技术摘要：
本发明公开了一种光学投影辅助停车入库系统及实现方法，涉及车辆辅助引导技术领域，用于辅助驾驶人将车辆停至机械式车库的转运设备上，其特征在于，包括：安装在所述转运设备入口处的车辆信息采集模块，光学投影指示模块，以及计算机控制模块。能够引导驾驶人快速准确  全部
背景技术：
随着汽车保有量的不断提高，在城市中停车难及交通拥堵的问题日益突出，也影 响着汽车产业的发展。在寸土寸金的现代城市里建设占地面积小、高度自动化的立体车库 是缓解交通拥堵及停车难的有效途径。目前，各种楼宇、地下多层停车库及机械式停车库很 多都需要驾驶人驾驶车辆驶入载货电梯设备或转运平台等转运设备上，以便完成车辆的上 下楼层转换或机械设备的转运。由于存在转运设备空间相对狭小，驾驶人视野受限、经验不 足等原因，驾驶人难以对车身姿态、与转运设备之间距离做出准确判断，容易出现擦碰事 故，造成车辆和转运设备损坏。 尽管部分停车库设备厂家在转运设备入口和转运设备内部装设了反射镜或摄像 监视设备，驾驶人可以通过反射镜中或显示器上的影像判断车辆与转运设备之间距离，并 操作车辆做出调整，避免擦碰。但由于空间有限、驾驶人需同时观察车辆的前后左右情况并 及时准确操作车辆调整，难免顾此失彼，仍然难以避免擦碰。另外，还有由车库管理人员指 挥停车到位的情况，但存在车库管理人员因安全原因只能在设备外指挥，且指挥经验不足、 判断失误、指挥出错等人为因素易造成事故。而且有些车库出入口较多，人手有限管不过 来，此外还存在人车混行的安全隐患。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种光学投影辅助停车入库系统及实现方法，能够用光学辅 助装置引导驾驶人将车辆安全快速的停放至车库的转运设备上。 为解决上述问题，本发明的一个方面提供了一种光学投影辅助停车入库系统，用 于辅助驾驶人将车辆停至机械式车库的转运设备上，包括：安装在转运设备入口处的车辆 信息采集模块，光学投影指示模块，以及计算机控制模块。车辆信息采集模块，用于采集车 辆外形数据以及车辆的姿态、运行轨迹数据，并将采集的数据发送至计算机控制模块。计算 机控制模块，用于储存机械式车库的转运设备入口处地图；将车辆信息采集模块采集的车 辆外形数据生成车辆的数学模型，并计算出车辆的理想入库路线；将车辆的理想入库路线 与车辆的姿态、运行轨迹数据进行对比，计算出偏差，再根据偏差生成光学投影指示模块的 投射位置，向光学投影指示模块发出控制信号。光学投影指示模块，用于接收计算机控制模 块的控制信号，将引导信息投射在车辆上挡风玻璃上，从而对驶入车辆进行引导。其中车辆 信息采集模块可以包括：视觉传感器、激光扫描器、光电传感器、磁场传感器、压力传感器中 的一种或多种。计算机控制模块可以是工业控制器或计算机，预先储存多种市面上常见的 车辆的数学模型。生成车辆的数学模型可以通过以下方式实现：首先通过视觉传感器对车 辆的散热格栅、车灯、车标等外形特征进行图像识别，再查询预先存储的品牌、车型数据库， 4 CN 111613093 A 说　明　书 2/8 页 获得车辆的品牌、车型及其外形尺寸、轮廓、部件位置等数据；当未能识别或查询得到所需 数据，则通过视觉传感器、激光扫描器、光电传感器、磁场传感器、压力传感器中的一种或多 种，单独检测或联合检测，通过计算机控制模块对检测数据进行处理得到车辆的外形尺寸、 轮廓、部件位置数据，再传送给计算机控制模块生成车辆的数学模型。其中转运设备入口处 以及转运设备上停车位的位置信息通过长度测量、作图进行直接采集后发送至计算机控制 模块进行储存，用于对理想入库路线的规划。 更进一步的技术方案是，车辆信息采集模块包括：车辆外形识别子模块和车辆动 态检测子模块。车辆外形识别子模块，用于车辆在驶入停车区域入口时，获得车辆的外形尺 寸、轮距、轴距参数并发送至计算机控制模块用于生成车辆的数学模型。车辆动态检测子模 块，用于实时检测车辆的位置、姿态、运行轨迹并发送至计算机控制模块，计算机控制模块 根据车辆的位置、姿态、运行轨迹以及车辆的数学模型，计算得到车轮转向角度、理想入库 路线。其中车辆动态检测子模块可以安装在固定的位置也可以通过滑动轨道或机械手臂对 车辆进行动态监测，包括视觉传感器、激光扫描器、磁性传感器、压力传感器中的一种或几 种。车辆动态检测子模块的传感器安装在伺服跟踪装置上，能够根据车辆的移动保持车辆 始终在车辆动态检测子模块的传感器监测范围之内。当车辆行驶至机械式车库的转运设备 入口前，车辆动态检测子模块实时检测车辆的位置变化，计算机控制模块将车辆的姿态、运 行轨迹导入车辆的数学模型，计算得到理想入库路线。其中理想入库路线的计算方法为：连 接车辆起始位置、姿态和转运设备停车位的Reeds-Shepp曲线和Dubins曲线的轨迹规划算 法。其中Reeds-Shepp曲线是一种路线规划方法。假设车辆能以固定的半径转向，且车辆能 够前进和后退，那么Reeds-Shepp曲线就是车辆在上述条件下从起点到终点的最短路径。该 曲线不仅能保证车辆能够到达终点，而且能保证车辆的角度能在终点到达预期角度，比如 在垂直泊车的过程中，开始车辆平行于道路，终点要求车辆垂直于道路，这就对车辆的终点 位置和终点角度都提出了要求。 对车辆动态监测可以通过视觉传感器、激光扫描器、磁性传感器、压力传感器中的 一种或几种，实时检测车辆的行驶姿态、速度、车身及车轮的位置变化，经过计算获得车辆 行驶轨迹、车身的位置，然后经过计算机控制模块的计算实时的最优入库路线。 车辆外形识别子模块包括：外形识别视觉传感器、后轮识别压力传感器、前轮识别 压力传感器、轮廓扫描激光扫描器，对车辆外形的识别是通过视觉传感器对车辆的散热格 栅、车灯、车标等外形特征进行图像识别，再查询预先存储的品牌、车型数据库，获得车辆的 品牌、车型及其外形尺寸、轮廓、部件位置等数据；如未能识别或查询得到所需数据，则通过 视觉传感器对车辆的外形进行图像识别，获得车辆的外形尺寸、轮廓、部件位置等数据。还 可以通过激光扫描器扫描车辆，通过计算机控制模块对扫描数据进行处理得到车辆的外形 尺寸、轮廓、部件位置等数据。前轮识别压力传感器和后轮识别压力传感器通过车轮对压力 进行检测得到各车轮的相对位置，检测车辆的轴距、轮距。视觉传感器的作用还在于识别车 牌号码，与上述的得到的参数、数学模型等信息绑定，并存入数据库，以备该车到达停车库 入口引导计算时使用及下次入场时调用。 更进一步的技术方案是，光学投影指示模块包括：光学投影装置，以及带动进行水 平旋转、上下俯仰的电动云台；光学投影装置可以是小型投影仪、动画激光灯、1个或多个由 伺服装置驱动独立旋转、俯仰的单光束发射器，也可以是其他类似可受控改变颜色、线条、 5 CN 111613093 A 说　明　书 3/8 页 符号、动画的光投射装置。光学投影指示模块接收到控制信号后对电动云台进行控制，使光 学投影装置发出两个投射在车辆挡风玻璃上的光斑，其中一个光斑作为参照点相对于车身 位置不变表示计算出的理想位置；另一个光斑作为校正点表示车辆实际位置；通过校正点 与参照点之间的位置关系来显示车辆实际位置与理想入库线路的偏差。计算机控制模块根 据车辆动态检测子模块检测到的车辆实时位置、速度、车轮方向信息模拟计算出车辆实际 运行轨迹，将车辆实际运行轨迹与理想入库线路进行对比得到其偏差，在将偏差转化为对 光学投影指示模块的控制信号发送至光学投影指示模块。光学投影指示模块根据控制信号 控制电动云台进行水平旋转和上下俯仰运动，带动光学投影装置，使光学投影装置在车辆 上投影出驾驶人能够观察到的引导指令。在对车辆的引导过程中，车辆动态检测子模块实 时采集车辆的姿态信息发送至计算机控制模块，计算机控制模块将车辆姿态与理想入库路 线进行对比，得到偏差，继而转化为校正点在车辆挡风玻璃上相对于参照点的投影位置，将 控制信号发送至光学投影指示模块，电动云台进行水平旋转和上下俯仰运动使光学投影装 置运动，使校正点的位置移动。 校正点与参照点之间的位置关系来显示车辆实际位置与理想入库线路的偏差。在 一种实施方式中如：当车辆需要向左运动才能达到理想入库线路上时，校正点投影在参照 点的左边，并且校正点光斑的形状可以为向左的箭头。而校正点与参照点的直线距离成比 例的反应了车辆与理想入库路线的直线距离。 更进一步的技术方案是，光学投影指示模块有若干个，分别安装在车辆进入停车 位的路线上，计算机控制系统根据车辆动态检测子模块采集的车辆位置信息对光学投影指 示模块进行切换控制。使用多个光学投影指示模块对路线上的车辆进行引导，由计算机控 制模块进行切换控制可以防止车辆在移动时出现无引导的情况。在固定位置安装可以预先 设置对车辆的引导方案，在实际的车辆引导时能够更加方便快速。 更进一步的技术方案是，光学投影指示模块还包括：伺服跟踪装置，伺服跟踪装置 包括伺服驱动装置以及图像传感器；图像传感器和光学投影指示模块安装在伺服驱动装置 上，伺服驱动装置安装于悬挂在车辆进入停车位的路线上方的导轨上；由计算机控制模块 根据车辆信息采集模块采集的车辆位置信息控制伺服驱动装置运载移动光学投影模块在 导轨上移动，并控制移动光学投影模块发出投影光斑引导车辆。其中伺服跟踪装置能够通 过传感器信息，提取传感器检测范围的中心坐标以及车辆挡风玻璃的中心坐标；计算该检 测范围的中心与车辆挡风玻璃的中心的坐标差值，根据车辆挡风玻璃是否位于传感器检测 范围的稳定区域，如果否，根据坐标差值计算伺服驱动装置的移动距离，以对车辆挡风玻璃 进行跟踪。保证光学投影指示模块能够在挡风玻璃上进行投影。 更进一步的技术方案是，车辆动态检测子模块，还用于检测车辆的灯光信号，发送 至计算机控制模块进行人机互动。计算机控制模块可以预先储存激发条件，通过车辆动态 检测子模块的传感器进行检测，当检测到驾驶人进行这些操作后激活该引导方式。如在一 种实施方式中，驾驶人需要人工帮助，可以喇叭长鸣。闪两次大灯或喇叭短鸣两声，打开全 程引导入库模式。 还包括语音提示模块，用于接收计算机控制模块发出的语音提示信号，对驾驶人 发出语音提示。结合语音提示能够方便驾驶人理解引导光斑的含义，也方便驾驶人进行入 库操作。计算机控制模块还可以通过车辆动态检测子模块监测的车辆与障碍物之间的安全 6 CN 111613093 A 说　明　书 4/8 页 情况，通过语音提示对驾驶人进行提示，减少安全隐患。 更进一步的技术方案是，参照点光斑的颜色用来表示不同含义，为绿色时表示：保 持匀速行驶；为黄色时表示：减速；为红色时表示：停车。光学投影指示模块还在车辆上投影 用于指示方向盘转向以及方向盘转向角度的转向指示光斑。 本发明的另一个方面提供了一种光学投影辅助停车入库系统的实现方法，包括以 下步骤： S1：建立转运设备及其入口处的三维坐标系地图，并将位置信息导入计算机控制 模块；并在计算机控制模块中储存不同车型的数学模型。 S2：车辆经过转运设备入口处，车辆信息采集模块对车辆的外形尺寸、轮距、轴距 信息进行采集，并将参数发送至计算机控制模块，计算机控制模块生成或调取该车辆的数 学模型。 S3：当车辆行驶至转运设备前，车辆信息采集模块实时检测车辆的位置，计算机控 制模块根据车辆的姿态、运行轨迹以及车辆的数学模型，计算得到车辆的入库理想轨迹；然 后根据入库轨迹生成对光学投影指示模块的实时控制信号。 S4：光学投影指示模块根据实时控制信号在车辆挡风玻璃上投射一个相对车身位 置不变的光斑作为参照点；并在车辆挡风玻璃上投影一个根据理想轨迹与实际行车轨迹计 算得到的校正点；当参照点与校正点重合时车辆行驶在理想轨迹上。光学投影指示模块可 以根据计算机控制模块发出的指令还可以发出光束控制投影的图形、图像等内容，并接受 计算机控制系统的指令控制投影光束始终跟随车辆移动并投射在车辆上确定的位置，如 前、后挡风玻璃、后视镜等位置。 S5：车辆根据光束引导，保持参照点与校正点重合，直至将车辆停至转运设备上。 更进一步的技术方案是，还包括步骤： SS：在对车辆进行光学引导的同时对驾驶人发出声音引导。 更进一步的技术方案是，还包括步骤： S0：在车辆经过转运设备入口处时，车辆动态检测子模块对车辆的灯光及声音进 行检测，进行人机互动。 本发明的原理阐述：将机械式车库的转运设备及入口处的地理位置信息以及常用 的车辆数学模型、储存至计算机控制模块中。在需要将车辆引导至转运设备上时，通过车辆 信息采集模块块识别车辆外形，在计算机控制模块中匹配或生成出车辆数学模型，通过计 算机控制模块计算出引导的理想入库路线并通过车辆信息采集模块监控车辆的姿态，通过 计算机控模块计算得到控制光学投影指示模块在车辆上的实施投影位置信号并发生至光 学投影指示模块，光学投影指示模块收到控制信号后将引导信息投射成光束打在车辆挡风 玻璃上，驾驶人在挡风玻璃上光斑的辅助下准确、快捷地驾驶车辆停车入位。 本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：能够通过光束引导驾驶人将车 辆按最优的轨迹停入转运设备上，方便经验不足的驾驶人停车入库，减少停车时造成的碰 撞。通过可以通过声音进行提示，防止车辆与障碍物碰撞。减少驾驶人与引导人员的工作， 提高停车效率。 7 CN 111613093 A 说　明　书 5/8 页 附图说明 图1是根据本发明实施例1的结构示意图； 图2是根据本发明实施例2的结构示意图； 图3是根据本发明的一次停车引导路线示意图； 图4是车辆在图3中a点处时挡风玻璃上的引导光束投射示意图； 图5是车辆在图3中b点处时挡风玻璃上的引导光束投射示意图； 图6是车辆在图3中c点处时挡风玻璃上的引导光束投射示意图； 图7是车辆在图3中d点处时挡风玻璃上的引导光束投射示意图。 附图标记：1：转运设备；2：车辆信息采集模块；3：光学投影指示模块；4：计算机控 制模块；5：理想入库路线；6：引导光束；21：车辆外形识别子模块；22：车辆动态检测子模块； 211：外形识别视觉传感器；212：后轮识别压力传感器；213：前轮识别压力传感器；214：轮廓 扫描激光扫描器组成；221：检测激光扫描器；222：检测视觉传感器；31：前光学投影模块； 32：中光学投影模块；33：内光学投影模块；34：伺服跟踪装置；35：导轨；C1：校正点；C2：参照 点；C3：转向光斑；C4：辅助光斑。