基于北斗高精度定位的车道保持系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于北斗高精度定位的车道保持系统，包括车辆运行状态信息采集模块、BDS接收端、上位机控制系统、下位机控制系统、终端监视系统；车辆运行状态信息采集模块从车辆获取车辆运行状态的参数；BDS接收端从北斗卫星接收车辆的位置信息、地图和道路信息；上位机控制系统通过CAN总线获取车辆运行状态的参数、车辆的位置信息、地图和道路信息，选择合适的车道，根据车辆跟踪算法对车辆进行实时跟踪，反馈车辆的位置信息；下位机控制系统获取合适的车道，对车辆发出控制指令；终端监视系统通过网络与上位机控制系统通信。本发明专利技术装置直接安装在车内，无需后台服务器和无线网络带宽，成本低，也不需要后期支付数据流量费用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于北斗定位领域，具体涉及一种基于北斗高精度定位的车道保持系统及方法。
技术介绍
北斗卫星导航系统(BeiDouNavigationSatelliteSystem，BDS)，该系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。在车道识别方法上有如下几种方法：基于机器学习的车道路径识别方法，但其识别的可靠性不高；连通区域搜索和道路边界霍夫检测相结合的方法，然而其采用的阈值处理方法较为简单，在复杂路面环境下难以得到理想的识别效果；基于车道线宽度的动态图像阈值获取方法，该方法能够对识别阈值进行适应性调整以得到适应各种环境的识别阈值，但仅在车道线清晰且无破损时效果较好，也存在着很大的局限性。在车道跟踪方法上有如下几种方法：导航参数提取方法，该方法有效减小了图像数据处理量，但提取的控制参数难以适应道路曲率的变化；还有一种利用预瞄跟踪控制器方法，能够实时获取适应道路曲率变化的控制参数，但道路曲率的计算数据处理量较大，不利于提高实时性；还有提出基于运动学控制器的输出作为动态控制器的输入方法，但缺乏控制信息的输出和反馈。从现有研究成果看，车道保持技术的关键和难点在于兼顾实时性和可靠性。一方面，两者具有一定的矛盾，即获取高可靠性需要增加数据计算量，因此可能导致实时性下降；而获取实时性则又要严格控制计算量，从而一定程度上不利于可靠性的提高；另一方面，它们也具有相辅相成的一面，即局部区域内的高可靠性能够有效排除干扰，减小后续数据计算量，利于整体实时性的提高，而整体上的高实时性有效降低了数据计算量，从而为保证局部的可靠性赢得时间。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种基于北斗高精度定位的车道保持系统及方法，无需后台服务器和无线网络带宽，成本低。本专利技术为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种基于北斗高精度定位的车道保持系统，其特征在于：它包括车辆运行状态信息采集模块、BDS接收端、上位机控制系统、下位机控制系统、终端监视系统；其中车辆运行状态信息采集模块，用于从车辆获取车辆运行状态的参数；BDS接收端，用于从北斗卫星接收车辆的位置信息、地图和道路信息；上位机控制系统，用于通过CAN总线获取车辆运行状态的参数、车辆的位置信息、地图和道路信息，通过分区域阈值二值化、线性滤波和基于车道图像宽度滤波的方法进行车道识别，选择合适的车道，根据车辆跟踪算法对车辆进行实时跟踪，反馈车辆的位置信息；下位机控制系统，用于通过CAN总线获取上位机控制系统得到的合适的车道，对车辆发出控制指令，控制车辆的车道保持；终端监视系统，用于通过网络与上位机控制系统通信，发送指令，显示地图及导航信息。按上述方案，所述的车辆运行状态信息采集模块包括摄像头和速度传感器。利用上述基于北斗高精度定位的车道保持系统实现的车道保持方法，其特征在于：它包括以下步骤：S1、接收车辆的位置信息、地图和道路信息后，将车辆的位置信息加入到地图当中，在地图上确定当前车辆的具体位置；S2、车道识别：将获得的车辆前端的图像，进行分区域阈值二值化和线性滤波，然后进行基于车道图像的宽度提取，得到车道线特征信息；S3、车辆跟踪：利用车辆跟踪算法，不断的根据上一帧图像得到的车道线特征信息，在下一帧图像中提取车道线；S4、对车辆发出控制指令，控制车辆的车道保持。本专利技术的有益效果为：本专利技术装置直接安装在车内，无需后台服务器和无线网络带宽，成本低，也不需要后期支付数据流量费用，并且只与本车的终端监视系统进行连接，私密性强。附图说明图1为本专利技术一实施例的结构示意图。图2为本专利技术一实施例的方法流程图。图3为各分区车道候选区域预测示意图。具体实施方式下面结合具体实例和附图对本专利技术做进一步说明。本专利技术提供一种基于北斗高精度定位的车道保持系统，如图1所示，它包括车辆运行状态信息采集模块、BDS接收端、上位机控制系统、下位机控制系统、终端监视系统；其中车辆运行状态信息采集模块，用于从车辆获取车辆运行状态的参数；BDS接收端，用于从北斗卫星接收车辆的位置信息、地图和道路信息；上位机控制系统，用于通过CAN总线获取车辆运行状态的参数、车辆的位置信息、地图和道路信息，通过分区域阈值二值化、线性滤波和基于车道图像宽度滤波的方法进行车道识别，选择合适的车道，根据车辆跟踪算法对车辆进行实时跟踪，反馈车辆的位置信息；下位机控制系统，用于通过CAN总线获取上位机控制系统得到的合适的车道，对车辆发出控制指令，控制车辆的车道保持；终端监视系统，用于通过网络与上位机控制系统通信，发送指令，显示地图及导航信息。进一步的，所述的车辆运行状态信息采集模块包括摄像头和速度传感器。所述的终端监视系统可以为车载系统和车载显示屏，也可以是驾驶员的移动终端。所述的终端监视系统与上位机控制系统通信的网络可以为有线或无线的局域网。BDS接收端从北斗卫星接收地图和道路信息时，本车自带有上一次使用后留在行车计算机中的地图和道路信息，在下一次使用的时候，BDS接收端会从北斗卫星上下载更新地图和道路信息，需要更新的信息会自动更新，不需要更新的信息则会继续保留原样。这样会减少更新内容的负担。利用上述基于北斗高精度定位的车道保持系统实现的车道保持方法，如图2所示，它包括以下步骤：S1、接收车辆的位置信息、地图和道路信息后，将车辆的位置信息加入到地图当中，在地图上确定当前车辆的具体位置；S2、车道识别：将获得的车辆前端的图像，进行分区域阈值二值化和线性滤波，然后进行基于车道图像的宽度提取，得到车道线特征信息；S3、车辆跟踪：利用车辆跟踪算法，不断的根据上一帧图像得到的车道线特征信息，在下一帧图像中提取车道线；S4、对车辆发出控制指令，控制车辆的车道保持。二值化就是使图像上每个像素点的灰度值设置为0或1。一般来说，灰度图像共有256个灰度级，二值图像只有两个级别，灰度大于或相等于阈值的像素被断定为属于特定物体，用1表示其灰度值，否则排除这些像素点在物体区域以外，用0代表其灰度值，表示这些像素点作为背景或者例外的物体区域。二值化思路：用二维数组的形式来代表从摄像头采集到的图像，设置合适阈值，从上至下对数组中的每一列，比较阈值和每个像素点的灰度值的大小。若像素点灰度值大于或相等于阈值，将该像素点的灰度值置为1，即该点颜色为白色；若该点灰度值小于阈值，把该像素点的灰度值设置为0，即该点颜色为黑色。首次和末次出现像素点灰度值小于阈值之际，分别记录下两次像素点对应的纵坐标值，然后求出两个坐标值的均值，并作为目标指引线的纵坐标。二值图像一般是用来描述对比度较强的文字或者图形，其优点是占用空间少，缺点是当表示风景、人物等复杂图像时细节不突出。道路边缘检测：道路边缘检测的实质是对图像中道路和其所在的背景二者之间的分界处的信息进行采集。一般根据图像灰度分布的梯度信息就能表现出灰度的变化，所以边缘检测算子就可以利用局部图像技术来获得。在多种边缘检测的方法中，最为经典的方法是直接对采集到的图像中的像素进行研究，通过构造某一个极小的邻域而得出边缘检测算子，如微分算子。其中最基本的是微本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于北斗高精度定位的车道保持系统，其特征在于：它包括车辆运行状态信息采集模块、BDS接收端、上位机控制系统、下位机控制系统、终端监视系统；其中车辆运行状态信息采集模块，用于从车辆获取车辆运行状态的参数；BDS接收端，用于从北斗卫星接收车辆的位置信息、地图和道路信息；上位机控制系统，用于通过CAN总线获取车辆运行状态的参数、车辆的位置信息、地图和道路信息，通过分区域阈值二值化、线性滤波和基于车道图像宽度滤波的方法进行车道识别，选择合适的车道，根据车辆跟踪算法对车辆进行实时跟踪，反馈车辆的位置信息；下位机控制系统，用于通过CAN总线获取上位机控制系统得到的合适的车道，对车辆发出控制指令，控制车辆的车道保持；终端监视系统，用于通过网络与上位机控制系统通信，发送指令，显示地图及导航信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于北斗高精度定位的车道保持系统，其特征在于：它包括车辆运行状态信息采集模块、BDS接收端、上位机控制系统、下位机控制系统、终端监视系统；其中车辆运行状态信息采集模块，用于从车辆获取车辆运行状态的参数；BDS接收端，用于从北斗卫星接收车辆的位置信息、地图和道路信息；上位机控制系统，用于通过CAN总线获取车辆运行状态的参数、车辆的位置信息、地图和道路信息，通过分区域阈值二值化、线性滤波和基于车道图像宽度滤波的方法进行车道识别，选择合适的车道，根据车辆跟踪算法对车辆进行实时跟踪，反馈车辆的位置信息；下位机控制系统，用于通过CAN总线获取上位机控制系统得到的合适的车道，对车辆发出控制指令，控制车辆的车道保持；终端监视系统，用于通过网络与上位机...

【专利技术属性】
技术研发人员：付诚，
申请(专利权)人：武汉依迅电子信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42