基于探測(cè)空間的輔助泊車系統(tǒng)檢測(cè)方法

崔曉川，劉文營(yíng)，鄒博維

（中國(guó)汽車技術(shù)研究中心，天津 300300）

基于探測(cè)空間的輔助泊車系統(tǒng)檢測(cè)方法

崔曉川，劉文營(yíng)，鄒博維

（中國(guó)汽車技術(shù)研究中心，天津 300300）

該文提出一種基于探測(cè)靜止車輛之間空隙作為目標(biāo)停車位的輔助泊車系統(tǒng)的檢測(cè)方法，旨在為評(píng)價(jià)該類型輔助泊車系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。輔助泊車系統(tǒng)檢測(cè)方法的提出，有助于汽車檢測(cè)領(lǐng)域能力的完善，規(guī)范系統(tǒng)生產(chǎn)商的設(shè)計(jì)，為消費(fèi)者在購(gòu)買汽車時(shí)提供技術(shù)支持。通過設(shè)計(jì)目標(biāo)樣車充氣模型、搭建典型的垂直停車位和平行停車位作為實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)場(chǎng)景，采用高精度慣性導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)試驗(yàn)中車輛的相互位置關(guān)系進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，最終利用實(shí)車系統(tǒng)驗(yàn)證該方法的可行性。經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及數(shù)據(jù)處理，結(jié)果表明：該方法能夠?qū)谔綔y(cè)靜止車輛之間空隙作為目標(biāo)停車位的輔助泊車系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)驗(yàn)證試驗(yàn)，適用于所有乘用車車型的檢測(cè)，操作方便可行，結(jié)果便于評(píng)價(jià)。

汽車智能化；輔助泊車系統(tǒng)；探測(cè)空間；檢測(cè)方法

0 引 言

隨著科技的進(jìn)步，汽車傳感技術(shù)逐漸成熟，汽車消費(fèi)者對(duì)汽車智能化也提出了更多的要求。輔助泊車系統(tǒng)是由非接觸式傳感器和相應(yīng)的轉(zhuǎn)向控制單元組成，系統(tǒng)激活后通過非接觸傳感器獲取車輛周圍的環(huán)境信息，實(shí)時(shí)規(guī)劃停車路徑并對(duì)車輛進(jìn)行相應(yīng)的側(cè)向控制，輔助駕駛員泊車入位[1]。針對(duì)目前城市停車難、停車位狹小、新駕駛員數(shù)量增多的現(xiàn)實(shí)狀況[2]，輔助泊車系統(tǒng)的價(jià)值逐漸顯現(xiàn)出來。隨著輔助泊車系統(tǒng)性能的不斷提升，新駕駛員停車入位的難度將不斷降低，停車事故率降低，進(jìn)而不斷提升汽車的自動(dòng)化與智能化，為智能汽車的實(shí)現(xiàn)打下基礎(chǔ)[3-9]。

目前，中國(guó)汽車安全技術(shù)主要來源于世界著名品牌企業(yè)與各大零部件商所帶來的成果。作為汽車安全技術(shù)的一個(gè)具體產(chǎn)物，輔助泊車系統(tǒng)的成熟產(chǎn)品也大部分是由博士、奧托立夫、德爾福等企業(yè)所研制開發(fā)。國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域的研究起步較晚，但目前國(guó)內(nèi)各大高校和高科技企業(yè)對(duì)輔助泊車系統(tǒng)的研究也取得了豐厚的成果[10]。至今輔助泊車技術(shù)已經(jīng)基本成熟，產(chǎn)品的性能和穩(wěn)定性已經(jīng)達(dá)到了民用的程度，今后配有輔助泊車系統(tǒng)的商品車型將越來越多。但是，目前國(guó)內(nèi)尚沒有一個(gè)明確的檢測(cè)方法對(duì)輔助泊車系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)檢定和評(píng)價(jià)，本文意在提出一種檢測(cè)輔助泊車系統(tǒng)的方法，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域檢測(cè)方法的空白。

輔助泊車系統(tǒng)按探測(cè)原理可以分為兩種：1）以探測(cè)靜止車輛之間空隙作為目標(biāo)停車位識(shí)別方式的系統(tǒng)；2）以探測(cè)噴涂在地面上的停車位線為識(shí)別目標(biāo)的系統(tǒng)。針對(duì)識(shí)別停車位線的系統(tǒng)而言，系統(tǒng)只要輔助駕駛員將車輛停入規(guī)定停車位內(nèi)即可，故系統(tǒng)可靠性比較容易判斷。而針對(duì)探測(cè)靜止車輛之間空隙作為目標(biāo)停車位識(shí)別方式的系統(tǒng)，檢測(cè)系統(tǒng)可靠性時(shí)容易造成車輛碰撞的危險(xiǎn)，故本文提出一種基于探測(cè)空間的輔助泊車系統(tǒng)的檢測(cè)方法，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該方法的可行性。該方法的提出有助于今后對(duì)該類系統(tǒng)進(jìn)行直觀有效的評(píng)價(jià)，對(duì)消費(fèi)者起到相關(guān)的指導(dǎo)作用，同時(shí)也為今后的CNCAP擴(kuò)充新領(lǐng)域新技術(shù)打下基礎(chǔ)。

1 輔助泊車系統(tǒng)

1.1 輔助泊車系統(tǒng)原理

輔助泊車系統(tǒng)是一種能夠快速、安全地使車輛自動(dòng)駛?cè)氩窜囄恢玫闹悄芟到y(tǒng)，它通過超聲波雷達(dá)以及圖像傳感器識(shí)別停車位，生成相應(yīng)的行車軌跡后控制車輛的方向盤轉(zhuǎn)向進(jìn)而實(shí)現(xiàn)泊車功能。其系統(tǒng)工作原理遵循下述車輛運(yùn)動(dòng)學(xué)模型[11-12]：

式中：θ——車軸與水平方向的夾角；

V——車輛的運(yùn)動(dòng)速度；

L——軸距；

ω——車輛前輪與車軸的夾角；

x——后軸中心點(diǎn)橫坐標(biāo)；

y——后軸中心點(diǎn)縱坐標(biāo)。

1.2 基于探測(cè)空間的輔助泊車系統(tǒng)工作流程

基于探測(cè)空間的輔助泊車系統(tǒng)工作前需要駕駛員手動(dòng)選擇停車位的方式：平行停車位或者垂直停車位。輔助泊車系統(tǒng)激活以后車輛以較低的速度直線行駛，此時(shí)非接觸式測(cè)距傳感器探測(cè)車輛周圍的環(huán)境信息，系統(tǒng)通過探測(cè)到的位置信息判斷是否有合適的空間能夠作為停車位進(jìn)行泊車入位，在探測(cè)出停車位后，系統(tǒng)提示駕駛員找到合適的停車位，駕駛員將車輛停下并按交互界面提示的檔位進(jìn)行換擋操作，輔助泊車系統(tǒng)根據(jù)車輛與靜止車輛的位置關(guān)系以及探測(cè)出來的空間停車位的大小自動(dòng)規(guī)劃泊車路徑軌跡，在泊車入位過程中，系統(tǒng)控制車輛的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)并在必要時(shí)給駕駛員提示信息，停車操作完成后，系統(tǒng)將提示駕駛員泊車操作已結(jié)束。此類輔助泊車系統(tǒng)在工作的過程中，駕駛員需要對(duì)車輛的速度以及檔位的選擇進(jìn)行控制，當(dāng)車速超過系統(tǒng)設(shè)定閾值或者車輛與靜止車輛或障礙物距離小于系統(tǒng)設(shè)定閾值時(shí)，輔助泊車功能自動(dòng)退出，將駕駛權(quán)轉(zhuǎn)交給駕駛員。系統(tǒng)的工作示意圖如圖1所示。

圖1 基于探測(cè)空間的輔助泊車系統(tǒng)工作示意圖

1.3 基于探測(cè)空間的輔助泊車系統(tǒng)提示信息要求

基于上述系統(tǒng)工作原理及工作流程可知探測(cè)空間的輔助泊車系統(tǒng)屬于人機(jī)交互的智能系統(tǒng)，故檢測(cè)該類型系統(tǒng)時(shí)，需要查看系統(tǒng)是否給駕駛員必要的操作提示，此提示可以是聲信號(hào)也可以是光信號(hào)。本文提出的基于探測(cè)空間的輔助泊車系統(tǒng)檢測(cè)方法中作為最低的要求，系統(tǒng)在釋放自動(dòng)轉(zhuǎn)向、完成輔助泊車或者輔助泊車過程中系統(tǒng)中斷泊車操作時(shí)，應(yīng)該向駕駛員發(fā)出必要的聲信號(hào)。其次在發(fā)現(xiàn)合適空間可以作為停車位、提示駕駛員換擋或者在泊車過程中發(fā)現(xiàn)障礙物時(shí)可以給駕駛員必要的聲或者光信號(hào)。

2 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景搭建

目前標(biāo)準(zhǔn)的停車位有兩種：平行停車位、垂直停車位?；谔綔y(cè)空間的輔助泊車系統(tǒng)應(yīng)該能夠探測(cè)上述兩種類型停車位。由于基于探測(cè)空間的輔助泊車系統(tǒng)需要探測(cè)靜止車輛之間的空隙作為停車位，一旦系統(tǒng)失效，擺放實(shí)車搭建實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景會(huì)造成碰撞的危險(xiǎn)。故需要設(shè)計(jì)假車模型代替實(shí)車搭建平行停車位和垂直停車位實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景。

設(shè)計(jì)兩輛充氣假車模型，分別模擬三廂乘用車和兩廂乘用車。三廂乘用車模型尺寸：4.2m×1.5m× 1.11m；兩廂乘用車模型尺寸：3.905m×1.6m×1.27m。兩輛假車模型內(nèi)部用充氣柱做支撐，外部車衣采用堅(jiān)固結(jié)實(shí)的蒙皮制成，其雷達(dá)反射特性與真實(shí)車輛基本一致。充氣假車模型實(shí)物圖如圖2所示。實(shí)驗(yàn)前需利用氣泵將其充氣，實(shí)驗(yàn)完畢后放氣，折疊整理后便于搬運(yùn)，易于多次反復(fù)實(shí)驗(yàn)。

圖2 充氣假車模型實(shí)物圖

2.1 平行停車位實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景

平行停車位區(qū)域是受兩輛靜止車輛和一個(gè)可選擇的側(cè)向路邊作為主要限制，兩輛靜止車輛在同一方向平行于正常行駛路線整齊擺放而形成的停車位空間。此類停車位區(qū)域長(zhǎng)度x設(shè)定為被測(cè)車輛長(zhǎng)度加上Δx（被測(cè)車輛長(zhǎng)度小于4m時(shí)，Δx取1m；被測(cè)車輛長(zhǎng)度大于6m時(shí)，Δx取1.5m；被測(cè)車輛長(zhǎng)度介于4m和6m之間時(shí)，Δx取被測(cè)車輛長(zhǎng)度×0.25），寬度設(shè)定為被測(cè)車輛寬度加上0.2m。有側(cè)向路邊的場(chǎng)景下，靜止車輛以一個(gè)固定的距離平行于路邊擺放；沒有側(cè)向路邊的場(chǎng)景下，兩輛靜止車輛側(cè)向外邊界的連接線在地面上的投影作為實(shí)際的參考線。平行停車位實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景示意圖如圖3所示。

圖3 平行停車位實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景示意圖

2.2 垂直停車位實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景

垂直停車位區(qū)域是受兩輛靜止車輛在同一方向垂直于正常行駛路線整齊擺放而形成的停車位空間。此類停車位區(qū)域?qū)挾仍O(shè)定為被測(cè)車輛寬度加上1.2m，深度設(shè)定為被測(cè)車輛的長(zhǎng)度。垂直停車位實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景示意圖如圖4所示。

圖4 垂直停車位實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景示意圖

3 系統(tǒng)性能要求及檢測(cè)方法

3.1 系統(tǒng)性能要求

不同零部件生產(chǎn)商針對(duì)基于探測(cè)空間的輔助泊車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)均不同，但是應(yīng)該設(shè)定一個(gè)最低的系統(tǒng)性能要求，便于汽車消費(fèi)者對(duì)該輔助泊車系統(tǒng)有一個(gè)共性的認(rèn)識(shí)。本文介紹的檢測(cè)方法對(duì)此類輔助泊車系統(tǒng)提出一個(gè)最低的性能要求，用以檢驗(yàn)測(cè)量時(shí)的一般性檢查。系統(tǒng)說明書中應(yīng)明確說明車輛搜索停車位時(shí)的速度閾值（針對(duì)平行停車位此速度閾值設(shè)定為不大于30km/h，針對(duì)垂直停車位此速度閾值設(shè)定為不大于20 km/h），搜索停車位時(shí)應(yīng)該以直線行駛路徑進(jìn)行搜索，被測(cè)車輛與靜止車輛的橫向凈距離（不考慮后視鏡）設(shè)定為0.5～1.5m，被測(cè)車輛中分面與靜止車輛邊界線的最大角度設(shè)定為5°。停車過程中車速應(yīng)小于設(shè)定的速度閾值（該閾值應(yīng)設(shè)為5～12km/h），一旦速度超過該速度閾值后，輔助泊車功能將自動(dòng)終止退出。

3.2 平行停車位系統(tǒng)檢測(cè)方法

利用設(shè)計(jì)的充氣假車模型，搭建平行停車位場(chǎng)景，按照被測(cè)車輛附帶的系統(tǒng)說明書操作被測(cè)的輔助泊車系統(tǒng)，選擇平行停車位模式進(jìn)行輔助泊車系統(tǒng)檢測(cè)。在搜索車位、發(fā)現(xiàn)車位、輔助泊車過程及輔助泊車結(jié)束或者遇到錯(cuò)誤終止各個(gè)階段應(yīng)該有相應(yīng)的提示信息，至少滿足本文1.3所述的最低要求。在輔助泊車整個(gè)過程中對(duì)輔助泊車系統(tǒng)進(jìn)行一般檢查，系統(tǒng)應(yīng)該滿足本文3.1所述的系統(tǒng)性能的最低要求。

輔助泊車結(jié)束后，應(yīng)對(duì)車輛位置進(jìn)行測(cè)量。被測(cè)車輛前輪和后輪最外側(cè)分別與側(cè)向路邊的距離應(yīng)該在0.05～0.3m之間；對(duì)于沒有側(cè)向路邊的場(chǎng)景，被測(cè)車輛前輪和后輪最外側(cè)分別與兩輛靜止車輛側(cè)向外邊界的連接線在地面上的投影的距離應(yīng)該在±0.3m之間（負(fù)值代表靜止車輛內(nèi)側(cè)方向，正值代表靜止車輛外側(cè)方向）；被測(cè)車輛中分面與側(cè)向路邊或者兩輛靜止車輛側(cè)向外邊界的連接線在地面上的投影所成的夾角應(yīng)該在±3°之間（正值代表逆時(shí)針夾角，負(fù)值代表順時(shí)針夾角）。實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景圖如圖5所示。

圖5 平行停車位系統(tǒng)檢測(cè)方法實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景圖

進(jìn)行10次實(shí)驗(yàn)有9次滿足上述所有條件的輔助泊車系統(tǒng)可以判定為針對(duì)平行停車位場(chǎng)景而言合格的基于探測(cè)空間的輔助泊車系統(tǒng)。

3.3 垂直停車位系統(tǒng)檢測(cè)方法

利用設(shè)計(jì)的充氣假車模型，搭建垂直停車位場(chǎng)景，按照被測(cè)車輛附帶的系統(tǒng)說明書操作被測(cè)的輔助泊車系統(tǒng)，選擇垂直停車位模式進(jìn)行輔助泊車系統(tǒng)檢測(cè)。在搜索車位、發(fā)現(xiàn)車位、輔助泊車過程及輔助泊車結(jié)束或者遇到錯(cuò)誤終止各個(gè)階段應(yīng)該有相應(yīng)的提示信息，至少滿足本文1.3所述的最低要求。在輔助泊車整個(gè)過程中對(duì)輔助泊車系統(tǒng)進(jìn)行一般檢查，系統(tǒng)應(yīng)該滿足本文3.1所述的系統(tǒng)性能的最低要求。

輔助泊車結(jié)束后，應(yīng)對(duì)車輛位置進(jìn)行測(cè)量。定義一個(gè)符合的泊車停止區(qū)域，其形狀為一個(gè)矩形，具體定義如下：直線1為平行于左側(cè)靜止車輛右邊界線（不包括后視鏡）距離0.3m的一條直線；直線2為平行于右側(cè)靜止車輛左邊界線（不包括后視鏡）距離0.3m；直線3和直線4分別平行于兩靜止車輛前后邊界線距離0.4m。上述4條直線所圍成的區(qū)域即為定義的符合輔助泊車系統(tǒng)完成泊車后的停止區(qū)域，示意圖如圖6所示。輔助泊車結(jié)束后，被測(cè)車輛應(yīng)停在上述區(qū)域內(nèi)，并且被測(cè)車輛中分面與該區(qū)域所成的夾角應(yīng)在±3°之間。

圖6 垂直停車位場(chǎng)景下輔助泊車停止區(qū)域示意圖

進(jìn)行10次實(shí)驗(yàn)有9次滿足上述所有條件的輔助泊車系統(tǒng)可以判定為針對(duì)垂直停車位場(chǎng)景而言合格的基于探測(cè)空間的輔助泊車系統(tǒng)。

4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

按照本文所述的兩種實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景（平行停車位和垂直停車位）分別進(jìn)行實(shí)車實(shí)驗(yàn)，記錄每次實(shí)驗(yàn)后被測(cè)車輛前輪和后輪與基準(zhǔn)線的距離以及被測(cè)車輛中分面與規(guī)定區(qū)域的夾角。共進(jìn)行3種場(chǎng)景的實(shí)驗(yàn)：1）有側(cè)向路邊的平行停車位場(chǎng)景；2）沒有側(cè)向路邊的平行停車位場(chǎng)景；3）垂直停車位場(chǎng)景。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1～表3所示。

通過表1結(jié)果可以看出，除了第7次實(shí)驗(yàn)中車輛右前輪距離側(cè)向路邊0.35 m，超出0.30 m的合格范圍外，其余所有實(shí)驗(yàn)中車輪距側(cè)向路邊的距離均在0.05～0.30m之間，車身中線與側(cè)向路邊的夾角也均在±3°之間。10次實(shí)驗(yàn)其中9次符合要求，可判定為滿足要求。

表1 有側(cè)向路邊的平行停車位場(chǎng)景實(shí)驗(yàn)結(jié)果1）

表2 沒有側(cè)向路邊的平行停車位場(chǎng)景實(shí)驗(yàn)結(jié)果1）

表3 垂直停車位場(chǎng)景實(shí)驗(yàn)結(jié)果1）

通過表2結(jié)果可以看出，所有實(shí)驗(yàn)中車輪距兩輛靜止車輛側(cè)向外邊界的連接線在地面上的投影的距離均在±0.30m之間，車身中線與兩輛靜止車輛側(cè)向外邊界的連接線在地面上的投影的夾角也均在±3°之間。10次實(shí)驗(yàn)均符合要求，可判定為滿足要求。

通過表3結(jié)果可以看出，除了第6次實(shí)驗(yàn)中車輛中分面與規(guī)定停車區(qū)域的夾角＞3°，超出范圍外，其余所有實(shí)驗(yàn)中前車輪距兩側(cè)靜止車輛均＞0.3 m，后車輪距兩側(cè)靜止車輛均＞0.4m，車輛中分面與規(guī)定停車區(qū)域的夾角均在±3°之間。10次實(shí)驗(yàn)其中9次符合要求，可判定為滿足要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文在研究輔助泊車系統(tǒng)的工作原理的基礎(chǔ)上提出了一種基于探測(cè)空間的輔助泊車系統(tǒng)的檢測(cè)方法。通過設(shè)計(jì)充氣假車模型建立平行停車位和垂直停車位兩種典型的實(shí)驗(yàn)停車位場(chǎng)景，利用高精度慣性導(dǎo)航測(cè)量系統(tǒng)對(duì)試驗(yàn)中車輛的位置信息進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，最終采集車輛停止后與目標(biāo)的距離信息及角度信息。經(jīng)過大量的實(shí)車驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明：該檢測(cè)方法方便可行，便于評(píng)價(jià)，對(duì)不同供應(yīng)商提供的輔助泊車系統(tǒng)均可適用。本文提出的基于探測(cè)空間的輔助泊車系統(tǒng)的檢測(cè)方法填補(bǔ)了目前國(guó)內(nèi)對(duì)輔助泊車系統(tǒng)檢測(cè)方法的空白，為今后智能汽車的檢測(cè)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的提出打下基礎(chǔ)。

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（編輯：劉楊）

Detection method for auxiliary parking system based on detecting space

CUI Xiaochuan，LIU Wenying，ZOU Bowei
（China Automotive Technology&Research Center，Tianjin 300300，China）

Currently，there is no inspection and test method for auxiliary parking system in China. In this paper，a detection method of auxiliary parking system is proposed to detect the space between the stationary vehicles with the aim to lay a foundation for this type of auxiliary parking system.The proposed method will improve the test ability in automobile detection field，specify the design of the system manufacturers and provide technical support for consumers when purchasing vehicles.By designing inflatable model for sample vehicle and build classic vertical parking space and parallel parking space as the test target scene，real-time measurement can be carried out for the mutual position relation of testing vehicles based on high-precision inertial navigation system. Finally，the feasibility of the method is verified via real vehicle system.Based on extensive test verification and data processing，this method is capable of detecting，verifying and measuring the space between stationary vehicles for auxiliary parking system of target parking space.The test results show that the method is suitable for the detection of all passenger vehicle models，and the test is feasible and convenient for operation.Test results are easy to be evaluated.

automobile intellectualization；auxiliary parking system；detecting space；detecting method

A

：1674-5124（2017）02-0029-05

10.11857/j.issn.1674-5124.2017.02.006

2016-07-29；

：2016-09-03

崔曉川（1987-），男，天津市人，工程師，研究方向?yàn)檎囆阅?、道路試?yàn)、車輛主動(dòng)安全與被動(dòng)安全。