一种车辆遥控泊车系统及其控制方法与流程

本发明涉及智能车控制技术领域，尤其涉及一种车辆遥控泊车功能的技术。

背景技术：

随着科学技术的发展，智能驾驶汽车的逐步应用，智能泊车系统技术日渐成熟和完善。智能驾驶自动泊车系统技术发展经历了半自动泊车、全自动泊车、遥控泊车和代客泊车阶段，以及未来高级智能驾驶的一键泊车阶段。自动泊车系统是利用车载传感器(包括4路全景摄像头，或者12路超声波雷达，或者全景摄像头和超声波雷达的融合方案)识别有效的泊车空间，并通过自动泊车辅助控制电控单元ecu协同整车底盘电动转向助力系统eps、电子稳定性系统esp和动力总成发动机系统ems、变速箱系统tcu等，通过有序的规划控制车辆进行侧方位停车、垂直车位停车和斜列车位停车。

遥控泊车是在全自动泊车的基础上发展起来，驾驶员可以站在车外一定范围内对车辆进行遥控操作，让车辆泊车入库或者泊车出库。由于驾驶员已经不在车内对车辆的工作状态进行监控和操作，所以遥控泊车对系统的硬件架构和软件策略提出了一定的要求。但目前缺乏一种实用性强，安全性高，并能适用于任何可搭载基于全景摄像头或/和超声波雷达的遥控泊车控制系统。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是实现一种安全、实用的遥控泊车系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种车辆遥控泊车系统，车辆四周设有用于采集影像和障碍物信息的摄像头和超声波传感器，所述摄像头和超声波传感器均通过信号线连接遥控泊车辅助系统电子控制器，所述遥控泊车辅助系统电子控制器通过can总线与车身通讯模块通信，所述车身通讯模块与用户手机通过蓝牙信号通信，所述遥控泊车辅助系统电子控制器连接变速箱控制器、电动助力转向系统、伺服动力系统、电子稳定性控制程序，所述伺服动力系统和电动助力转向系统向cdd模块发出减速控制信号，所述电动助力转向系统向发动机管理系统发出加速控制信号，所述变速箱控制器向变速箱发出换挡信号。

所述遥控泊车辅助系统电子控制器通过can总线与无钥匙进入/启动系统、车身控制模块通信，所述无钥匙进入/启动系统获取汽车钥匙的信号，所述车身控制模块控制车灯单元，所述遥控泊车辅助系统电子控制器与主机控制器通信。

所述手机通过蓝牙与车身通讯模块通信并向车辆发送车辆操控信号，所述汽车钥匙通过射频信号与无钥匙进入/启动系统通信并向车辆发送车辆操控信号，所述主机控制器通过数据线连接遥控泊车辅助系统电子控制器并向车辆发送车辆操控信号，所述车辆操控信号包括前进信号、后退信号、转向信号、制动信号。

所述超声波传感器设有12个，车前方和车后方各设有四个用于获取车辆前后方向障碍物信息，车左右两侧各设有两个用于获取车辆侧面障碍物及马路伢子和墙面信息，所述摄像头设有四个且分布在车身的四周，所述摄像头获取的影像信息输送至主机控制器，由车内的显示屏显示。

：车辆处于车辆遥控泊车控制过程中时，摄像头和超声波雷达启动将获取的信号输送至遥控泊车辅助系统电子控制器，所述遥控泊车辅助系统电子控制器将获的信息在片上系统soc内部进行处理，所述片上系统soc将处理后的信号经过同轴电缆输出到主机控制器上，并投射到显示屏上进行显示。

所述soc通过i2c接口连接有存储器，所述超声波传感器通过硬线连接遥控泊车辅助系统电子控制器的硬件驱动电路，所述超声波传感器连接mcu的数字量输入输出接口，所述mcu设有acc接口、key接口和led接口，所述acc是ignon的输入信号，用于整车点火后激活rpaecu遥控泊车辅助系统电子控制器，所述key接口连接硬按钮，所述硬按钮用于开关车辆遥控泊车系统，所述led接口连接指示灯，所述指示灯用于显示车辆遥控泊车系统的开关状态。

基于所述车辆遥控泊车系统的控制方法，车辆遥控泊车控制方法包括横向控制和纵向控制：

横向控制：当接收到转向信号时，遥控泊车辅助系统电子控制器向电动助力转向系统发出扭矩请求和扭转方向，电动助力转向系统根据遥控泊车辅助系统电子控制器指令完成相应动作并实时反馈扭矩大小和方向，形成闭环控制；

纵向控制：当接收到前进信号、后退信号或制动信号时，遥控泊车辅助系统电子控制器向电子稳定系统发出指令，当遥控泊车辅助系统电子控制器发出车辆前进信号时，电子稳定系统会将相应的信号转换成驾驶员虚拟的意图扭矩给到发动机管理系统，由发动机管理系统驱动带动整车加速行驶，当遥控泊车辅助系统电子控制器发出后退信号或制动信号时，cdd模块执行制动指令，同时发动机管理系统降低燃烧扭矩或者倒拖方式来降低整车速度。

当驾驶员在车内时采用第一控制方法，当驾驶员未在车内时采用第二控制方法：

第一控制方法：车辆在正常点火启动之后，遥控泊车辅助系统电子控制器上电，当驾驶员按下硬按钮时若车速低于20km/h，则进入启动自动泊车辅助系统并在显示屏上显示，指示灯亮起，车辆前进过程中搜索车位，当搜到可用车位时，显示屏会有标识提示可用车位，若驾驶员选择其中一个车位后，若驾驶员刹停车辆则主机控制器的显示屏会有两种泊车入库方式供驾驶员选择：一种是自动泊车入库apa模式，一种是遥控泊车rpa模式；

如果驾驶员使用apa泊车模式，可以直接按下硬按钮，系统自动规划泊车轨迹，然后接管本车，自动泊车入库；如果驾驶员使用rpa泊车模式，可以直接挂p档，激活电子手刹epb，然后下车并关好车门，打开手机app，建立与车身通讯模块的通讯，根据提示在手机上操作将车辆按照规划轨迹遥控泊车入库，泊车结束后车辆自动挂p档，激活电子手刹epb，退出自动泊车系统，最后熄火；

第二控制方法：驾驶员使用手机app遥控车辆泊车出库，车辆起始处于掉电熄火状态，驾驶员打开手机app，建立和车身通讯模块的通讯，在手机上先启动整车点火上电，整车上电，遥控泊车辅助系统电子控制器激活，之后规划泊车出库轨迹，根据提示在手机上操作将车辆按照规划轨迹遥控出库，直至整车身全部出库，并且车辆与行驶道路平行，泊车结束，自动挂p档，激活电子手刹epb。

当手机与车身通讯模块通信并开始向车辆发出控制信号时，只有当用户触摸或按压手机的操控按键时，车辆根据获取的控制信号行驶，否则车辆立刻刹停；当汽车钥匙与无钥匙进入/启动系统通信并开始向车辆发出控制信号时，只有当用户按压汽车钥匙的操控按键时，车辆根据获取的控制信号行驶，否则车辆立刻刹停。

当车辆获取手机或汽车钥匙的控制信号时，开启警示灯，当接收到制动信号时打开制动灯，当接收到转向信号时关闭警示灯开启相应侧转向灯，并在转向信号结束后恢复警示灯，当车辆未接收到控制信号时，关闭警示灯。

本发明在软硬件构架上完善和优化安全控制策略，实现遥控泊车功能，鲁棒性好、实用性强、安全性高，适用于任何含有全景摄像头或/和超声波传感器的智能驾驶车辆。

此外，该系统传感器和控制器都是低功耗、低频率的模块，所以电磁干扰问题影响很小，对外界的辐射强度也不会增加，对近程通讯有功能安全要求，所以传输数据准确可靠。

附图说明

下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容作简要说明：

图1为遥控泊车系统原理框图；

图2为遥控泊车系统核心控制架构图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

如图1所示，一种遥控泊车功能技术方案包括以下硬件模块：遥控泊车辅助系统电子控制器rpaecu(remoteparkingassitanceelectriccontrolunit)、12路超声波传感器uss(ultrasonicsensor)radars、4路全景摄像头svc(surroundviewcameras)、手机蓝牙应用软件cellphoneapp、车身通讯模块t-box(telematicsbox)、无钥匙进入/启动系统peps(passiveentrypassivestart)、车身控制模块bcm(bodycontrolmodule)、电动助力转向系统eps(electricpowersteering)、电子稳定性控制程序esp(electronicstabilityprogram)、伺服助力系统ibooster、变速箱控制器tcu(transmissioncontrolunit)、主机控制器ihu(infotainmentheadunit)。

12颗超声波传感器uss有两种类型，前四后四8颗uss主要用于测量前后方向障碍物，侧四4颗uss搜寻泊车车位以及检测车辆侧面障碍物及马路伢子和墙面。4颗全景摄像头分布在车身的四周，通过采集环境图像处理后在主机ihu上显示车周身信息。全景摄像头一方面可以检测泊车车位线，寻找合适的泊车位；另一方面采集的图像通过数据处理，可以检测到车身周围静态物体sod(staticobjectdetection)、移动物体mod(movingobjectdetection)以及行人pd(pedstraindetection)，提高主动安全性。

手机app(应用手机必须带蓝牙功能)和本车通讯模块t-box通过蓝牙建立通讯桥梁。在手机上通过制定的操作即可操控车辆泊车入库和出库。手机和t-box保持持续通讯模式，一旦用户的手不对手机进行操作了，蓝牙通讯信号立刻中止，rpa系统发生中断，车辆必须立刻刹停。另一种遥控方式是钥匙遥控泊车，钥匙carkey和车身peps模块建立通讯桥梁。用户按下钥匙指定按键不松手，钥匙通过射频信号rf(radiofrequency)signal不断地和peps通讯收发相关指令，peps将接收的钥匙指令通过can总线发送给rpaecu。一旦用户不再按键，射频通讯中止，rpa系统发生中断，车辆必须立刻刹停。

bcm车身管理模块控制制动灯(brakinglamp)、转向灯(steeringlamp)和紧急双闪灯(emergencylamp)是与rpa系统关联的电器件。rpa系统在泊车入库和泊车出库的过程中，rpa会通过can总线开启紧急双闪灯，直到泊车动作结束方才关闭双闪灯；同时泊车过程中，车辆会有制动动作和转向动作，此时rpa控制器也会通过can总线开启和关闭制动灯以及转向灯。

泊车过程中有两种行车控制方式，分别是横向控制和纵向控制，都是由底盘系统来完成的。横向控制主要依靠电子转向系统eps的转向来完成车辆相应动作。rpa会向eps发出扭矩请求和扭转方向，eps根据rpa指令完成相应动作并实时反馈扭矩大小和方向，形成闭环控制策略。纵向控制主要依靠电子稳定系统esp来完成相应动作，可以实现车辆的加速控制和减速控制，rpa会给esp发出要求的速度和距离。当rpa发出车辆加速命令时，esp会将相应的信号转换成驾驶员虚拟的意图扭矩给到发动机管理系统ems(如果是电动车，这个扭矩信号会给到整车控制单元vcu，vcu控制电机模块mcu)，ems做扭矩策略规划加大燃烧扭矩、提高曲轴转速，带动整车加速行驶。当rpa发出减速命令时，cdd模块会采取制动措施，ems也会降低燃烧扭矩或者倒拖方式来降低整车速度。epb是esp驻车制动冗余关联件，ibooster是esp行车制动冗余关联件，因为驾驶员不在车上，所以存在两种制动保护策略。

tcu变速箱控制单元在遥控泊车过程中，根据rpa控制器的指令要求转换档位d档、n档、r档和p档。正确挂挡正确操作，非预期档位可能会造成危险事故，所以对tcu有一定的功能安全要求。ihu音响主机控制器主要用于显示车位搜索，泊车入库全景图像和轨迹规划路径情况，驾驶员在车外时可以通过暂停手机或者钥匙操作来启动或终止泊车功能，如果驾驶员在车上也可以通过ihu上的按键来启动或者终止泊车功能。

如图2所示，为遥控泊车系统核心控制架构，是以传感器和控制器为主的硬件架构。传感器是4路摄像头和12颗超声波雷达。摄像头采集大量的图像数据，内部本身集成了串行器serializer，可以将图像数据打包，然后通过同轴电缆coax利用fpdlinkiii或者gmsl协议来传输数据包。rpaecu接收到数据后，通过解串器deserializer将图像数据解包，最终图像数据在片上系统soc内部进行处理，数据传输路径是遵循mipi协议csi2串行接口。

soc内部还有串口通讯模块i2c、uart、spi等、通用输入输出接口gpio、sram数据接口和地址接口、emmc外部存储器数据接口等等。众多模块原理不同，供电方式不同，而且由于soc的低功耗要求，供电电压都比较低，因此电池供电bat会通过电源管理芯片pmic将较高的直流电压转成较低的符合芯片要求的低压直流电。选择一路uart应用115200bps的通讯数据吞吐率用于对整个rpaecu进行debug软件调试作用。

4路全景摄像头在soc内部组建全景模式，然后将视图通过串行器打包，经过同轴电缆输出到音响主机ihu控制器上，ihu控制器会有解串器将全景数据解包，然后投射到显示屏上进行显示。驾驶员可以在ihu上进行触摸屏操作，驾驶员触摸按下区域的位置的坐标可以通过串行器和解串器一同在同轴电缆上传输，当然坐标信息也可以通过can总线在rpa和ihu之间进行通讯，为了提高响应速度、减少通讯时间，本发明是将坐标数据由uart或者i2c串行接口在同轴电缆coax上进行数据传输，最后根据收发频率的不同来区分视频串行解串数据和坐标数据。

soc通过i2c接口外接了一个eeprom模块，某些设定的参数值可以存储在这个模块里，掉电不丢失。根据环境的不同，设定参数可以不同，在eeprom的数据可以软件设定是否进行修改或者读取。

12颗超声波信号是硬线连接，经过rpaecu的硬件驱动电路后，可以直接由微控制器mcu的数字量输入输出接口gpio采集，根据高低电平判断回波信号是否有障碍物，据此，侧面雷达也可以识别水平车位和垂直车位，以及车位周围是否存在路沿、墙面等。

微控制器mcu还有三种接口，分别是acc、key和led。acc是ignon的输入信号，当整车点火后，ign硬件信号输入，rpaecu才会激活。key信号是pas泊车辅助系统在主机上的硬按钮，该按钮同时集成了led指示灯。当在满足泊车系统启动的条件下，按下pas按钮，对应的led指示灯也会亮起；再次按下pas按钮可以关闭pas系统，同时对应的led指示灯熄灭。但是在泊车模式下按pas键是无效的，整车处于泊车系统自我保护阶段，只有驾驶员强制接管整车，pas系统才会退出。上述按钮功能是apa自动泊车条件下的应用。在rpa遥控泊车的情况下，虽然驾驶员不在车上，但是led指示灯还是正常亮起的。在驾驶员停止操作手机app或者不再按钥匙上rpa按键时，驾驶员意愿中断泊车操作，led指示灯不会熄灭，只有当泊车结束或者驾驶员强制退出rpa遥控泊车系统时led才会熄灭。

mcu是rpaecu和整车can总线通讯的唯一通道，本发明将rpaecu挂在整车bodycan上，同时因为纵向控制和横向控制都是rpa是底盘上的eps和esp直接通讯，为了提高控制效率，rpaecu还另外在底盘chassiscan上挂了一路can总线。同时为了满足can总线优化的网络架构，本发明的can总线架构可以兼容canfd总线架构。

soc是片上系统，主要负责对图像数据的处理和显示工作。mcu是微控制器，主要负责对雷达数据的处理、搜索车位和对整车can总线通讯。对于rpa系统，摄像头图像数据和雷达数据是要进行数据融合处理的，以便提高车位搜索成功率和泊车成功率，以及泊车轨迹规划的合理性和可靠性，提高整个rpa系统的鲁棒性，所以soc和mcu是需要信息共享、数据通信的。本发明中将soc和mcu通过串行接口连接。两个模块都是嵌入式系统，都包含i2c、uart和spi总线，可以任意选择一种进行通信，但必须是相同的串行协议。

本发明分成两种情况进行说明，一种情况是人在车内，希望找个车位泊车入库；另一种是人在车外，车子处于停车熄火状态，因为车位狭窄而造成驾驶员无法进入驾驶座，此时可以在车外对车辆遥控泊出。对车辆的遥控功能可以由手机app和钥匙来实现，从手机app的角度来说明上述两种遥控泊车情况。钥匙泊车的软件策略也在本发明保护范围之内。

情况一说明：车辆在正常点火启动之后，rpa系统上电即进行初始化和软硬件自检，然后等待驾驶员按键激发车位搜索功能。车辆正常行驶或驻车，某一时刻驾驶员希望找个车位泊车入库。

驾驶员按下pas按键，如果车速低于20km/h的情况，则主机进入自动泊车辅助系统界面，led指示灯亮起。本车继续前进，开始搜索车位。搜到可用车位时，主机界面会有标识提示可用车位，驾驶员可以判断是否使用该车位。如果使用该车位，驾驶员首先须刹停车辆。ihu主机界面会有两种泊车入库方式供驾驶员选择：一种是自动泊车入库apa模式，一种是遥控泊车rpa模式。

如果驾驶员使用apa泊车模式，可以直接按下pas按键，系统自动规划泊车轨迹，然后接管本车，自动泊车入库。驾驶员此时在车速时刻关注车辆状态，防止出现非预期的失效状态。如果驾驶员使用rpa泊车模式，可以直接挂p档，激活电子手刹epb，然后下车并关好车门。打开手机app，建立与整车t-box的通讯。根据提示在手机上持续不间断地进行相应的操作(如手在手机上不停的画圈或者滑动)，车辆可以根据规划轨迹泊车入库。泊车结束，车辆自动挂p档，激活电子手刹epb，退出自动泊车系统。驾驶员也可以使用手机app让整车熄火掉电，也可以人工手动熄火操作。

情况二说明：驾驶员使用手机app遥控车辆泊车出库。车辆起始处于掉电熄火状态，驾驶员打开手机app，建立和整车t-box的通讯。根据app提示说明，先启动整车点火上电。整车上电，rpaecu也会激活，然后rpa系统初始化，关联的软硬件开始自检，规划泊车出库轨迹。驾驶员在手机app上不间断的持续操作，车辆就会根据要求挂入相应档位出库移动，直至整车身全部出库，并且车辆与行驶道路平行，泊车结束，自动挂p档，激活电子手刹epb。

综上所述的所有过程中，包括搜索车位、泊车入库和泊车出库，关联件摄像头、超声波、t-box、peps、esp、eps、ihu、cgw等等都要进行周期性的自检，即软硬件的基本自检。一旦某个关联件发生故障或者失效，自动泊车系统都会被终止，整车会有相应的报警策略显示故障件。如果整车系统正常，但是人为原因也会造成自动泊车系统中断，如人为开车门、人为不操作遥控器(手机或者钥匙)等。对于遥控泊车功能，由于人不在车上，人为操作遥控器要在指定距离范围内才有效，本发明根据欧洲ecr79标准指定遥控器在车辆6m范围内使用。同时，使用遥控器的人要关注车辆周围环境，本车会有自我保护机制和刹车机制，但是如果操作人员的格外留心注意，就更加能保护遥控泊车系统的安全性。

以上是遥控泊车系统功能的软硬件技术方案，遥控泊车系统是在自动泊车功能的基础上延伸的应用，两种都是泊车辅助系统的模块。本发明从硬件架构和软件策略两个因素上优化设计，同时结合功能安全的要求达到预期的安全泊车要求，从而保证遥控泊车的鲁棒性和安全性。同时涉及到的关联件都可以进行固件升级fota(firmwareovertheair)和软件升级sota(softwareovertheair)，以便优化系统功能。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进(例如硬件方案改进、或者软件策略优化、或者更改总线传输方式、或者使用其他遥控器和整车建立无线通讯、或者遥控器app的优化、或者钥匙功能的改进、或者应用于含有全景摄像头和超声波分离或者融合的系统、或者其他泊车方案但是至少包含摄像头和超声波其中的一种、或者系统升级fota和sota等)，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

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