TWI464085B - Parking space detection method - Google Patents

Description

停車空間偵測方法

本發明係有關一種停車空間偵測方法，特別是指一種利用超音波偵測停車空間距離及其至少一實際邊界位置，以提高偵測實際停車空間的精確性之停車空間偵測方法。

隨著科技與機械突飛猛進，如汽車，作為載運與運輸工具，讓人類生活品質大幅改善，且早已扮演著重要且不可或缺角色。然而，現代社會地狹人稠，停車位之大小通常只是比一輛車在略大而已，因此駕駛者在停車時，皆是依靠眼睛及感覺去判斷停車空間是可讓車輛停放，但這樣的判斷方式，往往會因為停車過程才發現停車空間不足，而無法停放好車輛，需重新尋找下一個停車空間，如此不僅浪費時間，又極可能妨礙交通動線，造成駕駛者極大困擾；又或者因駕駛者的停車技術不好或經驗不足，需要利用前後、左右反覆移動方式來完成停車動作，甚至會造成車輛的擦撞。為改善上述之問題，停車輔助裝置因應而生，主要係輔助駕駛者於平行停車時，判斷可停車空間是否足夠，以現有的技術來說，係將感測器安裝在車身側面，以偵測兩個障礙物之間的空間距離，藉以判斷停車空間。然而這種偵測方式，在實際車輛行進中，當超越過障礙物時，因超音波反射波具廣角、方向不確定性、飛行時間延遲，會造成所偵測的數據與事實狀況有出入，進而導致停車空間的偵測距離誤差甚大，因此如何提高偵測停車空間的高精度是亟待解決的問題。

有鑑於此，本發明遂針對上述先前技術之缺失，提出一種停車空間偵 測方法，以有效克服上述之該等問題。

本發明之主要目的在提供一種停車空間偵測方法及其裝置，其利用超音波偵測方式來計算障礙物與空間的位置，進而取得高準度停車空間及其實際邊界位置，藉以解決習知偵測實際空間位置所產生大誤差的問題。

本發明之另一目的在提供一種停車空間偵測方法及其裝置，可藉由偵測出高精度的停車空間後，即自動啟動停車系統，無須藉由人為選定停車位置之繁瑣動作。

為達上述之目的，本發明提供一種停車空間偵測方法，包括下列步驟：可將一超音波距離感測器設於一車輛之側邊，當啟動停車空間偵測裝置後，即可開始儲存複數筆車輛之移動距離、車輛與障礙物間之超音波回傳距離之複數筆邊界資料。判斷此些邊界資料是否符合第一估測條件，如先偵測到一空間至障礙物的狀態，若否，極有可能車輛位置位於空間位置上，故可再判斷此些邊界資料是否符合第二估測條件，如先偵測到障礙物至一空間的狀態，若否，則重新儲存邊界資料，直到判斷符合第一估測條件或第二估測條件為止。當第一估測條件或第二估測條件任一條件成立，即開始計算此些邊界資料之一標準差。接續，依序判斷每一筆邊界資料與此些邊界資料總平均值間之一第一差值是否大於標準差，若否，則重新計算此些邊界資料之標準差；若是，則將對應之邊界資料取出至少二資料點，第一資料點及第二資料點以計算出一第二差值，此第二差值是作為橫向誤差值補償之用。最後，根據第二差值與車輛行駛速度以執行第一資料點與第二資料點的權重值調配，即可獲取準確度高的停車空間及其至少一實際邊界位置。

本發明另提供一種停車空間偵測裝置，係設於一車輛上，停車空間偵測裝置包括一超音波距離感測器，設於車輛之側邊，用以偵測複數筆車輛與一障礙物間之超音波回傳距離；一移動距離感測器，係偵測複數筆車輛之一移動距離；及一儲存單元，係儲存此些超音波回傳距離及此些移動距離之複數筆邊界資料；一處理單元，其連接超音波距離感測器、移動距離感測器及儲存單元，處理單元係依據此些移動距離及此些超音波回傳距離以計算出一停車空間及其至少一實際邊界位置。

底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

本發明提出一個可快速、精確的尋找停車空間機制，如第1圖所示，為本發明之架構圖。停車空間偵測裝置10係設在一車輛上，當駕駛者預備尋找適當停車位置時，可啟動停車空間偵測裝置10，其包括一超音波距離感測器12、一移動距離感測器14、一儲存單元16及連接上述元件之一處理單元18。

其中，超音波距離感測器12設於車輛之側邊，為進一步瞭解本發明之停車空間偵測方法，請一併參閱第1圖、第2圖，第2圖為本發明之步驟流程圖。首先，執行步驟S10，偵測複數筆邊界資料，其中每一筆邊界資料包含利用超音波距離感測器12偵測車輛與一障礙物間之超音波回傳距離，以及利用移動距離感測器14偵測車輛之一移動距離，由超音波回傳距離及車輛的移動距離可得知目前現行車輛實際的X軸及Y軸座標位置及估測障礙物位置。再如步驟S12，由儲存單元16持續地儲存複數筆邊界資料。又如步驟S14，處理單元18判斷此些邊界資料是否符合一第一估測條件，其為目前偵測之邊界資料小於一預設值，且上一筆該邊界資料大於預設值，此預設值較佳設定為200公分。若不符合第一估測條件時，極有可能目前行駛車輛位置剛好位於停車空間位置，故執行下一步驟S16，判斷此些邊界資料是否符合一第二估測條件，其為目前偵測之邊界資料大於一預設值，其較佳設定為200公分。若不符合第二估測條件，則回到步驟S10，此表示未有符合的停車空間，需持續儲存更多筆邊界資料以供執行後續判斷步驟。若符合第二估測條件，則設定為先偵測到障礙物至一停車空間的狀態，換言之，停車空間是位於障礙物的前方位置，此第二估測條件針對欲估測停車空間之邊界位置為Edge0。請同時參閱第3圖，步驟S16包括下列步驟：如步驟S162，從目前偵測到之邊界資料，詳言之，即判斷出符合Edge0的邊界資料作為目前偵測到之邊界資料，並開始往後搜尋已儲存之此些邊界資料(如歷史邊界資料)，每一筆邊界資料包含車輛之移動距離、車輛與障礙物間之超音波回傳距離。如步驟S164，判斷已儲存之此些邊界資料是否小於一預設值，其較佳設定為200公分，若否，則回到步驟S162；若是，則執行步驟S166，儲存小於預設值之此些邊界資料。最後，再執行步驟S168，判斷已儲存此些邊界資料是否符合一第二邊界位置估測條件，其為車輛的移動距離(d)大於250公分或此些邊界資料大於30筆。若否，則回到步驟S162，再往後搜尋更早之前已儲存之此些邊界資料；若是，則執行下一步驟S18，進入停車空間之邊界位置估算。

於步驟S14中，處理單元18若判斷此些邊界資料為符合第一估測條件時，則設定為先偵測到一停車空間至障礙物的狀態，換言之，停車空間是位於障礙物的後方位置，此第一估測條件針對欲估測停車空間之邊界位置為Edge1。請同時參閱第4圖，步驟S14包括下列步驟：如步驟S142，從目前偵測到之邊界資料，詳言之，即判斷出符合Edge1的第一估測條件的邊界資料作為目前偵測到之邊界資料，並開始儲存車輛往前方行進中新的複數筆邊界資料(如未來的邊界資料)，每一筆新的邊界資料包含車輛之移動距離、車輛與障礙物間之超音波回傳距離。再如步驟S144，判斷已儲存複數筆邊界資料是否符合一第一邊界位置估測條件，其為車輛的移動距離(d)大於250公分、此些邊界資料大於30筆或超音波回傳距離大於200公分。只要符合上述任一第一邊界位置估測條件，即執行步驟S18，估算停車空間之邊界位置；若否，則回到步驟S142，車輛需繼續往前行駛，同時儲存更多新的此些邊界資料。

在此，值得注意的是，不管處理單元18判斷此些邊界條件是符合第一估測條件或第二估測條件，兩者停車空間之邊界位置估算方式皆相同，當開始執行停車空間之邊界位置估算步驟時，如步驟S20，先計算此些邊界資料之平均值，其係由下列公式(1)所求得：

其中，m為邊界資料平均值，N、i為實數，x為邊界資料。也就是將此些邊界資料，如X₁ ,X₂ ,.....X_n 的N筆邊界資料相加後除於總筆數，即可得到邊界資料平均值。再計算此些邊界資料之一標準差，其係由下列公式(2)所求得：

其中，s為邊界資料之標準差，m為邊界資料平均值，N、i為實數，x為邊界資料。為避免車輛之移動速度影響，導致所偵測的每筆邊界資料過於分散，進而造成估測誤差，因此需利用標準差來統計此些邊界資料的分散度，再進行後續的誤差補償步驟。如步驟S22，依序判斷每一筆邊界資料與此些邊界資料總平均值間之一第一差值是否大於標準差，詳言之，每一筆邊界資料各別與此些邊界資料總平均值相減以取得第一第一差值，再判斷第一差值是否大於標準差，若否，則回到步驟S20。

為能進一步了解本發明能實際計算停車空間之至少一邊界位置，請同時配合第5圖，若計算出來的第一差值是大於標準差，則執行步驟S24，將對應之邊界資料取出至少二資料點，第一資料點及第二資料點，在此實施例中，第一資料點係標示為A點，第二資料點係標示為B點。其中，資料點係為一邊界位置，其設定條件係先找出第一筆邊界資料與此些邊界資料總平均值間之第一差值大於標準差而定，在此邊界位置仍非為實際邊界位置，因為未進行橫向誤差補償；因此，需先找出第一差值大於標準差的第一筆邊界資料作為第一資料點，其後一筆邊界資料作為第二資料點，此第二資料點即作為誤差補償值。執行步驟S26，由儲存單元16來儲存資料點，再如步驟S28，計算第一資料點與第二資料點間之一第二差值。最後則執行步驟S30，根據第二差值以執行第一資料點與第二資料點的權重值調配，即可取得一停車空間及其至少一實際邊界位置。其中，實際邊界位置的權重值調配係經過曲線擬合所得到三次元方程式的係數，三次元方程式如下(3)：

實際邊界位置=K₁ ×B+K₂ ×A.......................................................(3)

其中，K₁ =αV³ +βV² +γV+δ，V為車速；K₂ =(1-K₁ )，係數α、β、γ及δ是根據車速所設定的參數，如下列表格所示：

由上述可得知初始估測的邊界位置為Edge0或Edge，能藉由相同的邊界位置估算方式而得到實際邊界位置，舉例來說，本發明於偵測一停車空間過程，若處理單元18先判斷所取得的此些邊界條件是符合第二估測條件，即為先偵測到障礙物至停車空間的狀態，則先進行邊界位置為Edge0的實際邊界位置，並執行步驟S18～S30，取得第一實際邊界位置，於第5圖中標示為X點。當車輛繼續往前行駛，處理單元18判斷所取得的此些邊界條件是符合第一估測條件，即為先偵測到停車空間至障礙物的狀態，則先進行邊界位置為Edge1的實際邊界位置，並執行步驟S18～S30，取得第一實際邊界位置，於第3圖中標示為X’點。當依序計算出X點及X’點並取得一實際停車空間位置之後，再執行步驟S32，判斷實際停車空間是否符合現行車輛之一停車條件，其為停車空間之寬度及深度需滿足現行車輛停車所需之最小值，若否，則回到步驟S10，重新偵測下一停車空間。若是，則執行步驟S34，啟動自動停車系統，使車輛能準確且快速地停放至實際停車空間上。如此一來，本發明可將停車空間偵測裝置10搭配現有的自動啟動停車系統進行停車動作，無須藉由人為選定停車位置之繁瑣動作，極具便利性。

由於偵側停車空間過程中，有可能僅偵測到X點，也就是說停車空間只有一側具有障礙物，則可藉由儲存一定範圍的複數筆邊界資料後，先計算出實際X點，再根據些邊界資料中車輛的移動距離及超音波回傳距離，進而得知停車空間之寬度及深度是否足夠車輛停放；同理，僅偵測到X’點，則可藉由已儲存一定範圍的複數筆邊界資料後，先計算出實際X’點，再根據些邊界資料中車輛的移動距離及超音波回傳距離，進而得知停車空間之寬度及深度是否足夠車輛停放。因此，本發明利用超音波偵測方式來計算障礙物與空間的位置，進而取得高準度停車空間及其至少一實際邊界位置，藉以解決習知偵測實際空間位置所產生大誤差的問題。

唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍。故即凡依本發明申請範圍所述之特徵及精神所為之均等變化或修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

10‧‧‧停車空間偵測裝置

12‧‧‧超音波距離感測器

14‧‧‧移動距離感測器

16‧‧‧儲存單元

18‧‧‧處理單元

第1圖為本發明之架構圖。

第2圖為本發明之步驟流程圖。

第3圖為本發明估算從一停車空間至障礙物的邊界資料之步驟流程圖。

第4圖為本發明估算從一障礙物至停車空間的邊界資料之步驟流程圖。

第5圖為本發明偵測實際停車空間位置之示意圖。

Claims (8)

1. 一種停車空間偵測方法，包括下列步驟：A.儲存複數筆邊界資料，每一該邊界資料包含一車輛之移動距離、該車輛與一障礙物間之超音波回傳距離；B.判斷該些邊界資料是否符合一第一估測條件，該第一估測條件為目前偵測之該邊界資料小於一預設值，且上一筆該邊界資料大於該預設值時，則設定為先偵測到一停車空間至該障礙物的狀態，若否，則執行下一步驟C，若是，則執行下一步驟D；C.判斷該些邊界資料是否符合一第二估測條件，該第二估測條件為目前偵測之該邊界資料大於一預設值時，則設定為先偵測到該障礙物至一停車空間的狀態，若否，則回到該步驟A，若是，則執行下一步驟D；D.計算該些邊界資料之一標準差；E.依序判斷每一筆該邊界資料與該些邊界資料總平均值間之一第一差值是否大於該標準差，若是，則將對應之該邊界資料取出至少二資料點，第一資料點及第二資料點，並執行下一步驟F，若否，則回到該步驟D；F.計算該第一資料點與該第二資料點間之一第二差值；及G.根據該第二差值以執行該第一資料點與該第二資料點的權重值調配，以取得一停車空間及其至少一實際邊界位置。
2. 如請求項1所述之停車空間偵測方法，更包括一步驟H，判斷該停車空間是否符合該車輛之一停車條件，若是，則啟動自動停車系統，若否，則回到該步驟A。
3. 如請求項2所述之停車空間偵測方法，其中該停車條件係為該停車空間之寬度及深度需滿足該車輛停車所需之最小值。
4. 如請求項1所述之停車空間偵測方法，其中該步驟B包括下列步驟：b1.從目前偵測到之該邊界資料開始儲存前方行進中新的複數筆邊界資料，每一該邊界資料包含該車輛之該移動距離、該車輛與該障礙物間之該超音波回傳距離；及b2.判斷該些筆邊界資料是否符合一第一邊界位置估測條件，若否，則回到該步驟b1，若是，則執行該步驟D。
5. 如請求項4所述之停車空間偵測方法，其中該第一邊界位置估測條件為該移動距離大於250公分、該些邊界資料大於30筆或該超音波回傳距離大於200公分。
6. 如請求項1所述之停車空間偵測方法，其中該步驟C包括下列步驟：c1.從目前偵測到之該邊界資料往後搜尋已儲存之該些邊界資料，每一該邊界資料包含該車輛之該移動距離、該車輛與該障礙物間之該超音波回傳距離；c2.判斷已儲存之該些邊界資料是否小於一預設值，若否，則回到該步驟c1，若是，則執行下一步驟c3；及c3.判斷該複數筆邊界資料是否符合一第二邊界位置估測條件，若否，則回到該步驟c1，若是，則執行該步驟D。
7. 如請求項6所述之停車空間偵測方法，其中該第二邊界位置估測條件為該移動距離大於250公分或該些邊界資料大於30筆。
8. 如請求項1所述之停車空間偵測方法，其中該資料點係為一邊界位置， 其設定條件係先找出第一筆該邊界資料與該些邊界資料總平均值間之該第一差值大於該標準差而定。