CN103465906B - 一种基于临场感的停车场自动停车实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及停车场管理技术领域，尤其是一种利用自动泊车、临场感和无线通信等技术的基于临场感的停车场自动停车实现方法。本发明先由车辆自身的自动泊车***在远程操纵室的辅助下自动泊车、取车；当车辆自身无法完成动作时，发送信息至远程操纵室的信息管理***；信息管理***通知临场感远程遥控***控制车辆完成泊车、取车。本发明以自动泊车为主，遥控泊车为辅，实现了单人同时泊多辆车可以应用于停车场的车辆管理中。
Description
技术领域
本发明涉及停车场管理技术领域，尤其是一种利用自动泊车、临场感和无线通信等技术的基于临场感的停车场自动实现方法。
背景技术
随着汽车产业的发展，汽车的普及率将会越来越高，而随之停车场将会面临大汽车流量。高效处理这些大汽车流量，维持停车场正常秩序就显得非常必要。现有的停车场存在重建设轻管理的问题，由于疏于管理造成停车场内随意停车、无序停车等问题。另外，人工管理停车场的效率很低。自动泊车***能够实现高效率泊车，利用较少时间准确安全地停放车辆，最终完成大汽车流量的处理。自动泊车***可以作为停车场管理的一项重要技术。
常用的自动泊车***利用各种传感器监测道路环境，例如视觉传感器，通过对前方道路环境的认知控制车辆的行驶方向和速度，从而实现自主泊车到空车位。经对现有技术文献的检索发现，在第201120415867.5号的中国实用新型专利(公告号：CN202351636U，公告日：2012年07月25日)中，公开了一种基于双CCD的智能模型车自动泊车装置，实现了缩微模型车的侧方位自动泊车。在第201110178777.3号的中国专利申请(公开号：CN102303604A，公开日：2012年01月04日)中，使用雷达传感器和与其连接的控制***，实现了一种自动泊车***。在第201210082767.4号的中国专利申请(公开号：CN102582620A，公开日：2012年07月18日)中，公开了一种全路况自动泊车***，保证驾驶员在各种路况(雨雪、山地、正常路况)下的泊车效率、泊车安全。在第200910040758.7号中国专利申请(公开号：CN101593407A，公开日：2009年12月02日)中的泊车***充分利用倒车雷达、摄像头、各种传感器、车身控制模块和车辆行为控制器等各种元件设备，结合图像处理技术和各种泊车策略，并创造性地采用了遥控触发功能，使驾驶员在车外就能控制车辆进行自动泊车，实现了车外近程遥控泊车，但未涉及车辆远程遥控，加上不具有自动泊车功能，因此在节省驾驶员泊车时间方面没有明显效果。
当以上这些***出现故障时，无法正常泊车时，仍然需要人亲临现场完成泊车，这将严重影响整个停车场的管理。临场感遥控***能够很好地解决这个问题，目前利用基于临场感遥控车辆的***有发表在《计算机工程与应用》的文章“THMR-V视觉临场感遥控***的设计与实现”，其构建遥控驾驶台，配备相应的方向盘，刹车，油门等，实现远程控制车辆。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种基于临场感的停车场自动停车实现方法，以车辆自动泊车为主、基于临场感远程遥控***的远程遥控驾驶为辅，实现“单人同时泊多辆车”的高效停车场管理。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：
包括以下步骤：
步骤1，驾驶员将车辆停放入车辆待停区的车道上，并将车辆设定在自动泊车模式，随后向停车场***的信息管理***发送车辆信息，等待信息管理***为其分配空车位和规划行驶路径后开始自动泊车；
步骤2，车辆利用自身设备识别道路标线，指示车辆循线行驶，直至识别到入场标志；此时，开启停车位识别功能；
步骤3，车辆继续循线行驶，直至识别到车位标志，并判断是否为空车位；如果为空，即开启泊车功能；否则，继续行驶直至找到空车位；
步骤4，车辆利用自身设备进行自动泊车；当泊入停车位后，将泊车信息发送到信息管理***；信息管理***再将车辆信息发送到驾驶员的手机终端；
步骤5，取车时，由远程操控室启动取车过程；车辆循线驶出停车场，检测到出场标志时，将驶出时间发送至信息管理***；随后进入车辆待停区的取车区域，等待车主取车；
前述任一步骤中，如车辆无法计算下一步行动时，向远程操纵室发出请求，由临场感远程遥控***接管遥控车辆，完成车辆泊车/取车过程。
所述的车辆向停车场***的信息管理***发送的车辆信息包括车辆号牌、入场时间及车主手机号码。
所述的车辆通过车位标志计算目标位置，比较起始和目标位置计算理论泊车轨迹；根据由CAN总线获取到的各种数据包括车速、档位和车轮转角，计算汽车的实际位置，控制汽车转向及车速，使汽车按理论泊车轨迹泊入车位；利用车身周围的超声波传感器，测量车位的深度及障碍物的距离，利用电子罗盘测量车辆的姿态。
所述的驾驶员需要取车时，通过短信或电话的方式通知信息管理***。
所述的车辆无法计算下一步行动的情形包括车辆偏离车道线、长时间未停入车位、遇到障碍物且长时间无动作。
本发明的有益效果是：(1)无须驾驶员介入泊车/取车过程；驾驶员仅需将车辆停放在车辆待停区，车辆将根据***引导，自动完成泊车。(2)临场感远程遥控***用于泊车，提高停车场停车效率；由于车辆具有自主泊车功能，中心的临场感远程遥控***根据需要辅助多辆车同时泊车，因此，实现了“单人同时泊多辆车”的过程，大大节省人力，提高泊车速度，尤其提高大型停车场的停车效率。
附图说明
下面将结合附图对本发明进一步说明：
图1是本发明基于临场感的自动停车场管理***的结构示意图；
图2是本发明信息管理***的实施例的示意图；
图3是本发明临场感远程遥控***的实施例的结构示意图；
图4是本发明车载自动泊车***的实施例的结构示意图；
图5是停车场道路***的实施例的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，是本发明实现方法的基于临场感的自动停车场管理***的结构示意图。***分为远程操纵室和停车场区域两部分。远程操纵室包括临场感遥控***、信息管理***和信息显示***。其工作方式如下：信息管理***管理停车场的车位占用信息、车辆信息、泊车请求，这些信息均由信息显示***来显示，以方便中心操控员遥控车辆。信息管理***接到泊车请求时，通知临场感远程遥控***远程操控车辆，由中心操控员辅助完成泊车。停车场区域包括车辆待停区和停车区，车辆待停区用于停放等待停车的车辆，停车区用于停放车辆。下面结合附图详细介绍各个子***的结构和工作方式。
如图2所示，信息管理***接收、处理和存储停车场的车位信息、车辆信息和车辆的泊车请求。车位信息包括，停车场所有车位的占用情况、当前停放车辆的车辆号牌；车辆信息包括，车辆所在车位号、停车时间、计费；车辆泊车请求，为车辆在自动泊车失效情况下，向中心发出辅助泊车请求。该***工作方式如下：当车辆驶入停车场的车辆待停区时，车辆将其车辆号牌、入场时间发送给信息管理***，信息管理***为其分配空车位和规划路径，车辆开始自动泊车；当车辆停到被告知的停车位时，车辆将停车位信息发送给信息管理***，信息管理***利用管理软件将此车的车牌号，入场时间和停车位进行记录；当驾驶员准备取车时，向信息管理***发送取车命令；此时，由信息管理***通过车牌号码查询车位及车辆信息，并发送驶出信号给车辆；当车辆行驶到车辆待停区的取车区域，发送出场时间给信息管理***，此***的管理软件将根据之前记录的入场时间，计算此车辆在停车场的停留时间，从而计算出停车费用。车辆在自主行驶至泊车位以及泊车/取车过程中，如果遇到不可处理的情况，包括车辆偏离车道线、长时间未停入车位、遇到障碍物且长时间无动作等，将向中心的信息管理***发送辅助泊车请求，信息管理***接到泊车请求时，将当前请求设为挂起状态，并通知临场感***。中心操控员通过临场感***顺序响应排队等待的请求，此时请求处于执行状态，将车辆调整至正常车道，或辅助其完成泊车/取车，设置当前请求为完成状态，车辆继续进行自主驾驶直至完成泊车/取车。由以上过程可知，多辆车可以在同一时刻进行泊车，在同一时刻，等待处理的请求可能会达到十几个甚至几十个，由信息管理***统一管理这些请求，采用先到先响应的“一对多”响应方式，顺序通知临场感***进行处理。在此举例说明，假设每辆车从入场到泊车位的平均泊车时间是10分钟，由于大部分时间内车辆可以自动泊车，在遇到不可处理的情况时才提出泊车请求，临场感***只需花很短的时间(例如，半分钟)遥控车辆至正常车道，因此***完全可以实现“单人同时泊多辆车”的过程。另外，可以根据停车场的规模大小来决定所需临场感***的数目。
如图3所示，是本发明临场感遥控***的实施例的结构示意图。我们采用并改进现有的远程遥控车辆的临场感***，***主要包括四个部分：遥控驾驶台、测控计算机、显示设备、无线通信设备。遥控驾驶台模拟车辆，输出车辆驾驶命令到测控计算机；测控计算机同时与遥控驾驶台，通信设备和显示设备相连接，接收来自遥控驾驶台及无线通信设备的数据，并发送数据到现场车辆及显示设备，实现了车辆驾驶命令、现场视频及车辆状态数据的管理。不同于以往的遥控车辆临场感***，我们用摄像头识别遥控驾驶员的头部姿态，以实现车辆现场的场景切换；在实现临场感***功能的基础上，减少了人体头部穿戴的传感器装置。
再如图3所示，遥控驾驶台配备了方向盘、油门、刹车测量装置及摄像头。当操作遥控驾驶台的方向盘、油门和刹车时，被遥控车辆会实现相应的动作；摄像头装置采集遥控驾驶台区域的视频数据，传送至测控计算机，用于视频数据的进一步处理。遥控驾驶台上方向盘和油门的状态由绝对光码盘测量，刹车的状态由精密电位器测量。通过上述所安装的方向盘、油门、刹车、摄像头，遥控驾驶台利用无线通信设备遥控车辆。
再如图3所示，测控计算机接收来自遥控驾驶台上传感器的数据(包括方向盘、油门、刹车的状态及摄像头的视频数据)，并处理这些数据，后将处理过的数据通过无线通信设备发送至被遥控车辆，以实现对实际车辆的控制。对于摄像头视频数据，测控计算机利用基于视频的目标检测方法从视频数据中检测遥控驾驶员的头部运动状态。此处，我们引用发表在IEEE图像处理国际会议(IEEEInternationalConferenceonImageProcessing，ICIP)的文章《ANewRepresentationMethodofHeadImagesforHeadPoseEstimation》中的头部姿态识别方法。所述基于视频的目标检测方法包括训练过程和检测过程，以下分别详细介绍。所述训练过程包含三步：首先采集不同姿态的人脸图像，本发明在摄像机视野范围内每隔30度作为一种人脸姿态(对应于左右方向和上下方向)，在每一种姿态下采集多幅人脸图像作为训练图像；利用皮肤颜色特征和高斯变换的拉普拉斯算子预处理所有训练图像，实现人脸特征的强化；对每一种姿态下的预处理后的图像进行主成分分析，提取出较低维的向量表示此种姿态下的人脸。所述检测过程包含三步：首先对输入图像进行预处理，即利用皮肤颜色特征和高斯变换的拉普拉斯算子预处理输入图像；然后对预处理后的图像进行主成分分析，提取出较低维的向量，并计算此向量与在训练过程中所计算的每个姿态下的低维向量之间的距离，识别出带有最小距离的姿态，并认为此人脸姿态为输入图像中遥控驾驶员头部的姿态；通过卡尔曼滤波方法跟踪识别出的遥控驾驶员头部，实现头部运动状态识别(如向左转、向右转、抬头、低头)。所述头部运动状态数据将用于控制被遥控车辆上的云台摄像机的转动。测控计算机将所述头部运动状态数据和方向盘、油门、刹车的状态数据通过无线通信设备发送至被遥控车辆。测控计算机也通过无线通信设备接收来自被遥控车辆的数据(包括现场视频，和车辆的实时状态如油量、水量、速度、里程数、电量及车辆控制状态)，后通过VGA接口，将这些数据显示在显示器上，以便操作员及时了解现场状态。
再如图3所示，显示设备由多个显示器组成。所述显示器分别摆放在遥控驾驶员的不同方向，最多有4个方向(前、后、左、右)。所述显示器通过VGA接口接收来自测控计算机的数据，后将现场视频及***控车辆状态显示在显示器的屏幕上。此现场视频最初是由被遥控车辆上的摄像机拍摄，后通过无线通信设备传入测控计算机，最后通过显示器进行显示。通过现场视频，操作员能够了解车辆周边环境，以便操作员进行下一步操作，控制实际车辆的行驶。
如图4所示，是本发明车载自动泊车***的实施例的结构示意图，我们采用已有的自动泊车***，包括中央处理单元、传感器单元、无线通信单元以及人机交互单元。中央处理单元通过车上的CAN数据总线获取车辆行驶状态包括车速、档位、车轮转角信号，控制泊车***，其接收传感器单元的传感数据，实现车道线和空车位识别；通过无线通信单元与远程操控室进行交互；通过人机交互单元完成人机交互，以便设定车辆自动泊车模式，显示车辆行驶状态；通过CAN数据总线，与车辆的动力***和转向***连接，用于实现控制车辆行驶及转向。传感器单元包括超声波传感器、摄像机、光电传感器、电子罗盘。声波传感器安装在车身四周，前后各四个，左右各两个，用于泊车过程中的障碍物检测以及距离测量。车辆配备一个可360度旋转的云台摄相机，用于辅助识别车道线及空车位。在车辆被远程操控室遥控时，摄像机的影像传输到临场感遥控***，辅助室内驾驶员完成遥控泊车过程。光电传感器用于车辆循线检测。电子罗盘用于测量车辆的偏角，从而获知车辆姿态。无线通信单元采用WIFI无线通信网络，用于车辆与停车场管理***进行信息传输，包括车辆控制指令、实时视频、实时车辆状态。人机交互单元使用触摸显示屏，采集驾驶员的输入，显示车辆的行驶状态，包括车速、电量、车辆控制状态。
如图5所示，是本发明停车场道路***的实施例的结构示意图，我们参照并改进已有的用于自动泊车的道路***，***由两个区域组成，第一个是车辆待停区，由多条车道组成，每条车道通往停车场的不同区，车道宽度为3米，底色为白色，车道中间有一条宽20厘米的黑色车道线，用于车辆循线行驶。驾驶员将车辆放到车辆待停区的车道上，并设定自动泊车模式后即可离开车辆。另一个区域是停车区，该区域的道路经过特殊标线设计。其车道与车辆待停区的车道标线一致。在每个区的停车场入口设有入场标志，是与车道线垂直交叉的黑色线段，宽度为20厘米，长度与车道宽度等同。在每个停车位处设有车位标志，是与车道线垂直的两条黑色线段，宽度为20厘米，长度为70厘米，分布在车道线的两边。在停车场出口处设有出场标志，是与车道线垂直交叉的两条黑色线段，宽度为20厘米，长度与车道宽度等同，两条线段间距为40厘米。入口处均标有停车位编号，车辆在停入车位之前进行车位号识别。
本发明基于临场感的停车场管理详细步骤如下：
步骤1：驾驶员将车辆停放入车辆待停区的车道上，并通过车载模块的人机交互界面，设定自动泊车模式，待驾驶员离开车辆之后，向中心的信息管理***发送车辆信息，包括车辆号牌、入场时间及车主手机号码；等待信息管理***为其分配空车位和规划行驶路径，车辆即开始自动泊车。
步骤2：车载模块利用光电传感器和摄像机识别道路标线，指示车辆循线行驶，直至识别到入场标志。此时，开启停车位识别功能。
步骤3：车辆继续循线行驶，直至识别到车位标志，旋转云台相机，判断是否为空车位。如果为空，即开启泊车功能。否则，继续行驶直至找到空车位。车辆在泊入停车位之前，需要进行车位号识别(可利用成熟的车牌识别方法实现，不再赘述)。
步骤4：车辆通过车位标志计算目标位置，比较起始和目标位置计算理论泊车轨迹。根据由CAN总线获取到的各种数据包括车速、档位和车轮转角，计算汽车的实际位置，控制汽车转向及车速，使汽车按理论泊车轨迹泊入车位。利用车身周围的超声波传感器，测量车位的深度及障碍物的距离，利用电子罗盘测量车辆的姿态。当车辆泊入停车位，无线通信单元车位号发送到信息管理***。停车场的信息管理***再将车辆信息发送到驾驶员的手机终端。本步骤利用现有的自动泊车技术。
步骤5：驾驶员需要取车时，通过短信或电话的方式通知信息管理***，由远程操控室启动取车过程。车辆循线驶出停车场，检测到出场标志时，将驶出时间发送至信息管理***，以方便计费。随后进入车辆待停区的取车区域，等待车主取车。
所述步骤1、步骤2、步骤3、步骤4和步骤5中，车辆无法计算下一步行动时，包括车辆偏离车道线、长时间未停入车位、遇到障碍物且长时间无动作等，随时通过无线通信单元向远程操纵室发出请求，由临场感遥控***接管遥控车辆，完成车辆泊车/取车过程。整个***在响应多个泊车请求时，采用“一对多”的响应方式，顺序响应辅助泊车请求。
以上所述是对本发明具体实施方式的描述，并非对本发明保护范围的限制；凡依前述描述可得之等效方案，皆涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于临场感的停车场自动停车实现方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，驾驶员将车辆停放入车辆待停区的车道上，并将车辆设定在自动泊车模式，随后向停车场***的信息管理***发送车辆信息，等待信息管理***为其分配空车位和规划行驶路径后开始自动泊车；
步骤2，车辆利用自身设备识别道路标线，指示车辆循线行驶，直至识别到入场标志；此时，开启停车位识别功能；
步骤3，车辆继续循线行驶，直至识别到车位标志，并判断是否为空车位；如果为空，即开启泊车功能；否则，继续行驶直至找到空车位；
步骤4，车辆利用自身设备进行自动泊车；当泊入停车位后，将泊车信息发送到信息管理***；信息管理***再将车辆信息发送到驾驶员的手机终端；
步骤5，取车时，由远程操控室启动取车过程；车辆循线驶出停车场，检测到出场标志时，将驶出时间发送至信息管理***；随后进入车辆待停区的取车区域，等待车主取车；
前述任一步骤中，如车辆无法计算下一步行动时，向远程操纵室发出请求，由临场感远程遥控***接管遥控车辆，完成车辆泊车/取车过程。
2.根据权利要求1所述的停车场自动停车实现方法，其特征在于：所述的车辆向停车场***的信息管理***发送的车辆信息包括车辆号牌、入场时间及车主手机号码。
3.根据权利要求1所述的停车场自动停车实现方法，其特征在于：所述的车辆通过车位标志计算目标位置，比较起始和目标位置计算理论泊车轨迹；根据由CAN总线获取到的各种数据包括车速、档位和车轮转角，计算汽车的实际位置，控制汽车转向及车速，使汽车按理论泊车轨迹泊入车位；利用车身周围的超声波传感器，测量车位的深度及障碍物的距离，利用电子罗盘测量车辆的姿态。
4.根据权利要求2所述的停车场自动停车实现方法，其特征在于：所述的车辆通过车位标志计算目标位置，比较起始和目标位置计算理论泊车轨迹；根据由CAN总线获取到的各种数据包括车速、档位和车轮转角，计算汽车的实际位置，控制汽车转向及车速，使汽车按理论泊车轨迹泊入车位；利用车身周围的超声波传感器，测量车位的深度及障碍物的距离，利用电子罗盘测量车辆的姿态。
5.根据权利要求1至4任一项所述的停车场自动停车实现方法，其特征在于：所述的驾驶员需要取车时，通过短信或电话的方式通知信息管理***。
6.根据权利要求1至4任一项所述的停车场自动停车实现方法，其特征在于：所述的车辆无法计算下一步行动的情形包括车辆偏离车道线、长时间未停入车位、遇到障碍物且长时间无动作。
7.根据权利要求5所述的停车场自动停车实现方法，其特征在于：所述的车辆无法计算下一步行动的情形包括车辆偏离车道线、长时间未停入车位、遇到障碍物且长时间无动作。
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