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CN112193151B - 一种升降式迎宾车灯控制系统及控制方法 - Google Patents

一种升降式迎宾车灯控制系统及控制方法 Download PDF

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CN112193151B
CN112193151B CN202010928718.2A CN202010928718A CN112193151B CN 112193151 B CN112193151 B CN 112193151B CN 202010928718 A CN202010928718 A CN 202010928718A CN 112193151 B CN112193151 B CN 112193151B
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孙闫
刘静
韩江义
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    • B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Lighting Device Outwards From Vehicle And Optical Signal (AREA)

Abstract

本发明提供了一种升降式迎宾车灯控制系统及控制方法，包括执行机构、规划处理器和感知定位系统，所述感知定位系统包括双目结构摄像头、速度传感器和激光雷达传感器，所述规划处理器包括路径规划系统和中央处理器，所述路径规划系统根据双目结构摄像头和激光雷达传感器输入的信息构建迎宾车外围的栅格地图，所述路径规划系统根据迎宾的当前位置信息计算出迎宾的下一时刻位置信息；所述中央处理器根据迎宾的当前位置信息、迎宾的下一时刻位置信息和迎宾的移动速度输送计算执行机构的自旋转角和车灯的俯仰角，通过所述中央处理器控制执行机构的运动，实现迎宾车灯的路径规划。本发明能够智能规划迎宾路径，提前照亮迎宾前方的道路。

Description

一种升降式迎宾车灯控制系统及控制方法
技术领域
本发明涉及迎宾灯自动控制领域或者智能汽车领域，特别涉及一种升降式迎宾车灯控制系统及控制方法。
背景技术
随着汽车行业的发展，用户对汽车的舒适性以及车辆配置的要求也越来越高。现如今，用户对车辆的选取标准除动力性、性价比等之外，个性化、智能化也是用户购车的考虑因素。个性化车灯的设计以及车灯的智能化控制，使车辆更加美观、增加车辆的科技感，同时还能更好的服务于车主，提高车辆的舒适性与安全性。现在汽车一般自带有迎宾灯，迎宾灯安置在车门下侧，当车门开启时，照亮地面或者在地面上投影图案，可以在光线较暗的情况下，为上下车人员提供照明。
中国专利申请公布了一种迎宾灯控制系统，通过该专利的技术方案，当车主携带车钥匙在距离车辆前方1-10米范围内时，迎宾灯功能被激活，在车主脚部形成一个亮斑，并且随着车主的移动而移动，当车主靠近车辆距离小于1米时，迎宾灯关闭。但是，该系统是先通过射频信号处理模块得到车主的位置信息，之后才将车灯照射在车主脚下，形成光斑，使车灯跟随车主的位置进行照亮，但是有延时照亮的缺点，根据射频信号处理模块得到的车主位置不精确。该系统将前照灯作为迎宾灯使用，可能会干扰前照灯的使用，且前照灯照射范围有限，只能照射车辆前方道路，当车主从车辆后方接近车辆时，则不能为车主提供照明。
发明内容
针对现有迎宾灯控制技术中，迎宾灯照射方位有限，对车主定位不精确，迎宾灯不能全方位照明以及车灯照亮延时问题，本发明提供了一种升降式迎宾车灯控制系统及控制方法，能够智能规划迎宾路径，提前照亮迎宾前方的道路。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种升降式迎宾车灯控制系统，车辆前后设有可升降的迎宾车灯，包括执行机构、规划处理器和感知定位系统，
所述执行机构用于驱动迎宾车灯的自旋转和车灯的俯仰转动；
所述感知定位系统包括双目结构摄像头、速度传感器和激光雷达传感器，所述双目结构摄像头用于获取迎宾车外围的图像信息，所述激光雷达传感器检测迎宾车外围的障碍物信息；所述速度传感器用于检测迎宾的移动速度；
所述规划处理器包括路径规划系统和中央处理器，所述路径规划系统根据双目结构摄像头和激光雷达传感器输入的信息构建迎宾车外围的栅格地图，所述路径规划系统根据迎宾的当前位置信息计算出迎宾的下一时刻位置信息；
所述中央处理器根据迎宾的当前位置信息、迎宾的下一时刻位置信息和迎宾的移动速度输送计算执行机构的自旋转角和车灯的俯仰角，通过所述中央处理器控制执行机构的运动，实现迎宾车灯的路径规划。
进一步，所述执行机构包括旋转机构、升降机构和俯仰机构，所述升降机构用于驱动迎宾车灯升降，所述旋转机构用于驱动迎宾车灯的自旋转，所述俯仰机构用于驱动车灯的俯仰转动。
进一步，通过远端设备控制启动迎宾车灯。
一种升降式迎宾车灯控制系统的控制方法，包括如下步骤：
确定迎宾位置：所述路径规划系统利用双目结构光摄像头识别迎宾，所述中央处理器获取迎宾的GPS信息，用于选择启动接近的迎宾车灯；
建立初始化网格地图：所述路径规划系统根据双目结构摄像头和激光雷达传感器构建含有栅格的直角坐标系栅格地图；所述栅格地图位于迎宾与车辆之间；
扫描栅格地图内的障碍物：所述路径规划系统通过所述激光雷达传感器扫描栅格地图，形成激光点云，识别栅格内是否存在障碍物；设若栅格内有在障碍物，则该栅格概率值为“0”，若栅格内无障碍物，则该栅格概率值为“1”；设栅格地图中车辆车门位置的栅格概率值为P，0<P<1；
路径规划：确定迎宾的当前位置的栅格坐标，确定迎宾所在栅格周围的八个栅格的概率值，所述路径规划系统将八个栅格中概率值为1且栅格到车辆车门位置栅格的距离最小作为迎宾的下一时刻位置；
调整迎宾车灯角度：所述中央处理器根据迎宾的当前位置的栅格坐标、迎宾的下一时刻位置的栅格坐标和迎宾的移动速度得出迎宾车灯旋转角度Δα和迎宾车灯需要调整的俯仰角度Δθ，所述中央处理器控制执行机构使迎宾车灯从照射迎宾的当前位置到照射迎宾的下一时刻位置；
重复路径规划和调整迎宾车灯角度，直至迎宾当前位置的栅格为P。
进一步，所述路径规划系统根据双目结构摄像头和激光雷达传感器实时检测所述栅格地图内的障碍物，更新不同时刻的各个栅格的概率值。
进一步，所述中央处理器根据迎宾的当前位置的栅格坐标、迎宾的下一时刻位置的栅格坐标和迎宾的移动速度得出迎宾车灯旋转角度Δα和旋转速度ωc，具体为：
设迎宾的当前i时刻位置坐标为(xi,yi)，迎宾的i+1时刻位置坐标为(xi+1,yi+1)，车辆车门位置坐标为(x0,y0)；迎宾从坐标为(xi,yi)到达坐标为(xi+1,yi+1)迎宾车灯旋转的角度为Δα，
Figure BDA0002669396520000031
迎宾从坐标为(xi,yi)到达坐标为(xi+1,yi+1)之间的距离为S，迎宾的移动速度为V，迎宾车灯旋转速度
Figure BDA0002669396520000032
进一步，所述中央处理器根据迎宾的当前位置的栅格坐标、迎宾的下一时刻位置的栅格坐标和迎宾的移动速度得出迎宾车灯需要调整的俯仰角度Δθ和俯仰速度ωs，具体为：
设迎宾在(xi,yi)位置时的迎宾车灯俯仰角度为θi，设迎宾在(xi+1,yi+1)位置时的迎宾车灯俯仰角度为θi+1，迎宾车灯升起后的高度为L，迎宾在(xi,yi)位置到迎宾车灯的直线距离为di，迎宾在(xi+1,yi+1)位置到迎宾车灯的直线距离为di+1，
迎宾车灯需要调整的俯仰角度
Figure BDA0002669396520000033
迎宾车灯俯仰速度
Figure BDA0002669396520000034
进一步，所述栅格的大小为迎宾身高的0.4倍，栅格的中点位置为该栅格的坐标点。
进一步，所述中央处理器根据迎宾手机的GPS动态信息，得出迎宾移动方向，所述中央处理器选择启动接近的迎宾车灯。
本发明的有益效果在于：
本发明所述的升降式迎宾车灯控制系统及控制方法，在感知定位系统中采用双目结构光摄像头，能够识别迎宾，适应黑暗环境及室内环境，对迎宾的位置定位更加精确。迎宾可以根据需求选择车灯照射路线，在黑暗环境下，迎宾不能识别障碍物时，选择路径规划模式，迎宾跟着车灯的照射路线行走，可以使迎宾安全寻车。执行机构中的旋转机构可以360度旋转，车头和车尾各装置一个车灯升降机构，可以全方位的为迎宾提供照明。当用户从前方接近车辆时，则开启车头迎宾灯，若用户从车尾接近车辆，则开启车尾迎宾灯，当用户从侧方接近车辆时，则前后迎宾灯同时为迎宾照亮。
附图说明
图1为本发明实施例控制系统原理图；
图2-1为本发明实施例执行结构主视图；
图2-2为本发明实施例执行结构俯视图；
图3为本发明车主从车辆前方接近车辆二维栅格地图示意图；
图4为本发明车主从车辆后方接近车辆二维栅格地图示意图；
图5为本发明车主从车辆左侧接近车辆二维栅格地图示意图；
图6为本发明车主从车辆右侧接近车辆二维栅格地图示意图；
图7为本发明实施例迎宾车灯升起示意图；
图8为本发明升降式迎宾灯系统控制流程图。
图中：
100-感知定位系统；110-激光雷达传感器；120-双目结构摄像头；200-路径规划系统；300-中央处理器；400-GPS；500-速度传感器；600-执行机构；610-旋转机构；620-升降机构；630-俯仰机构。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，所述实施例中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性质的，仅用于解释本发明，不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围的所有变化、修改和等同物。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接等。下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
如图1所示，本发明所述的升降式迎宾车灯控制系统，包括感知定位系统100、中央处理器300、GPS400、速度传感器500、路径规划系统200和执行机构600。所述执行机构600用于驱动迎宾车灯的自旋转和车灯的俯仰转动；手机开启GPS400定位，将GPS400信息发送至路径规划系统200中，判定迎宾从哪一个方位接近车辆。所述感知定位系统100包括双目结构摄像头120、速度传感器500和激光雷达传感器110，所述双目结构摄像头120用于获取迎宾车外围的图像信息，所述激光雷达传感器110检测迎宾车外围的障碍物信息；所述速度传感器500用于检测迎宾的移动速度；所述规划处理器包括路径规划系统200和中央处理器300，所述路径规划系统200根据双目结构摄像头120和激光雷达传感器110输入的信息构建迎宾车外围的栅格地图，所述路径规划系统200根据迎宾的当前位置信息计算出迎宾的下一时刻位置信息；所述中央处理器300根据迎宾的当前位置信息、迎宾的下一时刻位置信息和迎宾的移动速度输送计算执行机构600的自旋转角和车灯的俯仰角，通过所述中央处理器300控制执行机构600的运动，实现迎宾车灯的路径规划。本发明中的迎宾也可以是车主本人。
如图2-1和图2-2所示，本发明实施例中，执行机构600包括旋转机构610、升降机构620和俯仰机构630。所述升降机构620用于驱动迎宾车灯升降，所述旋转机构610用于驱动迎宾车灯的自旋转，所述俯仰机构630用于驱动车灯的俯仰转动。
当车主在夜间寻车时，开启该迎宾灯控制系统。此时，车主开启手机GPS400，将车主定位信息发送至该控制系统的中央处理器300，确定车主从车辆哪一个方向接近车辆。如图3、图4、图5和图6所示，当车主从车辆前方接近车辆时，则升起安置在车辆前方的执行机构600。当车主从车辆后方接近车辆时，则升起安置在车辆后方的执行机构600。当车主从车辆的一侧接近车辆时，则前后执行机构600同时升起，共同为车主提供照明。
在本发明实施例中，感知定位系统100主要有以下作用：一、识别车主。双目结构光摄像头110采集车主的图像，与预存储在中央处理器300的车主图像信息进行对比，确认车主。二：确定车主位置。感知定位系统100识别车主后，根据双目视觉原理，计算出车主的坐标。三、识别障碍物。双目结构摄像头110和激光雷达传感器120都可以识别障碍物，激光雷达传感器120还可以构建出障碍物的三维形状。双目结构摄像头110则通过计算障碍物的景深Y，根据景深Y求出障碍物的X，Z坐标。
路径规划系统200接收感知定位系统100传递的车主信息、车主定位信息、障碍物位置信息。根据这些数据，构建栅格地图。构建栅格地图区域选择规则：若车主从前方接近车辆，则以车辆左前角与车主位置所围城的矩形区域内构建栅格地图，以车辆左前角所在栅格为原点。若车主从后方接近车辆，则以车辆左后角与车主位置所围城的矩形区域内构建栅格地图，以车辆左后角所在栅格为坐标原点。若车主从车辆左侧接近车辆时，则以车辆驾驶座车门和车主位置围成的矩形区域构建栅格地图，以驾驶座车门所在栅格为原点。若车主从右侧接近车辆，则以车辆副驾驶座车门和车主位置围成的矩形区域构建栅格地图，以副驾驶座车门所在栅格为原点，如图3、图4、图5和图6所示。
如图7和8所示，本发明所述的的升降式迎宾车灯控制系统的控制方法，包括如下步骤：
确定迎宾位置：所述路径规划系统200利用双目结构光摄像头110识别迎宾，所述中央处理器300获取迎宾的手机GPS信息定位迎宾，判定迎宾从哪一个方向接近车辆，用于选择启动接近的迎宾车灯；
建立初始化网格地图：所述路径规划系统200根据双目结构摄像头120和激光雷达传感器110构建含有n×m栅格的直角坐标系栅格地图；所述栅格地图位于迎宾与车辆之间；所述栅格的大小为迎宾身高的0.4倍，栅格的中点位置为该栅格的坐标点。
扫描栅格地图内的障碍物：所述路径规划系统200通过所述激光雷达传感器110扫描栅格地图，形成激光点云，识别栅格内是否存在障碍物；设若栅格内有在障碍物，则该栅格概率值为“0”，若栅格内无障碍物，则该栅格概率值为“1”；设栅格地图中车辆车门位置的栅格概率值为P，0<P<1；本实施例中车辆车门位置设为原点其栅格概率值P为0.5。实时检测栅格地图内的障碍物，更新各个栅格的概率值。
路径规划：确定迎宾的当前位置的栅格坐标，确定迎宾所在栅格周围的八个栅格的概率值，所述路径规划系统200将八个栅格中概率值为1且栅格到车辆车门位置栅格的距离最小作为迎宾的下一时刻位置；
调整迎宾车灯角度：所述中央处理器300根据迎宾的当前位置的栅格坐标、迎宾的下一时刻位置的栅格坐标和迎宾的移动速度得出迎宾车灯旋转角度Δα和迎宾车灯需要调整的俯仰角度Δθ，所述中央处理器300控制执行机构600使迎宾车灯从照射迎宾的当前位置到照射迎宾的下一时刻位置；在路径规划的流程中，结构光双目摄像头110实时检测车主的位置和姿态。若车主没有跟着车灯的路径移动，则控制系统需及时更改照射路线，将车灯照射在用户所在栅格内；
重复路径规划和调整迎宾车灯角度，直至迎宾当前位置的栅格为P。
工作原理：
启动迎宾车灯：当控制系统开启时，升降机构620带动执行机构600从车盖内升起，当检测到概率为“0.5”的栅格时，迎宾灯关闭，俯仰机构630收回至升降机构620上方开设的槽内，然后升降机构620带动执行机构600降至车盖内。路径规划系统400规划出执行机构600将要照射的下一个栅格的坐标，将当前栅格坐标和下一栅格坐标发送至中央处理器300中，中央处理器300计算出执行机构600从照射当前位置到照射下一个位置需要旋转和俯仰的角度，之后根据旋转角度和俯仰角度计算出执行机构600中旋转机构610旋转的速度和俯仰机构630的俯仰速度，进而中央处理器300控制执行机构600运动。
所述中央处理器300根据迎宾的当前位置的栅格坐标、迎宾的下一时刻位置的栅格坐标和迎宾的移动速度得出迎宾车灯旋转角度Δα和旋转速度ωc，具体为：
设迎宾的当前i时刻位置坐标为(xi,yi)，迎宾的i+1时刻位置坐标为(xi+1,yi+1)，车辆车门位置坐标为(0,0)；迎宾从坐标为(xi,yi)到达坐标为(xi+1,yi+1)迎宾车灯旋转的角度为Δα，
Figure BDA0002669396520000071
迎宾从坐标为(xi,yi)到达坐标为(xi+1,yi+1)之间的距离为S，迎宾的移动速度为V，迎宾车灯旋转速度
Figure BDA0002669396520000072
所述中央处理器300根据迎宾的当前位置的栅格坐标、迎宾的下一时刻位置的栅格坐标和迎宾的移动速度得出迎宾车灯需要调整的俯仰角度Δθ和俯仰速度ωs，具体为：
设迎宾在(xi,yi)位置时的迎宾车灯俯仰角度为θi，设迎宾在(xi+1,yi+1)位置时的迎宾车灯俯仰角度为θi+1，迎宾车灯升起后的高度为L，迎宾在(xi,yi)位置到迎宾车灯的直线距离为di，迎宾在(xi+1,yi+1)位置到迎宾车灯的直线距离为di+1，
迎宾车灯需要调整的俯仰角度
Figure BDA0002669396520000073
迎宾车灯俯仰速度
Figure BDA0002669396520000074
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种升降式迎宾车灯控制系统的控制方法，车辆前后设有可升降的迎宾车灯，其特征在于，所述升降式迎宾车灯控制系统包括执行机构(600)、规划处理器和感知定位系统(100)，
所述执行机构(600)用于驱动迎宾车灯的自旋转和车灯的俯仰转动；
所述感知定位系统(100)包括双目结构摄像头(120)、速度传感器(500)和激光雷达传感器(110)，所述双目结构摄像头(120)用于获取迎宾车外围的图像信息，所述激光雷达传感器(110)检测迎宾车外围的障碍物信息；所述速度传感器(500)用于检测迎宾的移动速度；
所述规划处理器包括路径规划系统(200)和中央处理器(300)，所述路径规划系统(200)根据双目结构摄像头(120)和激光雷达传感器(110)输入的信息构建迎宾车外围的栅格地图，所述路径规划系统(200)根据迎宾的当前位置信息计算出迎宾的下一时刻位置信息；
所述中央处理器(300)根据迎宾的当前位置信息、迎宾的下一时刻位置信息和迎宾的移动速度输送计算执行机构(600)的自旋转角和车灯的俯仰角，通过所述中央处理器(300)控制执行机构(600)的运动，实现迎宾车灯的路径规划；
所述控制方法包括如下步骤：
确定迎宾位置：所述路径规划系统(200)利用双目结构光摄像头(120)识别迎宾，所述中央处理器(300)获取迎宾的GPS信息，用于选择启动接近的迎宾车灯；
建立初始化网格地图：所述路径规划系统(200)根据双目结构摄像头(120)和激光雷达传感器(110)构建含有栅格的直角坐标系栅格地图；所述栅格地图位于迎宾与车辆之间；
扫描栅格地图内的障碍物：所述路径规划系统(200)通过所述激光雷达传感器(110)扫描栅格地图，形成激光点云，识别栅格内是否存在障碍物；设若栅格内有在障碍物，则该栅格概率值为“0”，若栅格内无障碍物，则该栅格概率值为“1”；设栅格地图中车辆车门位置的栅格概率值为P，0<P<1；
路径规划：确定迎宾的当前位置的栅格坐标，确定迎宾所在栅格周围的八个栅格的概率值，所述路径规划系统(200)将八个栅格中概率值为1且栅格到车辆车门位置栅格的距离最小作为迎宾的下一时刻位置；
调整迎宾车灯角度：所述中央处理器(300)根据迎宾的当前位置的栅格坐标、迎宾的下一时刻位置的栅格坐标和迎宾的移动速度得出迎宾车灯旋转角度Δα和迎宾车灯需要调整的俯仰角度Δθ，所述中央处理器(300)控制执行机构(600)使迎宾车灯从照射迎宾的当前位置到照射迎宾的下一时刻位置；
重复路径规划和调整迎宾车灯角度，直至迎宾当前位置的栅格为P。
2.根据权利要求1所述的升降式迎宾车灯控制系统的控制方法，其特征在于，所述执行机构(600)包括旋转机构(610)、升降机构(620)和俯仰机构(630)，所述升降机构(620)用于驱动迎宾车灯升降，所述旋转机构(610)用于驱动迎宾车灯的自旋转，所述俯仰机构(630)用于驱动车灯的俯仰转动。
3.根据权利要求1所述的升降式迎宾车灯控制系统的控制方法，其特征在于，通过远端设备控制启动迎宾车灯。
4.根据权利要求1所述的升降式迎宾车灯控制系统的控制方法，其特征在于，所述路径规划系统(200)根据双目结构摄像头(120)和激光雷达传感器(110)实时检测所述栅格地图内的障碍物，更新不同时刻的各个栅格的概率值。
5.根据权利要求1所述的升降式迎宾车灯控制系统的控制方法，其特征在于，所述中央处理器(300)根据迎宾的当前位置的栅格坐标、迎宾的下一时刻位置的栅格坐标和迎宾的移动速度得出迎宾车灯旋转角度Δα和旋转速度ωc，具体为：
设迎宾的当前i时刻位置坐标为(xi,yi)，迎宾的i+1时刻位置坐标为(xi+1,yi+1)，车辆车门位置坐标为(x0,y0)；迎宾从坐标为(xi,yi)到达坐标为(xi+1,yi+1)迎宾车灯旋转的角度为Δα，
Figure FDA0003357089080000021
迎宾从坐标为(xi,yi)到达坐标为(xi+1,yi+1)之间的距离为S，迎宾的移动速度为V，迎宾车灯旋转速度
Figure FDA0003357089080000022
6.根据权利要求5所述的升降式迎宾车灯控制系统的控制方法，其特征在于，所述中央处理器(300)根据迎宾的当前位置的栅格坐标、迎宾的下一时刻位置的栅格坐标和迎宾的移动速度得出迎宾车灯需要调整的俯仰角度Δθ和俯仰速度ωs，具体为：
设迎宾在(xi,yi)位置时的迎宾车灯俯仰角度为θi，设迎宾在(xi+1,yi+1)位置时的迎宾车灯俯仰角度为θi+1，迎宾车灯升起后的高度为L，迎宾在(xi,yi)位置到迎宾车灯的直线距离为di，迎宾在(xi+1,yi+1)位置到迎宾车灯的直线距离为di+1，迎宾车灯需要调整的俯仰角度
Figure FDA0003357089080000031
迎宾车灯俯仰速度
Figure FDA0003357089080000032
7.根据权利要求1所述的升降式迎宾车灯控制系统的控制方法，其特征在于，所述栅格的大小为迎宾身高的0.4倍，栅格的中点位置为该栅格的坐标点。
8.根据权利要求1所述的升降式迎宾车灯控制系统的控制方法，其特征在于，所述中央处理器(300)根据迎宾手机的GPS动态信息，得出迎宾移动方向，所述中央处理器(300)选择启动接近的迎宾车灯。
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