自动泊车用环境感知系统技术研究

范梦阳

摘 要：自动泊车用环境感知系统技术比较成熟，并且取得了很多的技术专利，以下对环境感知系统进行了技术归纳与分析，对该领域内中国国内的研究专利以及国外的申请人等进行了数据统计，力图推动我国在该领域内取得更大的成就，为行业的健康发展提供力量支持。

关键词：自动泊车;环境感知系统;技术

中图分类号：U463.6 文献标识码：A

0 引言

在行车过程中泊车是一个非常难操作的问题，依靠所以智能泊车系统可以实现快捷和安全的泊车，成为了汽车行业的重点研究方向，自动泊车也是因为这一原因发展起来的。在自动泊车中环境感知系统技术被广泛地应用，主要是对周围的环境信息进行采集，并保证其精准度，便于后期的运动控制和路线规划。在自动泊车中利用环境感知系统对周围进行感知，能够极大地提升泊车的精准度和有效性，尤其可以应对复杂的泊车环境，提高泊车效率，提升空间资源的利用率等。因此，在自动泊车领域内要对环境感知系统技术的应用进行了深刻地研究。

1 技术概述

环境感知系统技术在自动泊车当中的应用，要对车辆车位的具体信息，周围环境以及障碍物等进行精准地确定，做好车辆与环境信息之间的互通与交换，在这其中车载传感器是不可或缺的。传感器主要的目的是对算法进行精准地控制，这是基础和前提，所以提高传感器的性能是保证环境感知系统技术稳定运行的关键所在。因此，在本文的研究过程中，通过对环境感知系统技术中的核心部件传感器进行了划分，并且对技术分支进行了归纳，包括了超声波传感器、视觉传感器、红外传感器和雷达传感器。

超声波传感器。这是一种利用发射器发射超声波的传感器，并采取接收器对被障碍反射回来的信息进行接收，对反射的超声波在空气中的运行情况进行计算，以此来获取障碍物的距离。该种测量方式受环境的影响是很大的，所以精度问题至关重要。

视觉传感器。这是一种无源性的傳感器，可以在信息收集的过程中利用非侵入性的方式降低噪音，尤其是在交通信号检测、车道检测和障碍物检测方面发挥了重要的作用。在视觉传感器的应用中，根据摄像头的个数不同，可以对视觉传感器进行相应地分类，分别为单目视觉和立体视觉。其中单目视觉主要是对图像的某一种颜色或者特征进行采集;立体视觉是根据某一个景物的成像视差对景物的深度进行计算，计算出距离信息。

红外传感器。主要被用在周围信息图像获取上，应用的是红外线成像的技术原理。主要分为两个类型：主动和被动红外线成像系统。同时，红外传感器也可以利用超声波或者激光的方式信息距离的测量。

雷达传感器。该种技术方式包括微波雷达和激光雷达两种。其中，微波雷达主要用在对两个物体之间距离的测量，类似于超声波原理，借助的是微波信号发射和反射之间的时间差，以此来实现距离测量。微波雷达还会应用到多普勒效应对物体的相对速度进行计算，在使用中最常见的是毫米波雷达，其抗干扰性能和测量能力都会有所提升。激光雷达利用的是发射出的激光束，并利用激光识别器对障碍物反射回来的激光进行接收，以此来确定物体的坐标和角度。

2 环境感知技术

随着科学技术水平的不断提升，环境感知技术的应用范围越来越大，所取得的成效性也非常地显著，其属于自动泊车领域的核心技术方式之一，采取的是周围环境信息的收集与自身信息的运用方式，之后将所采集到的信息传到传感器系统当中去，对周围的环境形成相应地模型，具体包括以下几个方面的内容：静态物体、动态物体和道路、行人检测。

第一，静态与动态的目标检测。该种检测技术的应用主要是对周围的行人、交通信号灯、路标以及公交车的停靠站等进行检测。在针对于行人和车辆进行检测时，主要采取的是雷达检测的方式对该区域实施检测。在对交通信号等进行检测的时候，可以采取彩色直方图目标跟踪的方式，对变形的现象以及目标遮挡进行很好地规避，这样才可以很好地提升运算的效率。而针对于公交车站的检测可以采取雷达和定位系统结合的方式。

第二，道路检测。针对于车辆形式的道路问题，可以将其分为结构化道路和非结构化道路两种方式。其中结构化的道路指的是有边缘线的道路，路面的结构是很单一的，比如城市的高速公路和主干道等。对于这一类型的道路特征是非常明显的，而且数据信息是很容易提取到的。而非结构化的道路在路面上没有结构层，天然的道路场景比较多。而本文自动泊车技术的研究主要是固定的结构化道路，所以基于原有的道路模型对边缘线以及基本的方向信息等进行获取，可以利用机器学习法的方式对道路信息获取。还可以利用平均数值的过滤波、高斯滤波等对边缘进行增强处理，之后对车道的信息进行提取，将车道从原有的图像上提取出来。

第三，行人检测。在对行人进行检测时采取的是向量机和神经网络的方式，主要利用的是大量的行人样本，对行人进行训练和模拟。之后采取HOG的特征对区域梯度直方图进行设计，形成人体特征模型。之后利用行人的运动目标将他们从背景图当中分离出来，为自动泊车提供便利性。

3 专利申请情况分析

将自动泊车用环境感知技术研究在数据库中进行检测之后，反馈出自动泊车环境感知技术在该领域内的专利申请情况呈现出了以下特点：

第一，根据有关数据研究限制，在1995年之前关于自动泊车用环境感知技术的专利是非常少的，该阶段处于萌芽时期，这个时期汽车行业将关注点放在了硬件的开发上，所以在自动控制等软件领域方面的研究是很少的，研究的主要焦点在于车的驾驶性能、硬件设备等方面，所以那个时期我国在这方面还没有申请过专利。

第二，在1995年之后我国汽车工业取得了很大的进步，关于自动泊车技术方面的专利申请也比之前有所提升，这主要是因为汽车的硬件设备以及技术不断地更新和完善，自动化在汽车行业内另个领域的应用越来越受重视，而且人们对于驾驶舒适性和便利性要求的不断提升，自动泊车技术逐渐地走进了大众视野，这个时期也被称之为增长期。

第三，2007年至今我国在自动泊车技术方面的研究不断地增多，自动泊车中环境感知系统技术的应用也越来越多，该技术的专利量突飞猛进，此阶段也被称之为爆发期。这主要是因为人们的物质生活水平不断地提升，驾驶人员更加关注汽车的驾驶感受，重视汽车驾驶当中的便利性以及自动化，所以专利申请数量也在不断地提升当中。但是数据显示在2017年专利申请量有所降低，但这与技术落后不存在关系，主要是因为专利更新是有周期的。

自动泊车用环境感知系统技术的发展过程中，我们不仅要进行自主技术研究，还需要向其他国家吸收经验，找准技术目标国家，加强自身的技术研发。从当前自动泊车世界大环境来看，中国、德国和日本市场是非常宽广的，但是相比之下我国技术起步比较晚，对于不断壮大的中国市场加大技术研究是非常必要的，这也提升了我国在该项技术方面的研究热情，国外很多的企业也因此将技术投放热点放在了我国市场当中。日本与德国都在汽车制造领域拥有很多年的历史，在自动泊车技术领域内的研究也是非常早的，技术十分地成熟，我国应该向这两个国家积极借鉴该方面的研究经验。

从自动泊车用环境感知系统技术的研究中我们可以发现，日本、德国、韓国和美国这些早期的汽车工业国家，在此方面的专利申请量是非常大的，并且全球范围内该项专利申请人都是企业，并都出自上述几个发达国家当中。比如，大众、现代、丰田、福特等知名企业。我国关于该领域的专利技术研究主要集中在国产汽车企业和高校方面，其中奇瑞汽车和江苏大学在该领域内的专利申请量很大。但是国内关于自动泊车用环境感知系统技术的研究还是很少的，并且处于初期的起步阶段，工业生产方面的应用也比较少，很多都处于初期的起步与研究阶段，在实际的生产当中也没有得到更加广泛地应用，这主要与我国汽车工业的自主研究还处于发展阶段有十分紧密性地联系。但是高校以及国产汽车企业在这方面的研究并没有松懈，也从未中断，很多国产汽车品牌的自动泊车用环境感知系统技术在不断地发展和完善当中，未来研究成果也会越来越多，技术会越来越成熟。

4 结束语

综上所述，随着人们物质生活水平的不断提高，对于驾驶的需求也在不断地提升，其中包括了对便捷驾驶，驾驶安全性等方面的要求，自动泊车技术也是基于此发展起来的。自动泊车用环境感知系统是技术研究的关键所在，我国在此方面的研究还处于发展阶段，但是德国、日本、美国等在该项技术领域内已经取得了十分不错的效果，给我国自主品牌以及技术研究提供了非常多的经验。因此，本文对自动泊车用环境感知技术的应用情况、技术方式等进行了详细地探索，并对我国以及国外在该领域内的专利申请量以及数据实施了详细化地讨论，这对于未来我国在自动泊车技术领域的研究将有一定的支持，也会为汽车行业其他现代化技术方式的发展提供坚实的力量。

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