一種車道線精確位置采集裝置以及采集方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及信號(hào)傳感和位置采集領(lǐng)域，具體來(lái)講，是一種車道線精確位置采集裝 置以及采集方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電子及信息技術(shù)對(duì)交通應(yīng)用的不斷滲透，人們對(duì)道路交通車輛行駛位置精度 的要求越來(lái)越高，目前道路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集方法及技術(shù)難以適應(yīng)新的需求，主要體現(xiàn)在采 集精度、效率和成本之間的矛盾。
[0003]目前已知的相關(guān)技術(shù)，車道線的識(shí)別基本都是通過(guò)攝像頭獲取前方的道路信息， 通過(guò)算法對(duì)車道線進(jìn)行識(shí)別，這種方式導(dǎo)致了整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高昂，并且只能識(shí) 另Il，不能定位。
[0004] 專利1 "車道線識(shí)別方法及裝置"、申請(qǐng)?zhí)?01310269099. 0,該專利通過(guò)分析攝像 頭影像來(lái)識(shí)別車道線的，該方法結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，并且只能對(duì)車道線進(jìn)行識(shí)別，不能對(duì)車 道線進(jìn)行定位。
[0005] 專利2 "基于單目視覺(jué)和慣性導(dǎo)航單元的實(shí)時(shí)車道線檢系統(tǒng)"、申請(qǐng)?zhí)?201410129551. 8,該專利只有慣性導(dǎo)航，只能定位車輛位置，無(wú)法精確定位車道線位置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明將車道線識(shí)別與導(dǎo)航技術(shù)結(jié)合，導(dǎo)航部分為 GPS(Global Positioning System)導(dǎo)航和慣性導(dǎo)航相結(jié)合，通過(guò)算法能夠精確的實(shí)時(shí)定位 車道線的經(jīng)煒度、高度信息。為此，本發(fā)明提出了一種利用慣性導(dǎo)航傳感單元、差分導(dǎo)航、車 道線感應(yīng)裝置，并融合車輛本身車速、輪速、轉(zhuǎn)向等數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)車道線的高精度、低成本、高 效率的采集裝置及采集方法。采用的技術(shù)方案如下：
[0007] -種車道線精確位置采集裝置，包括傳感器單元、導(dǎo)航單元、無(wú)線電收發(fā)基站、控 制單元；
[0008] 所述傳感器單元包括車道線識(shí)別傳感器、車速傳感器以及方向盤轉(zhuǎn)角傳感器；所 述車道線識(shí)別傳感器、所述車速傳感器以及所述方向盤轉(zhuǎn)角傳感器均與所述控制單元相連 接；
[0009] 所述導(dǎo)航單元包括慣性導(dǎo)航傳感器、導(dǎo)航天線以及導(dǎo)航接收機(jī)；所述慣性導(dǎo)航傳 感器、所述導(dǎo)航天線以及所述導(dǎo)航接收機(jī)均與所述控制單元相連接；
[0010] 所述無(wú)線電收發(fā)基站將車輛位置差分信息發(fā)射給所述導(dǎo)航天線，所述導(dǎo)航天線將 接收的差分信息送給所述導(dǎo)航接收機(jī)，所述導(dǎo)航接收機(jī)以串行通信方式將差分信息發(fā)送給 控制單元處理；
[0011] 所述控制單元包括中央處理器和外圍電路；所述控制單元用于對(duì)所述導(dǎo)航接收 機(jī)、所述慣性導(dǎo)航傳感器、所述車道線識(shí)別傳感器、所述車速傳感器、所述方向盤轉(zhuǎn)角傳感 器發(fā)送過(guò)來(lái)的信息進(jìn)行記錄和綜合處理，計(jì)算出車道線的經(jīng)煒度值及海拔高度值。
[0012] 作為優(yōu)選，所述車道線識(shí)別傳感器的個(gè)數(shù)為5個(gè)，5個(gè)車道線識(shí)別傳感器均固定在 安裝板上、并且排成一條直線，5個(gè)車道線識(shí)別傳感器中每相鄰兩者之間設(shè)有隔板、并且相 鄰兩者之間的距離t均相等；所述安裝板的一端通過(guò)剛性支架水平安裝在車身中部，所述 安裝板上5個(gè)車道線識(shí)別傳感器與所述慣性導(dǎo)航傳感器之間的連線與車身縱軸線垂直，所 述安裝板突出于車身一側(cè)。
[0013] 作為優(yōu)選，所述車道線識(shí)別傳感器為RGB三原色顏色識(shí)別傳感器。
[0014] 作為優(yōu)選，所述安裝板為矩形，5個(gè)車道線識(shí)別傳感器排成的直線與所述矩形長(zhǎng)邊 平行，5個(gè)車道線識(shí)別傳感器中相鄰兩者之間的距離t = (B+BD/2,其中，B為車道標(biāo)線線 寬，Bl為雙標(biāo)線的兩條線之間的橫向間距。
[0015] 作為優(yōu)選，所述安裝板四周設(shè)有遮光部件，所述遮光部件分為兩層，所述遮光部件 的內(nèi)層為柔性遮光部件、所述遮光部件的外層設(shè)為掃路刷。
[0016] 基于上述裝置，本發(fā)明還提出了一種車道線精確位置采集方法，包括如下步驟：
[0017] 步驟1，設(shè)置中間車道線識(shí)別傳感器III與路面車道標(biāo)線的位置關(guān)系；
[0018] 步驟2,設(shè)置車道線識(shí)別傳感器識(shí)別車道線的判斷標(biāo)準(zhǔn)；
[0019] 步驟3,根據(jù)慣性導(dǎo)航傳感器的經(jīng)度、煒度和航向角，計(jì)算車道線識(shí)別傳感器的經(jīng) 度、煒度和航向角；
[0020] 步驟4,根據(jù)方向盤轉(zhuǎn)角傳感器提供的方向盤轉(zhuǎn)角δ f，計(jì)算穩(wěn)態(tài)橫擺角速度
:其中，u為車輛行駛速度；L為汽車軸距，單位為m ;K為穩(wěn)定性因數(shù)，單位為 s2/m2; δ = Κ' δ f，其中Κ'為車輪轉(zhuǎn)角與方向盤轉(zhuǎn)角的比例系數(shù)；
[0021] 步驟5,在一個(gè)定位周期T內(nèi)取若干個(gè)時(shí)間點(diǎn)，實(shí)時(shí)測(cè)量車輛行駛速度u，結(jié)合步驟 4中的關(guān)系式計(jì)算所述若干個(gè)時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的慣性導(dǎo)航傳感器所處位置的經(jīng)度、煒度和航向 角，再根據(jù)步驟3計(jì)算若干個(gè)時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的車道線識(shí)別傳感器的經(jīng)度、煒度和航向角；
[0022] 步驟6,判斷車道線為單車道線還是雙車道線，根據(jù)步驟3至步驟5計(jì)算出單車道 線或雙車道線軌跡；
[0023] 步驟7,判斷車道線為虛線還是實(shí)線，根據(jù)步驟3至步驟5計(jì)算虛線或?qū)嵕€軌跡；
[0024] 步驟8,重復(fù)步驟3至步驟7,實(shí)時(shí)精確計(jì)算各種車道線的位置。
[0025] 進(jìn)一步，所述步驟7中所述虛線的軌跡計(jì)算包括計(jì)算實(shí)線長(zhǎng)度和空格長(zhǎng)度，具體 為：從車道線突然消失的時(shí)間點(diǎn)起到車道線再次出現(xiàn)所經(jīng)過(guò)的時(shí)間為t x，這段時(shí)間車輛行 駛的距離為
，則Sx即為空格長(zhǎng)度，從車道線出現(xiàn)到再次消失所經(jīng)歷的時(shí)間為t。， 這段時(shí)間車輛行駛的距離為
，則s。即為實(shí)線長(zhǎng)度。
[0026] 進(jìn)一步，所述步驟1中所述的位置關(guān)系具體為：
[0027] 若為單標(biāo)線車道，中間的車道線識(shí)別傳感器III剛好處于車道線中間；若為雙標(biāo)線 車道，中間的車道線識(shí)別傳感器III剛好處于車輛前進(jìn)方向兩條標(biāo)線之間的正中間位置。
[0028] 進(jìn)一步，所述步驟2中的判斷標(biāo)準(zhǔn)為：當(dāng)三原色值R〈 = 126, G〈 = 126, B〈 = 126 同時(shí)成立時(shí)，判定為普通路面；其余情況均判定為車道標(biāo)線。
[0029] 和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：
[0030] 本發(fā)明利用在車輛中部與慣性導(dǎo)航傳感器對(duì)齊的顏色傳感器，能夠快速準(zhǔn)確的識(shí) 別出車道線，并以此為依據(jù)，結(jié)合車速、車輛方向盤轉(zhuǎn)向角、導(dǎo)航信息，能夠快速準(zhǔn)確的算出 車道線的經(jīng)煒度及海拔高度，具有很高的實(shí)用性和商業(yè)價(jià)值。而且本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成 本較低，對(duì)車道線的識(shí)別、采集效率和精度都較高。
【附圖說(shuō)明】
[0031] 圖1為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0032] 圖2為遮光部件示意圖；
[0033] 圖3為車道線識(shí)別傳感器與剛性支架結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034] 圖4為車道標(biāo)線類型示意圖；
[0035] 圖5為車道線識(shí)別傳感器與車身相對(duì)位置示意圖；
[0036] 圖6為車輛與單車道標(biāo)線的位置關(guān)系示意圖；
[0037] 圖7為車輛與雙車道標(biāo)線的位置關(guān)系示意圖；
[0038] 圖8為導(dǎo)航傳感器一個(gè)定位周期里兩個(gè)定位點(diǎn)及其中間分隔點(diǎn)。
[0039] 圖中標(biāo)記，1-遮光部件，2-安裝板，3-剛性支架，4-車道線識(shí)別傳感器I，5-車道 線識(shí)別傳感器II，6-車道線識(shí)別傳感器III，7-車道線識(shí)別傳感器IV，8-車道線識(shí)別傳感器 V，9-隔板，10-單車道虛標(biāo)線，11-單車道實(shí)標(biāo)線，12-雙車道虛標(biāo)線，13-雙車道實(shí)標(biāo)線， 14-慣性導(dǎo)航傳感器，15-車身。
【具體實(shí)施方式】
[0040] 下面結(jié)合附圖