一種基於圖像傳感器的自動倒車系統及其控制方法與流程
2023-09-19 12:53:25
本發明涉及一種倒車系統，具體涉及一種基於圖像傳感器的自動倒車系統及其控制方法。
背景技術：
隨著社會的發展以及人們生活水平的提高，國內汽車保有量越來越大，而由於駕駛員操作不當造成的交通事故也層出不窮。車載後視系統越來越成為駕駛過程中不可或缺的一部分，但即使有車載後視系統，由於駕駛員倒車操作不當而發生事故的情況依然存在。目前市場上已出現自動泊車輔助系統，應用在一些高端品牌車型當中，如奔馳奧迪等，但普遍成本較高，且並未做到全自動控制，還需人為進行操作。如奔馳的自動泊車輔助系統，是藉助前後保險槓上安裝的十組超聲波感應器來實現輔助的泊車系統，不是從根本上改變泊車習慣，例如還是需要車主踩剎車，掛檔。
由於我國汽車工業發展起步較晚，所以國內自動泊車系統相關專業的研究起步也相對較晚。截至目前，自動泊車系統依然處於研究院和高校的理論研究階段，並沒有投入實際汽車工業中。但是，隨著我國汽車工業和自動化以及信息化技術的發展，我國對智能車的相關研發工作已取得長足的進步。
因此，本領域技術人員旨在提供一種成本相對低廉、實現泊車的自動控制、避免手動倒車中可能會出現誤操作的基於圖像傳感器的自動倒車系統及其控制方法。
技術實現要素：
針對上述現有技術中的不足，本發明提供了一種基於圖像傳感器的自動倒車系統及其控制方法，用於實現汽車的自動倒車入庫。本發明解決了人工倒車的繁雜和誤操作問題，實現倒車入庫的完全自動化；且成本相對低廉，避免了手動倒車中可能會出現的誤操作。
為實現上述目的，本發明採用了以下技術方案：
一種基於圖像傳感器的自動倒車系統，包括安裝於小車正上方的圖像傳感器、用於控制小車前輪轉向的舵機、用於控制後輪轉動的直流電機，還包括主控制器；所述圖像傳感器視場的中點與車身中線相交；在車後輪兩側安裝有用於採集車輪轉速的編碼器，所述圖像傳感器及編碼器的輸出端均與主控制器的輸入端電連接，所述主控制器的輸出端與舵機及直流電機的輸入端電連接；所述主控制器與上位機之間雙向通信連接。
優選的，所述主控制器選用STM32微控制器。
本發明還提供了上述基於圖像傳感器的自動倒車系統的控制方法，包括如下步驟：
S1、需要倒車時，上位機發送控制命令，圖像傳感器採集圖像傳輸至主控制器；
S2、主控制器檢測到停車框的參考信息，調整舵機和直流電機的轉動，使車身不斷靠近參考信息，並實時反饋圖像數據至主控制器，主控制器根據實時的圖像數據控制舵機和直流電機進行適時調整；
S3、直至停車完成，車身恰好完全停入停車框。
或者，該控制方法包括如下步驟：
S1、需要倒車時，上位機發送控制命令，圖像傳感器採集圖像傳輸至主控制器；主控制器將採集到的圖像實時傳往上位機，方便觀察；
S2、主控制器檢測到停車框的參考信息；調整舵機和直流電機的轉動，使車身不斷靠近參考信息，並實時反饋圖像數據至主控制器，主控制器根據實時的圖像數據控制舵機和直流電機進行適時調整；主控制器將實時反饋得到的圖像數據實時傳往上位機，方便觀測，且駕駛者可根據實時狀況進行人工幹預、人工輸入操作指令；
S3、直至停車完成，車身恰好完全停入停車框。
進一步的，所述步驟S2還包括：
S20、主控制器檢測到停車框線的長和寬，取長邊底部的兩點，計算中點位置作為參考信息；調整舵機和直流電機的轉動，使車身中線與該點相交，並實時反饋圖像數據至主控制器；
S21、當下一幀圖像到來繼續執行上述步驟，直至中點參考信息退出視場；若中點退出視場之前連續至少三幀圖像中線始終與中點相交，則根據編碼器及圖像數據，計算距離底邊的距離，控制直流電機筆直向後倒退；否則向前行進一段距離，重複S1及S2的步驟。
本發明的有益效果在於：
1)、本發明中圖像傳感器安裝於小車正上方，傳感器視場中點與車身中線相交，編碼器安裝於車後輪兩側，直流電機控制後輪轉動，舵機控制小車前輪轉向；首先由圖像傳感器採集圖像數據，送入主控制器處理，主控制器根據處理結果，控制直流電機以及舵機的轉動，實時調整小車的前進方向，同時如有需要，可將圖像傳感器採集的圖像實時地傳往上位機，方便觀察。
2)、本發明中當上位機發送控制命令時，主控制器通過圖像傳感器檢測停車框線的長和寬，取長邊底部的兩點，計算中點位置；調整舵機和直流電機的轉動，使車身中線與該點相交，並通過串口發送圖像數據；當下一幀圖像到來繼續執行上述步驟，直至中點退出視場。若中點退出視場之前連續至少三幀圖像中線始終與中點相交，則根據編碼器及圖像數據，計算距離底邊的距離，控制直流電機筆直向後倒退，否則向前行進一段距離，重複上述步驟，直至停車完成；從而本發明解決了人工倒車的繁雜和誤操作問題、能夠實現全自動的倒車入庫。
附圖說明
圖1為本發明自動倒車系統的總體框圖。
圖2為本發明自動倒車系統控制方法的流程圖。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明中的技術方案進行清楚、完整地描述。以下實施例僅用於更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護範圍。
一種基於圖像傳感器的自動倒車系統
如圖1所示，為一種基於圖像傳感器的自動倒車系統，包括安裝於小車正上方的圖像傳感器、用於控制小車前輪轉向的舵機、用於控制後輪轉動的直流電機，還包括主控制器；所述圖像傳感器視場的中點與車身中線相交；在車後輪兩側安裝有用於採集車輪轉速的編碼器，所述圖像傳感器及編碼器的輸出端均與主控制器的輸入端電連接，所述主控制器的輸出端與舵機及直流電機的輸入端電連接；所述主控制器與上位機之間雙向通信連接，上位機可用於圖像數據的接收以及控制命令的發送。
其中，所述主控制器選用STM32微控制器。
一種基於圖像傳感器的自動倒車系統的控制方法
作為本發明控制方法的一個實施例，包括如下步驟：
S1、需要倒車時，上位機發送控制命令，圖像傳感器採集圖像數據傳輸至主控制器；
S2、主控制器檢測到停車框的參考信息；調整舵機和直流電機的轉動，使車身不斷靠近參考信息，並實時反饋圖像數據至主控制器，根據實時的圖像數據控制舵機和直流電機進行適時調整；
S3、直至停車完成，車身恰好完全停入停車框。
如圖2所示，作為本發明控制方法的另一個實施例，包括如下步驟：
S1、需要倒車時，上位機發送控制命令，圖像傳感器採集圖像數據傳輸至主控制器；
S20、主控制器檢測到停車框線的長和寬，取長邊底部的兩點，計算中點位置作為參考信息；調整舵機和直流電機的轉動，使車身中線與該點相交，並實時反饋圖像數據至主控制器；
S21、當下一幀圖像到來繼續執行上述步驟，直至中點參考信息退出視場；若中點退出視場之前連續至少三幀圖像中線始終與中點相交，則根據編碼器及圖像數據，計算距離底邊的距離，控制直流電機筆直向後倒退；否則向前行進一段距離，然後重複上述步驟；
S3、直至停車完成，車身恰好完全停入停車框。
作為本發明控制方法的再一個實施例，包括如下步驟：
S1、需要倒車時，上位機發送控制命令，圖像傳感器採集圖像傳輸至主控制器；主控制器將採集到的圖像實時傳往上位機，方便駕駛者觀察車身相對停車框的位置；
S20、主控制器檢測到停車框線的長和寬，取長邊底部的兩點，計算中點位置作為參考信息；調整舵機和直流電機的轉動，使車身中線與該點相交，並實時反饋圖像數據至主控制器；主控制器將實時反饋得到的圖像數據實時傳往上位機，方便觀測；
S21、當下一幀圖像到來繼續執行上述步驟，直至中點參考信息退出視場；若中點退出視場之前連續至少三幀圖像中線始終與中點相交，則根據編碼器及圖像數據，計算距離底邊的距離，控制直流電機筆直向後倒退；否則向前行進一段距離，然後重複上述步驟；上位機也可觀察到在倒車過程中的車身實時狀況，如有需要，駕駛者可根據實時狀況進行人工幹預、人工輸入操作指令；
S3、直至停車完成，車身恰好完全停入停車框。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本發明的保護範圍。