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国际汽车技术，卷。 11日，3号，第409-416页（2010）作者10.1007/s12239-010-0050-0平行泊车辅助系统的低成本设计超声波传感器S. H. JEONG1)*, C. G. CHOI1), J. N. OH1), P. J. YOON1), B. S. KIM2), M. KIM2) and K. H. LEE摘要：本文提出了一种低成本的设计和实施了平行停车辅助系统（的PPA）的基础上超声波传感器。一般来说，购电协议需要多种类型的传感器，如超声波传感器，摄像头传感器，雷达，车位检测传感器和激光传感器。然而，我们建议的PPA只需要两个超声波传感器车位检测的正面和侧面。此外，转向角传感器，轮速传感器安装在用于车辆定位在超声波范围内的数据获取车辆的位置信息。硬件架构购电协议的基础上的一个电子控制单元（ECU）模块，传感器模块和人机界面（HMI）模块提出了。此外，购电协议的软件体系结构是基于系统初始化，调度，识别和控制算法。尤其是算法提出了一种新型传感器，以尽量减少车辆的超声波角落错误传感器。购电协议的基础上所提出的架构原型构建。实验结果表明：实施的原型是强大的，并成功地执行停车空间探测和自动转向控制。最后，低成本的设计和实施的PPA是可能的，因为廉价的超声波传感器，简单该算法的硬件设计和计算复杂度低。关键词：平行泊车辅助，超声波传感器，车位检测，停车场控制1。引言最近，车辆的生产和销售迅速相比提高了道路和停车场的扩张空间。随着这些最新的窄车位趋势可能会导致很多司机带来不便。因此，智能泊车辅助系统（IPASS）可以帮助驱动程序，因为的投资促进机构提供有关的信息停车空间，理想的停车路径和自动转向控制。根据J. D.电源的“2001年新兴技术研究“，66的消费者表示，他们可能购买智能泊车辅助产品（弗兰克，2004年）。到现在为止，投资促进机构的发展，已经用了几个类型的范围和视觉传感器。例如，有iPass公司正在加速基于摄像传感器（Vestri等，2005; Jung等（Santonaka，2006年）等人，2006年），超声波传感器，雷达传感器（Stefan和赫尔曼，2006年）和激光传感器（平原绫和池内，2003年）。其中传感器，投资促进机构基于超声波传感器的发展是一个重要的发出来降低系统的成本。此外，它也重要的1 IPAS的建设，利用超声波传感器在车辆尽可能少。一般来说，IPASS可分为平行停车辅助系统（PPASs）和交叉泊车辅助系统（CPASs），这是所谓的车库停车辅助系统或垂直停车辅助系统。在欧洲，法雷奥集团购电协议，这被称为Park4U，采用10个超声波传感器：2车位检测的侧面和背面4个和4传感器前停车辅助传感器（约2006年）。在本文中，我们提出了一种低成本的PPA使用2侧超声波传感器。完成后提出的PPA检测停车空间，它可以引导车辆没有额外的后方援助停车目的地或前传感器。我们提出的PPA是在图1所示。首先，扫描测量车位的过程中被执行当司机给出启动命令。在这个过程中，购电协议提供有关环境的信息司机在一个图形和声音格式通过人机界面（HMI）模块。在第二步，司机可以在车辆停止和改变成反向齿轮位置。在最后一步，如果扫描空间是足够大的停车，司机的购电协议指南EPS控制命令停车目的地。此外，购电协议可以提供反馈，指示和紧急停车警告司机通过HMI直到停车过程中的模块。在本文中，设计过程和实施基于超声波传感器的PPA意味着低成本的设计。建议的PPA原型构建只用两个超声波传感器，以降低成本。我们提高了车辆的角点检测的错误率提出了一种新的传感器设计和算法。此外，简单的硬件和软件架构的购电协议实施了。实验结果表明：所提出的原型是强大和成功的执行车位检测和自动转向控制。在结论部分，我们讨论的潜在改进和我们未来的研究方向。2。系统描述在本节中，配置和状态图建议的PPA描述。图2显示了配置购电协议。电协议，由2超声波传感器，电动助力转向（EPS），电子稳定控制（ESC），电子控制单元（ECU），HMI，转向角传感器（SAS）和车轮转速传感器（WSS）的。超声波传感器，它是连接到ECU林，执行搜索操作车位检测。 EPS的转向角度的信息传输从SAS ECU和接收控制命令ECU通过CAN，然后，它执行督导作为执行机构的控制操作。按ESC，它是连接到WSS提供轮脉冲数据给ECU估计车辆的位置。 HMI允许司机之间的沟通和购电协议。 “欧洲货币单位，它是连接的EPS，ESC和HMI，可以这些连接设备的初始化和通信和经营车位检测算法停车控制。购电协议的运行状态图所示图3。如果驱动推进系统上的启动按钮人机界面，ECU收到初始化命令标志从HMI通过CAN，从而改变系统就绪状态。系统就绪状态意味着，ECU打开和完成准备相互沟通模块。系统达到就绪状态，停车后空间测量时，司机表示，扫描应该开始。如果有足够的停车空间，购电协议，通知有关司机可能停车空间和最好的停车路径。起始位置和目标平行停车显示在显示面板上的驱动程序的人机界面。目前，驾驶车辆的起始位置，直至车辆停止的迹象出现在屏幕人机界面，然后把反向的车辆。这一步后，如果司机把他的脚，车辆自动根据EPS的移动停车目的地ECU的控制命令。如果车辆到达目的地，购电协议通知司机停车完成和HMI画面上出现一个停止标志。3。政党制度的设计与实施在本节中，体系结构和设计过程建议的PPA描述。所示，在图4中，购电协议分为三个部分：ECU模块，传感器模块和人机界面模块。传感器模块包括三种类型的传感器：超声波传感器时，WSS连接到ESC键和SAS连接到EPS。超声波传感器是用来分类的障碍和空的空间扫描后车位的车辆之间。然后，WSS和SAS的数据来估计车辆的位置和范围。最后，收到的EPS转向角命令从ECU模块作为控制器转向驱动。 ECU模块设计使用低功耗16位微控制器和一个简单的I / O与多个外设的通信接口。此外，ECU软件包括固件初始化和调度系统，停车空间探测车辆位置估计和定位算法停车路径规划的控制算法，目标分析和EPS控制。 HMI模块包括触摸屏控制器与图形用户界面（GUI）为了实现GUI环境，触摸面板控制驱动移植到QNX操作系统HMI模块。一个触摸驱动程序可以很容易地控制与GUI中的PPA。3.1。传感器模块2超声波传感器，传感器模块组成的SAS连接到EPS和ESC键连接到WSS的。尤其是，超声波传感器在传感器模块旨在提高识别率，并降低噪音在车辆的角落3.1.1。超声波传感器设计超声波传感器为被动式停车辅助系统因为该传感器被介绍给已开发很多年前的市场。的主要功能传感器是警告可能的后方或前方障碍物警告。然而，超声波传感器的PPA的重点分类之间的障碍和车辆的车位。为了达到这一目的，我们建议的超声波传感器旨在准确识别车辆的角落。那里两种类型的方法，最大限度地减少车辆的角落检测错误。第一次修改的传感器超声波传感器，以尽量减少波束宽度（世界银行，2002），第二个使用多个回波信号处理方法（Park等，2008）。对于第一种方法，光束宽度可以调整基于激励频率和传感器的超声波传感器的半径（KUC，1990年），所示方程（1）。如果传感器被设计为提高激发频率，波束宽度可以窄。然而，这调整导致传感器电路更加复杂。纵轴波束宽度也较窄;作为因此，超声波传感器可能无法检测到的障碍，例如低护栏，防撞栏和小石头。此外，调整激励频率改变的敏感性传感器传感器和减少障碍检测的准确性。另一方面，在水平和垂直波束宽度可分别通过修改调整传感器的半径。它可以产生一个可靠的和稳定的光束模式，如一个椭圆形的（银行，2002年）。 (1)其中0是半波束宽度，半径传感器和是激发波长的超声波：R1st是第一回波飞行时间计算的距离R2nd是第二回声飞行时间计算距离。第二种方法，以减少车辆的角落错误使用多个回波信号处理方法。在这纸，设计一个新的PPA传感器，和新型传感器的算法实现，所示图5。传感器的频率是50千赫，它产生的16脉冲传输。发射脉冲通过传感器反射障碍，脉冲随后返回到传感器的几个回声信号。修改接收到的回波信号在空气中的传播损失和衰减（宝丽来公司，1984年）。在下一步中，收到的噪音删除阈值的过程中，多个回波信号处理车辆的角落识别执行（Park等，2008）。在多个回波信号处理，我们运用时间让函数接收到的回波信号，因为车身结构复杂导致回波信号行驶的多条路径。稳定和这种多路径问题，性能可靠的时间阈值的距离时，能够取得函数是1米。图6显示了该车辆的角落形状可以由多个回声功能的歧视。根据方程（2），我们通过距离阈值为1.2米，由于车身的横向宽度约1.2米和1.8米之间是平行的情况停车场。在本文中，我们设计了一种新的超声波传感器与50千赫的频率，半径1.5厘米，波束宽度16O和显示的信号处理算法图5。3.1.2。车轮转速传感器（WSS）接口建议的PPA ECU接收轮脉冲信息从车辆在CAN通信与ESC键。ESC的硬件接口设计接收