与泊车控制器初始化模块进行信号传输，用于实现泊车控制器与不同车型的快速匹配；所述环境检测模块检测车位的长度、相邻车辆或障碍物与自车之间的距离，并传输给泊车控制器；所述车辆状态采集模块用于采集自车的方向盘转角、轮速、档位、坡度、轮胎气压及悬架位移，并传输给泊车控制器；所述泊车控制器通过环境检测模块、车辆状态采集模块采集的信号控制泊车执行模块，实现对自车的控制；所述泊车控制器与泊车失败事件存储模块进行信号传输，记录泊车失败事件中自车的状态参数以及车位具体参数，并在泊车成功率判断过程中比较自车状态参数、车位具体参数与失败事件中自车的状态参数及车位具体参数。

上述方案中，所述环境检测模块包括长、短距离超声波雷达，所述泊车失败事件存储模块包括一张sd卡以及sd卡电路模块。

上述方案中，所述车辆状态采集模块包括方向盘转角传感器、档位传感器、轮速传感器、坡度传感器、胎压传感器及位移传感器。

上述方案中，所述泊车执行模块通过flexray协议与泊车控制器连接，所述泊车执行模块包括档位控制器、转向电机控制器、电子制动控制器及电子油门控制器。

上述方案中，所述人车交互模块为蜂鸣器和显示屏。

一种提高自动泊车成功率的控制方法，包括以下步骤：

步骤(1)，在第一次使用控制系统时，从人车交互模块界面输入包括自车车身长度m、宽度n、轴距γ及轮距l；

步骤(2)，使用控制系统时，按下启动开关，泊车系统启动；当车速低于10km/h时，自车左边或右边的两个长距离超声波雷达启动，进行泊车寻库操作，超声波回波信号直接传送至泊车控制器，从而计算出车位的长度l、自车距相邻车辆或障碍物的长度d，并暂时存储在泊车失败事件存储模块，车位探寻过程中，车辆状态采集模块采集四轮胎压p及四轮悬架变形量s，泊车控制器每隔时间t记录实时道路坡度βt，四轮胎压p、悬架变形量s以及道路坡度平均值β被暂时存储在泊车失败事件存储模块中；

步骤(3)，当泊车控制器判断已经探测到可用车位时，泊车控制器利用采集的车位长度l、自车距相邻车辆或障碍物的长度d、道路坡度平均值β、轮胎胎压p、悬架变形量s判断泊车成功率；

步骤(4)，当泊车控制器第一次判断本次泊车成功率结果为泊车成功率低时，人车交互模块界面提示驾驶员是否重新寻库；若驾驶员选择重新寻库，转至步骤(2)；若驾驶员未选择重新寻库，转至步骤(5)；当泊车控制器第一次判断本次泊车成功率结果不是泊车成功率低时，转至步骤(5)；

步骤(5)，泊车控制器将采集的车位长度l、自车距相邻车辆或障碍物的长度d、道路坡度平均值β、四轮最大胎压pmax、四轮最小胎压pmin、四轮悬架变形平均差sx与泊车失败事件存储模块存储的同一泊车失败过程中车位长度l′、自车距相邻车辆或障碍物的长度d′、道路坡度平均值β′、四轮最大胎压pmax′、四轮最小胎压pmin′、四轮悬架变形量平均差sx′作比较，第二次判断泊车成功率；

步骤(6)，当泊车控制器第二次判断本次泊车成功率结果为泊车成功率低时，人车交互模块界面提示驾驶员是否重新寻库，若驾驶员选择重新寻库，转至步骤(2)；若驾驶员选择继续进行泊车操作，转至步骤(8)，若泊车控制器两次判断泊车成功率结果均不是泊车成功率低时，则转至步骤(7)；

步骤(7)，泊车控制器按照探寻到的车位长度l及自车距相邻车辆或障碍物的长度d规划泊车路径，并生成自车目标车速、目标方向盘转角，泊车控制器控制泊车执行模块，控制方向盘转动角度wt、电子油门以及电子制动器，实现目标转角和车速的执行；车辆状态采集模块不断采集轮速信号以及转角信号并传送到泊车控制器，泊车控制器将实际车速和方向盘转角与目标车速和方向盘转角进行比较，控制泊车执行模块实现目标车速和方向盘转角的跟踪；

步骤(8)，当泊车控制器判断泊车成功率低时，人车交互模块提示驾驶员泊车成功率低，并需要驾驶员手动确认是否仍然进行自动泊车操作；若驾驶员确认仍然执行自动泊车操作，则泊车程序继续运行，进行泊车路径跟踪完成泊车；若驾驶员确认不再进行自动泊车操作，则系统进行第二次寻库操作，跳转至步骤(2)；

步骤(9)，若泊车成功，则车辆通过人车交互模块提示驾驶员是否自动驻车并关闭发动机，同时泊车控制器自动清除本次泊车过程中记录的车位长度l、自车距相邻车辆或障碍物的长度d、道路坡度平均值β、轮胎胎压p及悬架变形量s；若泊车失败，人车交互模块提示泊车失败，并提示是否将车辆按照原先路径安全驶出并进行车位的重新探寻，同时将泊车控制器中暂存的车位长度l、自车距相邻车辆或障碍物的长度d、道路坡度平均值β、轮胎胎压p及悬架变形量s存储至泊车失败事件存储模块。

进一步，所述四轮胎压p包括汽车左前轮胎压p1、右前轮胎压p2、左后轮胎p3、右后轮胎压p4。

进一步，所述四轮悬架变形量s包括汽车左前悬架弹簧变形量s1、右前悬架弹簧变形量s2、左后悬架弹簧变形量s3、右后悬架弹簧变形量s4。

本发明的有益效果：

1、本发明在自动泊车过程中，利用车辆自身状态参数、停车车位信息以及泊车失败事件存储模块中的参数，进行两次泊车成功率判断，引导车主搜寻合适停车位，同时优化自动泊车路径规划方法，从而增加自动泊车成功率，提高出行效率。

2、本发明增加了泊车控制器初始化模块，可在泊车控制器第一次使用时，进行泊车控制器快速的初始化设定，提高泊车控制器在不同车型上的兼容性。

3、本发明采集轮胎胎压信号、道路坡度信号以及悬架变形信号，并利用上述信号对泊车时方向盘转角进行实时修正，提高泊车控制器路径跟踪能力，增加自动泊车成功率。

附图说明

图1是雷达安装位置示意图；

图2是提高自动泊车成功率的控制系统框图；

图3是车辆外框示意图；

图4是车位长度、自车与路边车辆或障碍物的距离示意图；

图5是泊车步骤流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图2所示，一种提高自动泊车成功率的控制系统，包括泊车控制器、人车交互模块、泊车控制器初始化模块、泊车失败事件存储模块、泊车执行模块、环境检测模块及车辆状态采集模块，所述泊车控制器通过人车交互模块与泊车控制器初始化模块进行信号传输，用于实现泊车控制器与不同车型的快速匹配；所述环境检测模块检测车位的长度、相邻车辆或障碍物与自车之间的距离，并传输给泊车控制器；所述车辆状态采集模块用于采集自车的方向盘转角、轮速、档位、坡度、轮胎气压及悬架位移，并传输给泊车控制器；所述泊车控制器通过环境检测模块、车辆状态采集模块采集的信号控制泊车执行模块，实现对自车的控制；所述泊车控制器与泊车失败事件存储模块进行信号传输，记录泊车失败事件中自车的状态参数以及车位具体参数，并在泊车成功率判断过程中比较自车状态参数、车位具体参数与失败事件中自车的状态参数以及车位具体参数。

如图1所示，环境检测模块包括12个超声波雷达，车辆前、后保险杠分别装有4个短距离超声波雷达，左侧、右侧分别装有2个长距离超声波雷达，12个超声波雷达由泊车控制器控制其工作状态，超声波雷达在控制系统启动时，不断发出超声波并接收回波信号，回波信号线直接连接至泊车控制器，泊车控制器根据超声波雷达回波信号计算出与障碍物的距离，用以探寻有效车位以及泊车过程中的碰撞预警；图1圆圈代表短距离雷达，方框代表长距离雷达。

车辆状态采集模块包括方向盘转角传感器、档位传感器、轮速传感器、坡度传感器、胎压传感器及位移传感器，方向盘转角传感器安装在转向柱内，用来测量方向盘转角；轮速传感器安装在车辆轮毂上，用来测量轮速信号；胎压传感器安装在轮胎充气口处，用来监测轮胎气压；坡度传感器安装在驾驶员座椅下方，用来测量车辆行驶道路坡度；位移传感器与车辆悬架减震器并联，用来测量车辆悬架变形量。方向盘转角传感器、轮速传感器、胎压传感器、坡度传感器、位移传感器分别将采集的信号传输给泊车控制器。

泊车执行模块通过flexray协议与泊车控制器连接，泊车执行模块包括档位控制器、转向电机控制器、电子制动控制器及电子油门控制器，档位控制器用来控制泊车过程中车辆自动变速器的档位切换，转向电机控制器用来控制泊车过程中的车辆转向，电子制动控制器用来控制泊车过程中的减速以及泊车完成后的驻车，电子油门控制器用来控制泊车过程中发动机节气门开度，与电子制动控制器一起控制泊车车辆车速。

泊车失败事件存储模块，包括一张sd卡以及sd卡电路模块，泊车失败事件存储模块与泊车控制器直接相连，用来存储泊车失败时车辆状态信息以及泊车车位具体参数；当泊车失败时，失败事件存储模块自动记录此次泊车过程中泊车车位相关信息以及车辆的状态信息；在自动泊车寻库的过程中，将探寻到的车位信息以及车辆状态信息与泊车失败事件存储器中已经保存的失败事件车位信息以及车辆状态信息作比较，并将对比结果传送至人车交互模块；泊车失败后，泊车控制器还对泊车失败事件存储模块中的不同失败事件进行数据归类，以提高控制器对泊车成功率的判定速度。

泊车控制器初始化模块用来对控制系统进行初始化设定，手动输入车辆车轮定位参数、车长等信息；泊车控制器初始化模块，提取了泊车程序中车轮定位参数、车身长度宽度、前后轴距、轮距这些影响路径规划的重要参数，并可以在初始化过程中按照不同的车型进行快速修改，提高泊车控制器通用性；其中车轮定位参数主要包括主销后倾角，主销内倾角。

人车交互模块为蜂鸣器和显示屏，用来提醒驾驶员选择期望的泊车模式，并显示泊车成功率判断结果，提示驾驶员车辆泊车过程中的异常参数，并引导驾驶员进行相应的操作。人车交互模块可以显示车辆停入所探寻到车位的成功率，当系统判断泊车成功率低时，显示屏显示成功率低，并通过文字提示驾驶员可能导致泊车失败的异常车辆状态参数并在仪表盘上显示；当系统判断本次泊车成功率结果不是泊车成功率低时，显示屏不做成功率显示，仅显示即将进行自动泊车界面；显示屏同时也是泊车控制器初始化模块输入的窗口。

泊车控制器为32位单片机，采用恩智浦spc5604c芯片，泊车控制器接收来自车辆状态采集模块、人车交互模块、环境检测模块传送过来的数据并进行分析，进行路径规划，并控制泊车执行模块来实现路径跟踪；泊车控制器不断接收车辆状态采集模块回传的信号，根据车辆行驶路面的坡度、轮胎胎压、悬架位移参数，对泊车路径跟踪时方向盘转角进行自动修正，以更好地对规划好的路径进行跟踪。

如图5所示,一种提高自动泊车成功率的控制方法，包括步骤：

(1)在第一次使用控制系统时，从人车交互模块界面输入包括自车车身长度m、宽度n、轴距γ及轮距l(图3)。

(2)使用控制系统时，按下启动开关，泊车系统启动；当车速低于10km/h时，自车左边或右边的两个长距离超声波雷达启动，进行泊车寻库操作，超声波回波信号直接传送至泊车控制器，从而计算出车位的长度l、自车距相邻车辆或障碍物的长度d(图4)，并暂时存储在泊车失败事件存储模块，车位探寻过程中，车辆状态采集模块采集四轮胎压p及四轮悬架变形量s，泊车控制器每隔时间t记录实时道路坡度βt，四轮胎压p、悬架变形量s以及道路坡度平均值β被暂时存储在泊车失败事件存储模块中；四轮胎压p包括汽车左前轮胎压p1、右前轮胎压p2、左后轮胎p3、右后轮胎压p4，四轮悬架变形量s包括汽车左前悬架弹簧变形量s1、右前悬架弹簧变形量s2、左后悬架弹簧变形量s3、右后悬架弹簧变形量s4。

(3)当泊车控制器判断已经探测到可用车位时，泊车控制器利用采集的车位长度l、自车距相邻车辆或障碍物的长度d、道路坡度平均值β、轮胎胎压p、悬架变形量s判断泊车成功率；

当车位长度l>s时，若d/l>a，或者d/l<b且l<c，则泊车控制器判断泊车成功率低，且在人机交互模块中提示自车距相邻车辆或障碍物的长度不合适；当道路坡度平均值β>d时，泊车控制器判断泊车成功率低，且在人机交互模块中提示探寻到的泊车库位坡度过大；当p1<e或者p2<e或者p3<f或者p4<f时，泊车控制器判断泊车成功率低，且在人机交互模块中提示检测到轮胎胎压过低；当s3<g或者s4<g且p3<h或者p4<h时，泊车控制器判断泊车成功率低，且在人机交互模块中提示车辆后部载重过大；其中s为最小车位阈值，a和b为车位合理性判断阈值，c为车位长度阈值，d为道路平均坡度比较阈值，e和f分别为两个不同的轮胎气压阈值，g为悬架变形阈值，h为轮胎气压阈值。

(4)，当泊车控制器第一次判断本次泊车成功率结果为泊车成功率低时，人车交互模块界面提示驾驶员是否重新寻库；若驾驶员选择重新寻库，转至步骤(2)；若驾驶员未选择重新寻库，转至步骤(5)；当泊车控制器第一次判断本次泊车成功率结果不是泊车成功率低时，转至步骤(5)。

(5)泊车控制器将采集的车位长度l、自车距相邻车辆或障碍物的长度d、道路坡度平均值β、四轮最大胎压pmax、四轮最小胎压pmin、四轮悬架变形平均差sx与泊车失败事件存储模块存储的同一泊车失败过程中车位长度l′、自车距相邻车辆或障碍物的长度d′、道路坡度平均值β′、四轮最大胎压pmax′、四轮最小胎压pmin′、四轮悬架变形量平均差sx′作比较，第二次判断泊车成功率；

若车位长度l、自车距相邻车辆或障碍物的长度d、道路坡度平均值β、四轮最大胎压pmax、四轮最小胎压pmin、悬架变形sx分别都在(1±k1)l′、(1±k2)d′、(1±k3)β′、(1±k4)pmax′、(1±k5)pmin′、(1±k6)sx′范围内，则在人机交互模块中提示车辆停入所探寻到的车位中的成功率较低；否则不提示；其中k1、k2、k3、k4、k5、k6为容错因子。

(6)当泊车控制器第二次判断本次泊车成功率结果为泊车成功率低时，人车交互模块界面提示驾驶员是否重新寻库，若驾驶员选择重新寻库，转至步骤(2)；若驾驶员选择继续进行泊车操作，转至步骤(8)，若泊车控制器两次判断泊车成功率结果均不是泊车成功率低时，则转至步骤(7)。

(7)泊车控制器按照探寻到的车位长度l及自车距相邻车辆或障碍物的长度d规划泊车路径，并生成自车目标车速、目标方向盘转角，泊车控制器控制泊车执行模块，控制方向盘转动角度wt、电子油门以及电子制动器，实现目标转角和车速的执行；车辆状态采集模块不断采集轮速信号以及转角信号并传送到泊车控制器，泊车控制器将实际车速和方向盘转角与目标车速和方向盘转角进行比较，控制泊车执行模块实现目标车速和方向盘转角的跟踪；

坡度传感器、胎压传感器、位移传感器不断将采集到的道路坡度βt、四轮胎压p、悬架变形s传送到泊车控制器，泊车控制器实时监测轮胎压力p1、p2、p3、p4及四轮悬架变形s1、s2、s3、s4；当检测到车辆行驶在坡度为βt的坡道上，方向盘转动角度修正为h(βt)·wt，h(βt)为坡度修正函数，且h(0)＝1；在车辆泊车过程中，若轮胎胎压p1、p2、p3、p4中一个或多个低于(1-h1)·p0，其中h1为容错因子且h1<1，p0为泊车程序标定过程中标准轮胎压力，则方向盘转动角度修正为f(p1,p2,p3,p4)·wt，其中f为修正函数，且f(p0)＝1；当悬架变形s中的一个或多个超过(1+h2)s1″、(1+h2)s2″、(1+h2)s3″、(1+h2)s4″时，泊车控制器对方向盘目标转向角速度进行修正，方向盘角度修正为g(s1,s2,s3,s4)·wt，其中g为修正函数，s1″、s2″、s3″、s4″分别为泊车系统标定时悬架变形量，且g(s1″，s2″，s3″，s4″)＝1。

(8)当泊车控制器判断泊车成功率低时，人车交互模块提示驾驶员泊车成功率低，并需要驾驶员手动确认是否仍然进行自动泊车操作；若驾驶员确认仍然执行自动泊车操作，则泊车程序继续运行，进行泊车路径跟踪完成泊车；若驾驶员确认不再进行自动泊车操作，则系统进行第二次寻库操作，跳转至步骤(2)；

泊车控制器按照库位长度为z的情况进行路径规划，而不按照实际探寻到的车位长度l，其中z为可用的最小库位长度，且z<l；泊车过程中，坡度传感器、胎压传感器、位移传感器不断将采集到的道路坡度βt、四轮胎压p、悬架变形s传送到泊车控制器，泊车控制器实时监测轮胎压力p1、p2、p3、p4以及四轮悬架变形s1、s2、s3、s4；当检测到车辆行驶在坡度为βt的坡道上，方向盘转动角度变为h(βt)·wt，h(βt)为坡度修正函数，且h(0)＝1；在车辆泊车过程中，若轮胎胎压p1、p2、p3、p4中一个或多个超过(1-h1)·p0，其中h1为容错因子且h1<1，p0为泊车程序标定过程中标准轮胎压力，则方向盘转动角度变f(p1,p2,p3,p4)·wt，其中f为修正函数，且f(p0)＝1；当悬架变形s中的一个或多个超过(1+h2)s1″、(1+h2)s2″、(1+h2)s3″、(1+h2)s4″时，泊车控制器对方向盘目标转向角度进行修正，方向盘角度变为g(s1,s2,s3,s4)·wt，其中g为修正函数，s1″、s2″、s3″、s4″分别为泊车系统标定时悬架变形量，且g(s1″，s2″，s3″，s4″)＝1。

(9)若泊车成功，则车辆通过人车交互模块提示驾驶员是否自动驻车并关闭发动机，同时泊车控制器自动擦除本次泊车过程中记录的车位长度l、自车距相邻车辆或障碍物的长度d、道路坡度平均值β、轮胎胎压p及悬架变形量s；若泊车失败，人车交互模块提示泊车失败，并提示是否将车辆按照原先路径安全驶出并进行车位的重新探寻，同时将泊车控制器中暂存的车位长度l、自车距相邻车辆或障碍物的长度d、道路坡度平均值β、轮胎胎压p及悬架变形量s存储至泊车失败事件存储模块。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。