基于日盲紫外光信号的路径检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于日盲紫外光信号的路径检测系统，包括日盲紫外光信号发生器、日盲紫外探测器和信号处理模块。其中，日盲紫外光信号发生器设置在道路上作为路径标识线，日盲紫外探测器用来探测路径标识线，并将探测到的日盲紫外光信号发生器的信号传输给信号处理模块，信号处理模块利用路径线提取算法，实时获取行驶路径，最终输出路径信息。本发明专利技术利用日盲紫外光波段特殊性，避免了复杂光照与道路背景信息的影响，该路径检测系统具有极强的抗干扰能力，可全天候工作；路径提取计算中，仅需处理日盲紫外信息，能在极短时间里获取到准确的道路信息，具有较好的实时性。本发明专利技术的检测系统可广泛应用于机器人导航、汽车自动驾驶等领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及自动驾驶中的路径检测技术，具体而言，涉及一种可通过日盲紫外探测器检测已被日盲紫外光信号标识的道路信息，并将检测到的信号进行处理，从而获取道路路径详细参数的系统。
技术介绍
随着科技的不断进步，飞机及火车早已实现自动驾驶的功能，但对于汽车而言，其行驶环境较为复杂，因此自动驾驶的进程远远落后于飞机和火车。目前汽车自动驾驶技术已成为各大汽车开发商争相开发的技术。就连互联网巨头谷歌公司也在研究汽车自动驾驶技术，目前其已开发出原型车。汽车实现自动驾驶的基础是能够感知出周围行驶环境，获取到准确的路径信息。现有无人驾驶技术中环境感知的方法有多种，例如磁信号传感、视觉传感、激光传感、微波传感、通讯传感等。但主流的路径提取方法有：利用磁信号进行道路导航、利用可见光相机进行视觉导航及利用激光雷达进行环境恢复。日本早在1995年就研制了一辆具有自动驾驶功能的试验车，其感知路径信息的方法是在路面中央埋设一条磁铁线，汽车上安装磁场探测传感器，通过检测磁铁线获取行驶路径。在2014年，沃尔沃公司公布正在开发磁导航系统，以用于指导无人驾驶。其在道路上铺设固定距离分布的磁石，在车上安装磁力感应器，通过实时检测道路磁石阵信号，检测出路径信息以修正航道。基于磁信号的路径检测虽具有受环境干扰度低的优点，但当磁传感器探测一定距离之外的磁信号时信号噪音极大，因而无法提取路径信息。同时，在多车道的路径检测时，磁信号的相互干扰将造成路径信息不明。故利用磁信号进行道路导航时路径探测距离受限、探测的道路环境受限。利用可见光相机进行视觉导航的路径检测，是通过摄像机获取车辆周边环境两维或三维图像信息，通过图像分析识别技术对行驶环境进行感知。在实际运用中，基于该方式的路径检测背景信息杂乱，需要复杂的图像处理算法，并且在夜晚、恶劣天气（风沙、大雾、雨水）及环境光照复杂下，难以通过图像处理手段获取正确的路径信息。例如：1.在提取一处正对光源的路径时，通过可见光相机获取到的图像由于复杂光照的影响，可能导致图像过度饱和，这时是无法通过图像处理获取到路径的。2.在夜晚行驶时，通过可见光相机照射出的路径漆黑一片，即便利用汽车或自带的灯光照射，其视野范围也非常有限；3.若出现路径情况复杂的情况，可见光相机拍摄到的图像中有多条道路，同时道路边沿的大树等也被拍摄其中，因此需要利用很多复杂的算法、耗费过长的时间才能获取到可能正确的结果。由上可知，通过可见光摄像机的路径检测需要通过一系列复杂的图像处理，却不一定能得到正确的路径结果。这种方式获取路径信息时，实时性较低、可靠性较低。激光传感方式是基于激光雷达获取车辆周边环境两维或三维距离信息，通过距离分析识别技术对行驶环境进行感知。通过高性能的激光雷达能够及时精确地绘制出周边一定范围内的3D地形图并上传至车载电脑中枢，通过该方式，可检测到行人、车辆及遭遇的移动障碍。该方式是通过发射激光束并通过返回的信息进行测距与环境重建，但当使用在空旷环境中，无法对环境重建的结果进行评估，不能获取到正确的路径。激光雷达的路径探测不仅使用环境受限，并且价格昂贵，不便于车载集成。除了以上单独使用的导航方式外，为了增加路径提取的可靠性，无人驾驶车辆多以不同传感方式进行组合判断。以谷歌的无人车为例，其融合了视觉传感、激光传感及通讯传感的方式。无人车辆在导航行驶前，需要人为的在要行驶的路径上通过摄像头记录一次，存储在其远程服务器中。在跟踪路径行驶时，一方面通过视觉传感对现有图像做处理，分析现有路径信息，同时，通过对比此时拍摄的图像信息和服务器中存储的图像信息，以辅助判断该路径的真实情况；另一方面，利用三维激光扫描仪进行路障与背景信息判断。可见其无人驾驶的系统复杂、处理耗时、可操作性低。基于多传感器融合的路径提取方式，其感知系统过于复杂、难于集成，造价昂贵及实用性差。而令人遗憾的是，即便通过多传感器数据进行融合，在处理复杂天气情况时，谷歌的无人驾驶车辆在路径提取时仍出现问题。引用谷歌无人驾驶车辆的体验者，科技博客Recode的记者利兹·加恩斯的报道，“谷歌无人驾驶汽车传感器在雨天环境中存在问题。如果下雪，问题就更大了。在大雾环境中，最好选择手动驾驶”。对汽车自动驾驶领域而言，在整个自动行驶过程中获取正确的路径信息无疑是至关重要的，若出现路径检测错误，将导致汽车行驶方向偏离，会造成不可估量的损失。通过磁信号、可见光信息、激光传感等路径检测的方法在自动驾驶
中均具有一定的缺陷，因此提供一种简单可靠的路径检测方式就显得极为重要。可见光相机在复杂光照下受影响是因为拍摄到了路径线上的由反射、散射等情况的太阳光，导致掩盖了真实的路径信息；同时可见光图像处理中，需要去除图像中的无用背景信息等，这是因为拍摄到的路径线受背景信息干扰，可能会误导路径的结果。由于磁信号在超过一定距离传输时，信噪比急剧增加，同时易受到外部磁场及人为污染物干扰（如磁铁、矿石等），磁信号的路径提取方式获取的路径信息量少，且在复杂环境中使用受限。可见，自动驾驶领域需要一种抗环境干扰能力强、全天候使用、路径表述的信息量较多、实时性较高而结果准确的道路提取方式。日盲紫外光信号是指波段在190-285nm的光信号，该信号在照射到地球时被臭氧层隔离，若探测到该信号，仅可能是人为产生或危险事件发生。用日盲紫外光信号作为路径的标识，在信号源的发生上，就消除了环境干扰，具有极强的抗环境干扰能力。日盲紫外探测器仅探测该波段的光信号，获取到的信号不必考虑不同地点、不同背景信息的干扰，在夜晚及恶劣天气情况下同样适用，具有全天候路径提取的优势。日盲紫外光信号发生器的传输距离较远，毫瓦级的信号发生器即可传输1Km至3Km，若利用不同视角的日盲紫外图像探测器，则探测到的路径信息量及其丰富。在信号处理过程中，仅需对所布置的日盲紫外光信号进行处理，路径的检测算法更简单，提取路径的实时性较高，同时路径提取的结果更精确。
技术实现思路
本专利技术利用日盲紫外波段的特殊性，提供一种基于日盲紫外光信号的路径检测系统，通过日盲紫外光信号的路径检测，不用考虑复杂光照、天气等影响，排除了复杂前景与背景。这样使信号处理模块的工作量降低，可利用耗时较小的路径提取方法，即可实时获取正确的路径信息。本专利技术采用的技术方案如下：基于日盲紫外光信号的路径检测系统，包括日盲紫外光信号发生器、日盲紫外探测器和信号处理模块，其中，日盲紫外光信号发生器设置在道路上作为路径标识线，日盲紫外探测器用来探测路径标识线，并将探测到的日盲紫外光信号发生器的信号传输给信号处理模块，信号处理模块利用路径线提取算法，实时获取行驶路径，最终输出路径信息。所述日盲紫外光信号发生器可产生不同强度的日盲紫外光信号，用于标识路径的多个日盲紫外光信号发生器产生的日盲紫外光信号强度相同或不同。进一步地，所述日盲紫外光信号发生器包括供电电源、日盲紫外光信号灯和信号强度控制电路，在使用时，所有日盲紫外光信号灯的强度保持一致。所述信号强度控制电路可以为包含但不仅限于恒流源调制电路。所述日盲紫外光信号发生器作为路径标识线可标识道路中本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于日盲紫外光信号的路径检测系统，其特征在于，包括日盲紫外光信号发生器、日盲紫外探测器和信号处理模块，其中，日盲紫外光信号发生器设置在道路上作为路径标识线，日盲紫外探测器用来探测该路径标识线，并将探测到的日盲紫外光信号发生器的信号传输给信号处理模块，信号处理模块利用路径线提取算法，实时获取行驶路径，最终输出路径信息。

【技术特征摘要】
1.基于日盲紫外光信号的路径检测系统，其特征在于，包括日盲紫外光信号发生器、日盲紫外探测器和信号处理模块，其中，日盲紫外光信号发生器设置在道路上作为路径标识线，日盲紫外探测器用来探测该路径标识线，并将探测到的日盲紫外光信号发生器的信号传输给信号处理模块，信号处理模块利用路径线提取算法，实时获取行驶路径，最终输出路径信息。
2.根据权利要求1所述的基于日盲紫外光信号的路径检测系统，其特征在于，所述日盲紫外光信号发生器可产生不同强度的日盲紫外光信号，用于标识路径的多个日盲紫外光信号发生器产生的日盲紫外光信号强度相同或不同。
3.根据权利要求2所述的基于日盲紫外光信号的路径检测系统，其特征在于，所述日盲紫外光信号发生器包括供电电源、日盲紫外光信号灯和信号强度控制电路，在使用时，所有日盲紫外光信号灯的强度保持一致。
4.根据权利要求1所述的基于日盲紫外光信号的路径检测系统，其特征在于，所述日盲紫外光信号发生器作为路径标识线可标识道路中心线、道路边沿线或者多车道的车道分割线；其安装方式采用铺设在道路表面、道路基石或者利用支架或悬吊装置架设一定高度。
5.根据权利要求1所述的基于日盲紫外光信号的路径检测系统，其特征在于，所述日盲紫外探测器采用日盲紫外图像探测器、日盲紫外单管探测器阵列或者两者的结合，其中，日盲紫外单管探测器阵列由多个日盲紫外单管探测器周期性排...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫锋，王军，李想，曹汛，朱曦，李伟，潘巍松，
申请(专利权)人：江苏南大五维电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32