一种弯道的车辆位姿计算方法技术

本发明专利技术涉及一种弯道的车辆位姿计算方法，该方法是基于GPS定位与基于弯道路面特征的车辆视觉位姿计算相结合的方法，首先利用当前车辆的GPS位置信息进行初定位，再将弯道路面的测试图像与弯道地图数据库进行特征匹配，最后根据匹配的局部特征点进行视觉位姿计算，得到车辆在弯道的高精度位姿信息。该方法克服了现有使用单一的GPS定位精度差和视觉位姿计算方法在弯道位姿计算不恰当的缺陷，同时能解决弯道车辆位姿计算存在的误差较大、成本高的问题，从而提高车辆弯道位姿计算的精度。

A method of calculating the position and posture of a vehicle in a bend

【技术实现步骤摘要】
一种弯道的车辆位姿计算方法
本专利技术涉及为了车辆驾驶安全的辅助驾驶技术，具体地说是一种弯道的车辆位姿计算方法。
技术介绍
弯道的车辆位姿是指在弯道行驶时车辆的位置和姿态，在行驶中车辆的位姿是影响驾驶安全的重要因素之一，对车辆进行实时位姿计算有助于驾驶员根据位姿状态做出实时调整，以减少交通事故发生的概率。因此，实时准确的计算车辆的位姿在车道保持和辅助驾驶方面有重大意义。车辆定位仅是对车辆位置的判断，在弯道时车辆位置计算称为弯道车辆的定位，而弯道车辆的定位和弯道车辆姿态的计算一起称为弯道的车辆位姿计算。车辆行驶的公路可分为直道和弯道两种类型。在直道行驶时可根据车道线对车辆的位姿进行精确计算，但当车辆处于弯道时无法检测车道线，且安装在车辆上的激光仅能监测与其它车辆的距离，不能用于判断车辆的位姿。弯道车辆的定位尤其是对度量级位姿计算的准确性需求也日益剧增，弯道车辆的定位中目前最主要的定位方式是运用GPS实现定位，然而该方法精度约为5m，不能满足车辆的位置计算精度的要求，且弯道车辆姿态的计算还未能实现。从目前公开的文献和技术手段来看，研发较多的车辆弯道位姿计算技术有：GPS定位技术，该技术基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种弯道的车辆位姿计算方法，该方法的具体步骤如下：第一步，构建弯道地图数据库1‑1、采集弯道GPS信息序列：基于车载GPS采集设备获取车辆当前的GPS值，即纬度与经度，记为[n,e]；车辆在弯道的道路中心处且车身平行于弯道的切线，每隔0.5‑1.5m采集一次GPS信息，采集GPS的位置作为采样点，遍历所有采样点便可获得弯道GPS信息序列；1‑2、采集弯道路面图像：采集弯道路面图像由车载摄像机系统完成，车载摄像机系统由车载摄像机、控制设备和弯道路面图像存储器和传输器组成，车载摄像机安装在车辆的前盖的横向中心位置，车载摄像机俯角拍摄弯道路面，车载摄像机的光轴到路面的投影与车的纵向平行；利用张正友标...

【技术特征摘要】
1.一种弯道的车辆位姿计算方法，该方法的具体步骤如下：第一步，构建弯道地图数据库1-1、采集弯道GPS信息序列：基于车载GPS采集设备获取车辆当前的GPS值，即纬度与经度，记为[n,e]；车辆在弯道的道路中心处且车身平行于弯道的切线，每隔0.5-1.5m采集一次GPS信息，采集GPS的位置作为采样点，遍历所有采样点便可获得弯道GPS信息序列；1-2、采集弯道路面图像：采集弯道路面图像由车载摄像机系统完成，车载摄像机系统由车载摄像机、控制设备和弯道路面图像存储器和传输器组成，车载摄像机安装在车辆的前盖的横向中心位置，车载摄像机俯角拍摄弯道路面，车载摄像机的光轴到路面的投影与车的纵向平行；利用张正友标定法对车载摄像机进行标定，得到车载摄像机的内参数矩阵K和外参数、弯道路面坐标系与弯道路面图像坐标系间的单应性矩阵H1及弯道路面图像的中心点(u0，v0)；外参数包括旋转矩阵R和平移向量T，弯道路面坐标系与车载摄像机采集的弯道路面图像坐标系的关系满足式(1)：[uv1]T＝H1[XwYw1]T(1)其中(uv)为车载摄像机采集的弯道路面图像的像素坐标，(XwYw)为路面坐标；在上述步骤1-1进行时由车载摄像机系统在采样点采集弯道路面的图像，得一系列弯道路面图像，每张弯道路面图像对应唯一的GPS值；将弯道路面图像的中心点带入式(1)得到车载摄像机的光轴与路面的交点记为A,A＝(X0Y0)，车载摄像机投影到弯道路面的点与A点的连线即为光轴投影到弯道路面的线段，记为l；1-3、采样点处车辆的位姿信息序列：每个采样点的坐标根据路测激光确定；在步骤1-1和步骤1-2进行时路测激光实时采集激光数据，根据激光数据确定车辆的位姿信息，即车辆所处的位置和车辆偏转角度，第i个采样点处车辆的位置坐标为Mi(i＝1,2,3,……)，从而得到采样点处车辆的位姿信息序列；1-4、弯道地图数据库：每一张弯道路面图像对应唯一步骤1-1中采集的GPS值，对应唯一唯一步骤1-3中位姿信息，每个采样点利用已安装的车载GPS采集设备获取车辆当前的GPS，将弯道GPS信息序列、一系列弯道路面图像以及车辆的位姿信息序列共同存入弯道地图数据库，由此完成弯道地图数据库的构建；第二步，GPS初定位：2-1、采集测试位置车辆的GPS信息与弯道路面图像：测试位置即为车辆所在的当前位置，记为点P，在弯道内利用车载GPS采集设备采集测试位置车辆的GPS值，得到点P处GPS值的纬度与经度；利用车载摄像机系统在当前位置采集弯道路面的图像，得到测试位置的弯道路面图像，称为被测试图像；2-2、GPS初定位阶段：将步骤2-1得到的点P处的GPS值与弯道地图数据库中GPS值进行匹配，选取弯道地图数据库中采样点处的GPS值与点P处的GPS值最相近的n个采样点，n不小于5，且不大于10，n个采样点按弯道位置排序分别记为Mj+1，Mj+2，Mj+3，Mj+4，Mj+5……Mj+n，即可实现GPS初定位；从弯道地图数据库调...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡钊政，李玉婷，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12