CN113665564B - 磁迹记忆泊车方法及*** - Google Patents
磁迹记忆泊车方法及*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种磁迹记忆泊车***，该***包括磁化装置、中央控制器、磁感应器，其中磁化装置通过可伸缩的支架安装在车辆底部，在泊车路径记忆模式下：支架下降带动磁化装置贴近地面；磁化装置产生120°交叉旋转磁场，其交叉旋转磁场旋周期不变；磁化场地磁场形成整个泊车的磁迹路径，以在自动泊车时按照此磁迹路径泊车。本发明可对行驶轨迹下地面进行有序若磁化，可记忆车辆行驶的磁迹路径，实现代客泊车记忆泊车等功能。
Description
技术领域
本发明涉及自动泊车领域，尤其涉及一种磁迹记忆泊车方法及***。
背景技术
自主记忆泊车是一种点到点的自动泊车功能，即在选定固起点与终点之间***记忆用户的已行驶过的行驶路径，自动控制车辆巡航到目标位置；同时可结合APA功能，自动完成车辆泊入目标位和从当前出的操作，保证泊车性能。
目前相关的记忆路径的记忆泊车***处于研发阶段，主要在工业领域和特定场景下有部分使用，目前在乘用车领域只有百度在全传感器和视觉芯片的融合下，利用全套传感器开发出目前较可行的乘用车方案，但成本高且需要极高的数据计算能力，甚至车载芯片无法完成计算需要将数据上传云端计算后回传，技术难度和硬件限制极大。
目前工业上的AGV小车，其能根据工厂地面的磁条沿着1条或多条设定的轨迹运动；港口大型无人卡车，其也根据港区设定的轨迹运动；物流机器人可以根据物流区规范的方形网格运动，自由控制起点和终点。故工业领域的百花齐放，但离不开固定的磁条，路径点或网格。故工业领域的方案无法应用于乘用车方案。
融合自动泊车方案中，全传感器(雷达、多个摄像头)和视觉芯片的融合下，利用全套传感器融入数据计算出场景并提取多个特征点形成记忆轨迹上的特征图；再次泊车时，比对记忆特征图和实际特征图间多个特征点的关系，如指纹识别关键特征点或多个特征点，不需完全重合，支持停车场车流变化场景。但成本高且需要极高的数据计算能力，甚至车载芯片无法完成计算需要将数据上传云端计算后回传，技术难度和硬件限制极大。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述当前乘用车记忆泊车功能开发难度大，技术壁垒高，设计难度大的缺点，提供一种在低成本和低技术条件下完成记忆泊车的磁迹记忆泊车方法及***。
本发明所采用的技术方案是：
提供一种磁迹记忆泊车***，该***包括中央控制器，以及均与其连接的磁化装置和磁感应器，其中磁化装置通过可伸缩的支架安装在车辆底部，在泊车路径记忆模式下：
支架下降带动磁化装置贴近地面；
磁化装置产生120°交叉旋转磁场，其交叉旋转磁场旋转周期不变；
在一定的连续磁化周期内，若单个周期内场地磁场极大值未出现一定程度的向上波动，则中央控制器判断磁感强度最大处场地磁场方向是否与车辆行驶轨迹垂直；
若不垂直，磁化装置在中央控制器的控制下，调整初始相位角，磁化装置磁场再次旋转若干个周期，直到磁感强度最大处场地磁场方向与车辆行驶轨迹垂直，此处为有记忆时特殊磁化后的磁迹路径的一个标记点；
车辆前进，继续下一个标记点，直到泊车结束，形成整个泊车的磁迹路径，以在自动泊车时通过磁感应器感应该磁迹路径泊车。
接上述技术方案，支架固定在车辆后防撞梁中央下方。
接上述技术方案，该泊车***在代客泊车模式下：
支架下降带动磁感应器贴近地面；
中央控制器根据车辆CAN总线获取车辆实际方位和轨迹信息；
磁感应器感应场地地面的磁迹路径；
中央控制器比较车辆实际方位、轨迹信息与磁轨路径的偏差，控制车辆转角及速度，使得车辆靠近磁轨路径。
接上述技术方案，磁化装置采用2组或3组相互交叉的磁化线圈，分别通以相位不同的交流电，在线圈包容的空间内，各组线圈分别形成的幅值相同、相互呈一定角度、具有一定电流相位差的交流磁场，形成强弱、方向随时间不断改变的周期性旋转磁场。
接上述技术方案，磁感应器也固定在支架上。
接上述技术方案，车辆上安装12颗雷达。
接上述技术方案，中央控制器与车辆的整车CAN总线、ESC制动辅助单元、EPS控制器、EMS发动机控制器均连接。
本发明还提供了一种磁迹记忆泊车方法，该方法基于上述技术方案中的磁迹记忆泊车***，该方法包括以下步骤：
在泊车路径记忆模式下：
支架下降带动磁化装置贴近地面；
磁化装置产生120°交叉旋转磁场，其交叉旋转磁场旋周期不变；
在一定的连续磁化周期内，若单个周期内场地磁场极大值未出现一定程度的向上波动，则中央控制器判断磁感强度最大处场地磁场方向是否与车辆行驶轨迹垂直；
若不垂直，磁化装置在中央控制器的控制下，调整初始相位角，磁化装置磁场再次旋转若干个周期，直到磁感强度最大处场地磁场方向与车辆行驶轨迹垂直，此处为有记忆时特殊磁化后的磁迹路径的一个标记点；
车辆前进，继续下一个标记点，直到泊车结束，形成整个泊车的磁迹路径；
在代客泊车模式下：
支架下降带动磁感应器贴近地面；
中央控制器根据车辆CAN总线获取车辆实际方位和轨迹信息；
磁感应器感应场地地面的磁迹路径；
中央控制器比较车辆实际方位、轨迹信息与磁轨路径的偏差，控制车辆转角及速度，使得车辆靠近磁轨路径。
本发明还提供一种计算机存储介质，其内存储有可被处理器执行的计算机程序，该计算机程序执行上述技术方案中的中央控制器执行的方法流程。
本发明产生的有益效果是：本发明首次利用复杂不均匀磁场磁化技术，将环境内不规则的磁场进行均匀特定弱磁化，特定弱磁化的场地在特定位置形成均匀固定方向的磁场，若干均匀固定方向的磁场连成磁轨迹。驾驶员开启功能时首次利用车下方的磁化装置，对行驶轨迹下地面进行有序若磁化，客户再次使用记忆泊车时，车辆可以延上次车辆行驶的磁迹线行驶，完成代客泊车记忆泊车等工作。该方案技术难度低，无需大规模计算，适合乘用车代客泊车记忆泊车功能的大规模普及。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例的磁化原理图；
图2是本发明实施例磁迹记忆泊车***机构示意图；
图3是本发明实施例磁迹记忆泊车方法的流程图；
图4是本发明实施例磁迹记忆泊车***的操作示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的理论基础为：
1)绝大多数物体特别是极化明显的分子物体或金属容易被磁化；
2)场地表面材质，磁感排列不规则但可以被磁化，行车场地下方类停车地面多有网状钢筋，更容易被磁化；对场地要求：非单一泥质土地；内置有钢筋的结构化道路、水泥路、车库等场景为佳。
3)针对均匀物体的磁化装置原理简单，机构简明；如中学试验条形磁铁、马蹄磁铁的试验道具冲消磁装置，如超市防盗用条形码磁化器和收银台上的消磁器及出口安全门等。均匀物质的强磁化和弱磁化技术工艺成熟。
4)非均匀物体均匀磁化技术，目前科技有较大突破。
本发明从理论上进行了深入研究，并经实践验证采用交叉线圈旋转磁场技术进行非接触感应磁化，可实现场地复杂磁环境全表面复合磁化。该磁化方法是将磁化装置贴近地面，贴近地面场地区域位于磁化装置交叉线圈中。在场地区域近磁化装置点建立一个随时间交替变化的旋转磁场，1次磁化就将场地区域近磁化装置点附近行程有序的磁场。
杂磁环境全表面复合磁化法的关键是在一定的空间内形成强度足够而方向随时间不断变化的旋转磁场。旋转磁场的形成有交叉磁轭，一般采用呈90°。布置的2个磁轭，以2相幅值相同，有一定相位差的交流电激磁，从而在4个磁极所在的平面上形成平面旋转磁场，该旋转磁场在平面上的轨迹呈圆形或椭圆形，采用2组或3组相互交叉的磁化线圈，分别通以相位不同的交流电.在线圈包容的空问内，各组线圈分别形成的幅值相同、相互呈一定角度、具有一定的电流相位差的交流磁场发生矢量迭加，从而形成强弱、方向随时问不断改变的周期性旋转磁场。
磁化装置在场地表面2个互相垂直方向上同时施加2个磁场HX(t)和HY(t)，其幅值相同，即HXO＝HYO＝HO，频率相同，即fX＝fY＝fO，且设它们之问有一相位差α，则2个分矢量的方程为：
HX＝HOcos(2πft+α1)
HY＝H0cos[(2πft+α1)+α]
公式中：
HX为水平方向的磁场强度：
HY为垂直方向的磁场强度：
HO为磁场强度的最大幅值：
f为频率；
α1为水平方向磁场的初始相位角；
α为相位差；
在这种情况下，场地区域近磁化装置点的合成磁场其大小为：
合成矢量的相位角为：
当相位差
时，合成矢量的幅值为常值H0；而合成矢量的相位角θ与分矢量HX的相位角2πft+α1方向相反而数值相等，这就是说当
时，合成矢量依顺时针方向按圆形轨迹作旋转运动。当分矢量的相位差不等于
时，合成矢量在各方向上的大小不完全相等，合成矢量按椭圆形轨迹作旋转运动，那么旋转磁场在各方向对缺陷的检测能力就不完全相同。如图1中分矢量的相位差为
合成矢量的轨迹为椭圆形。
在外磁场和内感应磁场的相互作用下，磁感应强度矢量的轨迹将发生改变，磁感应强度的长轴缩短，短轴变长。当对场地区域进行复合磁化时，为使各个方向旋转磁场矢量轨迹应为圆形或接近圆形。最终使得场区内各物质形成周期不同的理想旋转磁场的轨迹。
非接触感应磁化：在3个不同方向磁场的共同作用下，磁化装置贴近地面处区域内不同物质被磁化，并且产生磁场跟随磁化装置内磁场高速旋转；类似电动机异步电机原理，其中某一种物质产生的磁场在一段时间后磁场旋转周期达到稳定，但转速慢于磁化装置产生的磁场。其中另一种主要物质同理磁场稳定旋转达到稳态。但不同物质磁化后的磁场旋转周期不同。场地几种主要物质产生的磁场旋转一定周期后在某一时刻达到极大值(类似行星原理，一般时刻各个方向磁场互相有抵消，一定公周期后各主要物质磁场方向在某一时刻相同)。
本发明实施例的磁迹记忆泊车***，如图1所示，包括磁化装置、中央控制器、磁感应器，磁化装置和磁感应器均与中央控制器连接，其中磁化装置可安装于车辆后防撞梁中央下方，通过支架固定，支架可以有伸缩功能，保证功能开启时，磁化装置可以贴近地面。
其中磁化装置，采用2组或3组相互交叉的磁化线圈，分别通以相位不同的交流电。在线圈包容的空间内，各组线圈分别形成的幅值相同、相互呈一定角度、具有一定的电流相位差的交流磁场发生矢量迭加，从而形成强弱、方向随时间不断改变的周期性旋转磁场；其重要的特征为其开始的相位可调可控。磁化装置可以产生120°交叉旋转磁场，其交叉旋转磁场旋转周期不变，其初始相位角可以适当调整。
磁感应器也安装在支架上，在泊车中记忆阶段和循迹阶段可以将磁化装置和磁感应器贴近地面。其性能指标略高于磁力计，具备在屏蔽地磁场的模式下精确判断磁场方向的目的(注：工业AGV小车的磁感应器无屏蔽地磁场功能且精度不够，但工业模块成熟，可联系AGV小车磁感应器供应商，引入地理或磁探测领域专业磁感应器进行略微改制而成)；其可以判断当前场地上磁场方位及大小。
该磁迹记忆泊车***中的中央控制器(带磁迹跟踪算法)，其与车辆的EMS发动机控制器、EPS控制器、ESC控制器和整车CAN总线、超声波雷达、超声波雷达***控制器均连接。中央控制器内存储有正常APA自动泊车等功能的算法程序，并且计算对应的轨迹发出执行信号；此外中央控制器还引导磁化装置收发；在泊车的记忆阶段，若连续3个磁化周期，其单个周期内极大值未出现10％的向上波动，通过中央控制器判断磁感强度最大处场地磁场方向和车辆行驶轨迹不垂直时，请调整初始化相位角重新磁化；中央控制器还在泊车阶段引导车辆行驶轨迹拟合磁迹线。
本发明车辆中所涉及的超声波雷达用于进行对真实场景环境超声波波反射信息的采集，寻找车位阶段主要由高性能超声波雷达工作。识别车辆或障碍物间的位置关系从而进行车位的确定，泊车阶段12颗雷达共同工作，确认泊车中障碍物位置，避免碰撞。
整车CAN总线用于向中央控制器提供点档位信号和实时车速信号、泊车开始信号等泊车***需要的信号；
ESC控制器用于执行对应的减速度请求，来完成大减速制动的基本功能和完成车辆纵向控制的减速度请求；
EPS控制器用于推出需要的方向角度信号及执行对应的扭矩请求，用于完成车辆的横向控制请求；
EMS发动机控制器、EPS控制器、ESC控制器用于执行对应的加减速，及转向请求。
磁化装置在泊车路径记忆中的工作流程1为：
1)轨迹记忆开始，固定支架下降使得磁化装置贴近地面；
2)磁化装置可以产生120°交叉旋转磁场；
3)磁化装置判断磁化后的场地磁场极大值；
4)若连续3个磁化周期，其单个周期内极大值未出现10％的向上波动，则可判断磁感强度最大处场地磁场方向是否与车辆行驶轨迹垂直；
5)若不垂直，根据夹角调整磁化装置的初始相位角，磁化装置磁场再次旋转若干个周期后，直到场地磁场极大值在车辆行驶轨迹垂直时停止，此处为有记忆时特殊磁化后的磁迹路径的一个标记点；
6)车辆前进继续下个标记点，直到泊车结束，形成整个泊车的磁迹路径，以在自动泊车时按照此磁迹路径泊车。
磁感应器在代客泊车的工作流程2为：
1)代客泊车开始，固定支架下降使得磁感应器贴近地面；
2)中央控制器接收CAN总线上各其他传感器信息，车辆实际方位和轨迹信息；
3)磁感应器感应场地地面有记忆时特殊磁化后的磁迹路径；
4)中央控制器比较车辆实际方位和轨迹信息和特殊磁化后的磁轨路径的偏差，控制车辆转角及速度，使得车辆靠近特殊磁化后的磁轨路径。
本发明的磁迹记忆泊车***主要在以下不同的模式下工作：
在“用户激活泊入记忆，驾驶车辆行驶阶段”或“用户激活泊出记忆，驾驶车辆输出车库，并巡航至终点”时：磁化装置支架降下，磁化装置在泊车路径记忆过程中调用工作流程1，对场地地面进行弱磁化。
在“选择已有泊车记录”时：磁感应器支架降下，磁磁感应器在车辆自动使出过程中调用工作流程2，自动跟随特殊磁化后的磁迹路径行驶。
本发明的磁迹记忆泊车***及方法的可使得***延前期记忆过的路径行驶，乘用车应用为实体磁迹，防止云端数据丢失或信号传递中不安全因素。
本发明在不使用全传感器和视觉芯片的融合下，不需要将数据上传云端计算后回传，无技术难度和无硬件限制条件下完成方案设计降低成本，提高了产品竞争力。
同时本发明还解决了客户泊车中的痛点，增加了功能亮点，为后期更广泛的路径自动驾驶打基础。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，如闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、随机访问存储器(RAM)、静态随机访问存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、磁盘、光盘、服务器、App应用商城等等，其上存储有计算机程序，程序被处理器执行时实现相应功能。本发明实施例的计算机可读存储介质中存储的计算机程序，在被处理器执行时实现上述实施例的磁迹记忆泊车方法的步骤。
综上，本发明使用复杂不规则磁表面磁化技术，将停车场或家门口车库等一般驾驶场景上的路径进行弱磁化，相当于将路径上铺设上磁条，再次泊车时，车辆可以沿着若磁化路径无人记忆泊车。本发明无可见的磁条或网格，对一般道路场景无任何破坏；也不需要多传感器的特征分析和云端计算的支持，可在低成本和低技术条件下完成记忆泊车***的设计。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种磁迹记忆泊车***，其特征在于，该***包括中央控制器，以及均与其连接的磁化装置和磁感应器，其中磁化装置通过可伸缩的支架安装在车辆底部，在泊车路径记忆模式下：
支架下降带动磁化装置贴近地面；
磁化装置产生120°交叉旋转磁场，该交叉旋转磁场的旋转周期不变；
在一定的连续磁化周期内，若单个周期内场地磁场极大值未出现一定程度的向上波动，则中央控制器判断磁感强度最大处场地磁场方向是否与车辆行驶轨迹垂直；
若不垂直，磁化装置在中央控制器的控制下，调整初始相位角，磁化装置磁场再次旋转若干个周期，直到磁感强度最大处场地磁场方向与车辆行驶轨迹垂直，此处为磁化后的磁迹路径的一个标记点；
车辆前进，继续下一个标记点，直到泊车结束，形成整个泊车的磁迹路径，以在自动泊车时通过磁感应器感应该磁迹路径泊车。
2.根据权利要求1所述的磁迹记忆泊车***，其特征在于，支架固定在车辆后防撞梁中央下方。
3.根据权利要求1所述的磁迹记忆泊车***，其特征在于，该泊车***在代客泊车模式下：
支架下降带动磁感应器贴近地面；
中央控制器根据车辆CAN总线获取车辆实际方位和轨迹信息；
磁感应器感应场地地面的磁迹路径；
中央控制器比较车辆实际方位、轨迹信息与磁轨路径的偏差，控制车辆转角及速度，使得车辆靠近磁轨路径。
4.根据权利要求1所述的磁迹记忆泊车***，其特征在于，磁化装置采用2组相互交叉的磁化线圈，分别通以相位不同的交流电，在线圈包容的空间内，各组线圈分别形成的幅值相同、相互呈一定角度、具有一定电流相位差的交流磁场，形成强弱、方向随时间不断改变的周期性旋转磁场。
5.根据权利要求1所述的磁迹记忆泊车***，其特征在于，磁化装置采用3组相互交叉的磁化线圈，分别通以相位不同的交流电，在线圈包容的空间内，各组线圈分别形成的幅值相同、相互呈一定角度、具有一定电流相位差的交流磁场，形成强弱、方向随时间不断改变的周期性旋转磁场。
6.根据权利要求1所述的磁迹记忆泊车***，其特征在于，磁感应器也固定在支架上。
7.根据权利要求1所述的磁迹记忆泊车***，其特征在于，车辆上安装12颗雷达。
8.根据权利要求1所述的磁迹记忆泊车***，其特征在于，中央控制器与车辆的整车CAN总线、ESC控制器、EPS控制器、EMS发动机控制器均连接。
9.一种磁迹记忆泊车方法，其特征在于，该方法基于权利要求1所述的磁迹记忆泊车***，该方法包括以下步骤：
在泊车路径记忆模式下：
支架下降带动磁化装置贴近地面；
磁化装置产生120°交叉旋转磁场，其交叉旋转磁场的旋转周期不变；
在一定的连续磁化周期内，若单个周期内场地磁场极大值未出现一定程度的向上波动，则中央控制器判断磁感强度最大处场地磁场方向是否与车辆行驶轨迹垂直；
若不垂直，磁化装置在中央控制器的控制下，调整初始相位角，磁化装置磁场再次旋转若干个周期，直到磁感强度最大处场地磁场方向与车辆行驶轨迹垂直，此处为有记忆时特殊磁化后的磁迹路径的一个标记点；
车辆前进，继续下一个标记点，直到泊车结束，形成整个泊车的磁迹路径；
在代客泊车模式下：
支架下降带动磁感应器贴近地面；
中央控制器根据车辆CAN总线获取车辆实际方位和轨迹信息；
磁感应器感应场地地面的磁迹路径；
中央控制器比较车辆实际方位、轨迹信息与磁轨路径的偏差，控制车辆转角及速度，使得车辆靠近磁轨路径。
10.一种计算机存储介质，其特征在于，其内存储有可被处理器执行的计算机程序，该计算机程序执行权利要求9中的中央控制器执行的方法流程。
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