一种用于侧方入库的虚拟驾驶智能引导控制方法及系统与流程

1.本发明涉及基于虚拟现实的车辆智能引导控制技术领域，特别涉及一种用于侧方入库的虚拟驾驶智能引导控制方法及系统。


背景技术：

2.驾校常规的科目二教学，每个教学点位是教练根据自己的经验总结的教学点位，比如说侧方出入库，向后倒车的时候，第一个打轮点再什么地方，完全是经验总结得到的。这导致驾校教学过程中严重依赖于教练自身的经验和预先设置的操作点位。假如在练车的过程中错过了教学点位，则学员和教练并不知道该如何补救，往往需要将车辆开到起始点重新开始练习，这不利于学员对侧方停车、倒车入库等技术的掌握。
3.智能引导控制在航空装备领域已有比较成熟的技术，例如公开号为cn102393641b的中国专利，提出一种基于甲板运动补偿的舰载机自动着舰引导控制方法，通过引导系统的计算和数据编码并引入甲板运动信息，精准引导舰载机着舰轨迹。
4.因此，需要一种能够与虚拟驾驶系统结合的智能计算车辆当前状态对应的倒车轨迹路线的方法或系统，通过轨迹的计算结合标准的倒车路线，自动提示学员下一个教学点位，以加快学员对驾车技巧的掌握。


技术实现要素：

5.鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本发明提供了一种用于侧方入库的虚拟驾驶智能引导控制方法及系统，能够在虚拟驾驶系统中智能计算车辆当前状态对应的倒车轨迹路线，自动提示学员下一个教学点位。
6.本发明的一个方面，提供了一种用于侧方入库的虚拟驾驶智能引导控制方法，包括如下步骤：在第一直线倒车阶段，根据虚拟环境中模拟车辆的参数，实时计算方向盘在第一方向打满所产生的转向圆与侧方出入库的标准斜率直线是否相切，以及该标准斜率直线是否与车库边缘不相交，若满足条件，则发出方向盘在第一方向打满并倒车的提示信息；其中，第一方向为车库相对于模拟车辆初始点所在的方向；在第一方向转弯倒车阶段，当模拟车辆的方向盘在第一方向打满且倒车时，实时计算模拟车辆与侧方出入库的标准斜率直线的距离是否为零，若为零则发出方向盘回正的提示信息；在第二直线倒车阶段，当模拟车辆的方向盘回正且倒车时，实时计算模拟车辆的方向盘在第二方向打满所产生的转向圆的圆心坐标和模拟车辆在最终停车点时在第二方向打满产生的转向圆的圆心坐标是否重合，若重合则发出方向盘在第二方向打满且倒车的提示信息，其中，第一方向和第二方向相反；在第二方向转弯倒车阶段，当模拟车辆的方向盘在第二方向打满且倒车时，实时计算模拟车辆与最终停车点的距离，若距离为零，则发出停止倒车的提示信息。
7.进一步的，提示信息包括声音、文字和/或图像。
8.进一步的，模拟车辆的参数包括前轮毂与后轮毂中心距离、轮胎转向角、车辆宽度、前轮转角、后轴中心点坐标值。
9.进一步的，通过下式计算模拟车辆的方向盘在第一方向或第二方向上打满所产生的转向圆的半径：r = l
×
ω
ꢀ‑ꢀ
w/2；其中，r为转向圆半径，l为前轮毂与后轮毂中心距离，ω为轮胎转向角，w为车辆宽度。
10.进一步的，通过下式计算模拟车辆的方向盘在第一方向或第二方向上打满所产生的转向圆的圆心位置横坐标：o = x y
ꢀ×ꢀ
r；其中，o为圆心位置横坐标，x为后轴中心点横坐标值，y为后轴中心点到左后轮或右后轮的向量。
11.本发明的另一方面，还提供了一种用于侧方入库的虚拟驾驶智能引导控制系统，包括如下模块：第一直线倒车引导模块，被配置为根据虚拟环境中模拟车辆的参数，实时计算方向盘在第一方向打满所产生的转向圆与侧方出入库的标准斜率直线是否相切，以及该标准斜率直线是否与车库边缘不相交，若满足条件，则发出方向盘在第一方向打满并倒车的提示信息；其中，第一方向为车库相对于模拟车辆初始点所在的方向；第一方向转弯倒车引导模块，被配置为当模拟车辆的方向盘在第一方向打满且倒车时，实时计算模拟车辆与侧方出入库的标准斜率直线的距离是否为零，若为零则发出方向盘回正的提示信息；第二直线倒车引导模块，被配置为当模拟车辆的方向盘回正且倒车时，实时计算模拟车辆的方向盘在第二方向打满所产生的转向圆的圆心坐标和模拟车辆在最终停车点时在第二方向打满产生的转向圆的圆心坐标是否重合，若重合则发出方向盘在第二方向打满且倒车的提示信息，其中，第一方向和第二方向相反；第二方向转弯倒车引导模块，被配置为当模拟车辆的方向盘在第二方向打满且倒车时，实时计算模拟车辆与最终停车点的距离，若距离为零，则发出停止倒车的提示信息。
12.进一步的，提示信息包括声音、文字和/或图像。
13.进一步的，模拟车辆的参数包括前轮毂与后轮毂中心距离、轮胎转向角、车辆宽度、前轮转角和后轴中心点坐标值。
14.进一步的，通过下式计算模拟车辆的方向盘在第一方向或第二方向上打满所产生的转向圆的半径：r = l
×
ω
ꢀ‑ꢀ
w/2；其中，r为转向圆半径，l为前轮毂与后轮毂中心距离，ω为轮胎转向角，w为车辆宽度。
15.进一步的，通过下式计算模拟车辆的方向盘在第一方向或第二方向上打满所产生的转向圆的圆心位置横坐标：o = x y
ꢀ×ꢀ
r；
其中，o为圆心位置横坐标，x为后轴中心点横坐标值，y为后轴中心点到左后轮或右后轮的向量。
16.本发明提供的一种用于侧方入库的虚拟驾驶智能引导控制方法及系统，能够与虚拟驾驶系统结合的智能计算车辆当前状态对应的倒车轨迹路线的方法或系统，通过轨迹的计算结合标准的倒车路线，自动提示学员下一个教学点位，以加快学员对驾车技巧的掌握。
附图说明
17.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1是本发明一个实施例提供的侧方停车出入库的示意图；图2是本发明一个实施例提供的侧方停车出入库的倒车轨迹示意图；图3是本发明一个实施例提供的一种用于侧方入库的虚拟驾驶智能引导控制方法的步骤流程图；图4是本发明一个实施例提供的车辆转弯模型示意图；图5是本发明一个实施例提供的一种用于侧方入库的虚拟驾驶智能引导控制系统的逻辑结构图；图6是本发明一个实施例提供的虚拟驾驶系统的结构示意图。
具体实施方式
18.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚的表示其他含义。
20.应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述获取模块，但这些获取模块不应限于这些术语。这些术语仅用来将获取模块彼此区分开。
21.取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似的，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测（陈述的条件或事件）”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测（陈述的条件或事件）时”或“响应于检测（陈述的条件或事件）”。
22.需要注意的是，本发明实施例所描述的“上”“下”“左”“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本发明实施例的限定。此外在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件被形成在另一个元件“上”或“下”时，其不仅能够直接形成在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接形成在另一元件“上”或者“下”。
23.图1是侧方停车出入库的点位示意图。出入库的途中p0-p8是侧方停车的过程中，需要打轮的点位，其中：p0：侧方倒车点；
p1：方向盘右打满点；p2：方向盘回正点；p3：方向盘左打满点；p4：侧方入库停车点；p5：出库方向盘回正点；p6：出库方向盘右打满点；p7：出库方向盘回正点；p8：结束点。
24.在传统教学中，上述点位都是教练通过以往的教学经验，总结出这些打轮时机的点位，但这样有很多弊端，在p1点时，如果打轮早了或者晚了，p2点位可能就找不到了，因此可能会错过p2点。此外，每个点位都是固定的，不够灵活，学员在一个教学点位一旦错过或者提前，下一个点位的准确性就会受到影响。
25.为了克服上述缺陷，参见图3，本实施例提供了一种用于侧方入库的虚拟驾驶智能引导控制方法，包括如下步骤：步骤s101，在第一直线倒车阶段，根据虚拟环境中模拟车辆的参数，实时计算方向盘在第一方向打满所产生的转向圆与侧方出入库的标准斜率直线是否相切，以及该标准斜率直线是否与车库边缘不相交，若满足条件，则发出方向盘在第一方向打满并倒车的提示信息；其中，第一方向为车库相对于模拟车辆初始点所在的方向。
26.具体的，以图2为例进行说明。训练者开启虚拟驾驶系统，进入相应训练课程的虚拟环境中，开始侧方停车训练。第一直线倒车阶段（第一阶段）开始，在初始驾驶位置p0，训练者向后直线倒车，虚拟驾驶系统实时计算方向盘向右打满所产生的转向圆与侧方出入库的标准斜率直线（可以认为存在无数条斜率相同的标准斜率直线）是否相切，若二者相切，表明此时若将方向盘向右侧打满，车辆最终可以运动到该标准斜率直线处，并以该标准斜率直线为路径进一步做第二阶段的倒车入库的操作。然而，还有一种特殊情形需要注意，即侧方出入库的标准斜率直线与车库或车位两侧的墙壁或边缘相交，此时车辆若向右侧打满，理论上可以到达该标准斜率直线处，但实际上会被车库或车位两侧的墙壁或边缘挡住，即驾考中的撞杆犯规。因此，本实施例将该步骤设置为：实时计算方向盘向右打满所产生的转向圆与侧方出入库的标准斜率直线是否相切，以及该标准斜率直线是否与车库边缘不相交，若满足条件，则发出方向盘向右打满并倒车的提示信息，提示训练者进入第二阶段（第一方向转弯倒车阶段）。同理，若图1、2中的车库位于车辆初始位置的左侧，则对应的考虑车辆左打满时的状态，本实施例不再赘述。
27.步骤s102，在第一方向转弯倒车阶段，当模拟车辆的方向盘在第一方向打满且倒车时，实时计算模拟车辆与侧方出入库的标准斜率直线的距离是否为零，若为零则发出方向盘回正的提示信息。
28.具体的，当训练者从初始位置p0向后直线倒车至p1时，虚拟驾驶系统计算出方向盘向右打满所产生的转向圆与侧方出入库的标准斜率直线相切，并且该标准斜率直线与车库边缘不相交，此时训练者便可以正式进行第二阶段的倒车操作，即在p1点将方向盘向右打满并倒车，同时虚拟驾驶系统实时计算模拟车辆与侧方出入库的标准斜率直线的距离是否为零，当距离为零时，表明车辆已经到达方向盘向右打满产生的转向圆与标准斜率直线
相切的位置p2点，该位置是进行后续第三阶段倒车的起点，此时虚拟驾驶系统发出提示信息，提示训练者进入第三阶段。
29.步骤s103，在第二直线倒车阶段，当模拟车辆的方向盘回正且倒车时，实时计算模拟车辆的方向盘在第二方向打满所产生的转向圆的圆心坐标和模拟车辆在最终停车点时在第二方向打满产生的转向圆的圆心坐标是否重合，若重合则发出方向盘在第二方向打满且倒车的提示信息，其中，第一方向和第二方向相反。
30.具体的，进入第三阶段（即第二直线倒车阶段）后，车辆在p2点开始回正前轮，并沿着标准斜率直线进行直线倒车，虚拟驾驶系统实时计算模拟车辆的方向盘向左打满所产生的转向圆的圆心坐标和模拟车辆在最终停车点时向左打满产生的转向圆的圆心坐标是否重合，若重合则表明车辆位于p3点处，即p3点向左打满的转向圆和p4停车点向左打满的转向圆的圆心是重合的，也即p3点、p4点位于同一个圆周上，此时虚拟驾驶系统发出提示信息，提示训练者进入第四阶段，即在第二方向转弯倒车阶段，该阶段车辆方向盘向左打满并倒车。
31.步骤s104，在第二方向转弯倒车阶段，当模拟车辆的方向盘在第二方向打满且倒车时，实时计算模拟车辆与最终停车点的距离，若距离为零，则发出停止倒车的提示信息。
32.具体的，进入第四阶段（第二方向转弯倒车阶段）后，也是侧方入库的最后一步，训练者将车辆方向盘向左打满并倒车，虚拟驾驶系统实时计算模拟车辆与最终停车点的距离，若距离为零，则发出停止倒车的提示信息。
33.上述步骤s101-s104 是侧方入库的智能引导过程，侧方出库的过程是上述过程的逆过程，本实施例不再赘述。
34.本实施例的上述虚拟驾驶智能引导控制方法能够保证训练者在虚拟驾驶环境中的每个阶段都能够获得准确的引导提示。即使训练者错过某些点位后，虚拟驾驶系统也能够智能计算后续合适的操作时机，并及时通知训练者。例如，在第一直线倒车阶段，即使训练者错过了p1转向点，由于侧方出入库的标准斜率直线有无数条，标准斜率直线和转向圆相切的位置也就有无数个，只要保证标准斜率直线不与车位或车库的两侧相交，在车位或车库的开口区间就有许多再次转向倒车的时机和位置，虚拟驾驶系统可以实时计算和提示这些时机和位置，以弥补训练者的失误，训练者能够更快的熟悉侧方停车的驾驶技巧。
35.进一步的，虚拟驾驶系统发出的提示信息包括声音、文字和/或图像。
36.进一步的，模拟车辆的参数包括前轮毂与后轮毂中心距离、轮胎转向角、车辆宽度、前轮转角、后轴中心点坐标值。本实施例的虚拟驾驶系统可通过下式计算模拟车辆的方向盘在第一方向或第二方向上打满所产生的转向圆的半径：r = l
×
ω
ꢀ‑ꢀ
w/2；其中，r为转向圆半径，l为前轮毂与后轮毂中心距离，ω为轮胎转向角，w为车辆宽度。
37.更进一步的，参见图2、4，当车辆向后行驶中，方向盘右打满，行驶轨迹是一个圆，根据后轮轴中心点x，x到右后轮的方向向量y，圆的半径r，可以求出转向圆的圆心位置横坐标：o = x y
ꢀ×ꢀ
r；其中，o为圆心位置横坐标，x为后轴中心点横坐标值，y为后轴中心点到左后轮或
右后轮的向量。
38.参见图5，本发明的另一实施例还提供了一种用于侧方入库的虚拟驾驶智能引导控制系统200，该系统200至少由第一直线倒车引导模块201、第一方向转弯倒车引导模块202、第二直线倒车引导模块203、第二方向转弯倒车引导模块204等模块组成。
39.具体的，系统200包括：第一直线倒车引导模块201，被配置为根据虚拟环境中模拟车辆的参数，实时计算方向盘在第一方向打满所产生的转向圆与侧方出入库的标准斜率直线是否相切，以及该标准斜率直线是否与车库边缘不相交，若满足条件，则发出方向盘在第一方向打满并倒车的提示信息；其中，第一方向为车库相对于模拟车辆初始点所在的方向；第一方向转弯倒车引导模块202，被配置为当模拟车辆的方向盘在第一方向打满且倒车时，实时计算模拟车辆与侧方出入库的标准斜率直线的距离是否为零，若为零则发出方向盘回正的提示信息；第二直线倒车引导模块203，被配置为当模拟车辆的方向盘回正且倒车时，实时计算模拟车辆的方向盘在第二方向打满所产生的转向圆的圆心坐标和模拟车辆在最终停车点时在第二方向打满产生的转向圆的圆心坐标是否重合，若重合则发出方向盘在第二方向打满且倒车的提示信息，其中，所述第一方向和第二方向相反；第二方向转弯倒车引导模块204，被配置为当模拟车辆的方向盘在第二方向打满且倒车时，实时计算模拟车辆与最终停车点的距离，若距离为零，则发出停止倒车的提示信息。
40.进一步的，提示信息包括声音、文字和/或图像。
41.进一步的，模拟车辆的参数包括前轮毂与后轮毂中心距离、轮胎转向角、车辆宽度、前轮转角和后轴中心点坐标值。本实施例的虚拟驾驶系统可通过下式计算模拟车辆的方向盘在第一方向或第二方向上打满所产生的转向圆的半径：r = l
×
ω
ꢀ‑ꢀ
w/2；其中，r为转向圆半径，l为前轮毂与后轮毂中心距离，ω为轮胎转向角，w为车辆宽度。
42.进一步的，本实施例的虚拟驾驶系统可通过下式计算模拟车辆的方向盘在第一方向或第二方向上打满所产生的转向圆的圆心位置横坐标：o = x y
ꢀ×ꢀ
r；其中，o为圆心位置横坐标，x为后轴中心点横坐标值，y为后轴中心点到左后轮或右后轮的向量。
43.需要说明的是，本实施例提供的用于侧方入库的虚拟驾驶智能引导控制系统200对应的可用于执行各方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果与方法类似，此处不再赘述。
44.图6为本发明实施例中用于实现侧方入库的虚拟驾驶智能引导控制方法的虚拟驾驶系统的结构示意图。
45.下面具体参考图6，其示出了适于用来实现本实施例中的虚拟驾驶系统500的结构示意图。虚拟驾驶系统500可以包括处理装置（例如中央处理器、图形处理器等）501，其可以根据存储在只读存储器（rom）502中的程序或者从存储装置508加载到随机访问存储器
（ram）503中的程序而执行各种适当的动作和处理以实现如本发明描述的各实施例的方法。在ram 503中，还存储有电子设备500操作所需的各种程序和数据。处理装置501、rom 502以及ram 503通过总线504彼此相连。输入/输出（i/o）接口505也连接至总线504。
46.通常，以下装置可以连接至i/o接口505：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、摄像头、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置506；包括例如液晶显示器（lcd）、扬声器、振动器等的输出装置507；包括例如磁带、硬盘等的存储装置508；以及通信装置509。通信装置509可以允许虚拟驾驶系统500与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图6示出了具有各种装置的虚拟驾驶系统500，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代的实施或具备更多或更少的装置。
47.以上描述仅为本发明的较佳实施例。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中公开的（但不限于）具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。