一种集装箱码头区域的车辆自动驾驶方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种集装箱码头区域的车辆自动驾驶方法，其特征在于，包括以下步骤：判断车辆是否处于桥吊区域；若是桥吊区域，则判断是否能识别出车道线，若能识别出车道线，则采用模式一进行自动驾驶；若不能识别出车道线，则车辆进行报警；若不是桥吊区域，则判断是否能接收卫星导航信息，若能接收到卫星导航信息，则采用模式二进行自动驾驶；若不能接收到卫星导航信息，则判断车辆是否能识别出车道线，若能识别出车道线，则采用模式一进行自动驾驶；若既不能接收到卫星导航信息，并且也不能识别出车道线，则车辆进行报警。本发明专利技术还公开了一种自动驾驶系统。本发明专利技术根据码头区域的作业环境，可以实时动态选择自动驾驶方法、车辆定位精确。

A Method and System of Vehicle Automatic Driving in Container Terminal Area

The invention discloses an automatic driving method for vehicles in the container terminal area, which is characterized by the following steps: judging whether the vehicle is in the bridge crane area; judging whether the lane line can be recognized if the bridge crane area is located; adopting mode 1 to drive automatically if the lane line can be identified; and failing to identify the Lane line. If it is not the bridge crane area, the vehicle will alarm; if it is not the bridge crane area, it will judge whether it can receive satellite navigation information, and if it can receive satellite navigation information, it will use mode 2 to drive automatically; if it can not receive satellite navigation information, it will judge whether the vehicle can recognize the lane, and if it can recognize the lane line, it will adopt mode 2 to drive automatically. The first mode is used for automatic driving; if the satellite navigation information can not be received and the lane line can not be identified, the vehicle will give an alarm. The invention also discloses an automatic driving system. According to the working environment of the wharf area, the automatic driving method can be dynamically selected in real time and the vehicle positioning is accurate.

【技术实现步骤摘要】
一种集装箱码头区域的车辆自动驾驶方法和系统
本专利技术涉及信息处理
，尤其涉及一种集装箱码头区域的车辆自动驾驶方法和系统。
技术介绍
在港口集装箱码头作业流程中，桥吊是码头面上标准的装卸箱作业设备。桥吊的多层钢架结构会给桥吊下的全球卫星定位系统接收机造成明显的多径效应，导致卫星定位精度低甚至无法完成位置计算。当大型集装箱轮靠岸时，通常会有多个桥吊并排作业，会在码头面形成一个钢铁隧道，造成卫星定位系统彻底失效，导致基于高精度卫星定位的自动驾驶技术在码头面无法工作，不能完成自动驾驶。现有的一种车辆定位方法是基于RTK(Real-timekinematic载波相位差分技术)的高精度卫星导航系统定位技术。通过接收GPS，GLONASS和北斗等卫星系统的定位数据以及差分信号数据来得到车辆自身的厘米级别的位置信息。但是这种方法存在的问题是：车辆必须在非常开阔的地方才能解算出自身的精确位置信息，而港口码头的作业场景有很多的桥吊遮挡，无法通过此种方法来实现精准定位。另外还有一种现有的自动驾驶方法是车道线保持方法。该方法通过识别车辆行驶路段的车道线来控制车辆的行驶状态。但是这种方法的存在的问题是：车辆行驶的所有的场地必须都有非常清晰并且正确的车道线标示。因此，现有技术存在的问题如下:1)港口码头区域作业环境复杂，码头区域的桥吊会造成卫星定位系统无法工作，而进出码头的道路部分没有车道线的标示，所以车辆无法在这种复杂的环境中实现真正的自动驾驶。2)在码头的集装箱工作场景中，因为要用吊钩来装卸各种尺寸的集装箱，所以自动驾驶方法对车辆的控制必须达到厘米级别，对车辆的朝向的控制偏差也必须在5°以内，但现有的定位方法很难将车辆精准定位，使得集装箱无法正常装卸。3)在码头集装箱工作场景中，需要很多人力和物力的投入，因此成本较高；并且驾驶员会因为疲劳、视线等问题容易导致各种事故，在港口的运输中存在较大的安全隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决上述现有技术中存在的问题。本专利技术的目的是提出一种车辆在集装箱码头区域实时动态地选择卫星导航或车道线检测的自动驾驶方法和系统，确保自动驾驶车辆可以安全的从其他作业区域进入码头面，在码头面完成自动驾驶并驶出码头面。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种集装箱码头区域的车辆自动驾驶方法，包括以下步骤：判断车辆是否处于桥吊区域；若是桥吊区域，则判断是否能识别出车道线，若能识别出车道线，则采用模式一进行自动驾驶；若不能识别出车道线，则车辆进行报警；若不是桥吊区域，则判断是否能接收卫星导航信息，若能接收到卫星导航信息，则采用模式二进行自动驾驶；若不能接收到卫星导航信息，则判断车辆是否能识别出车道线，若能识别出车道线，则采用模式一进行自动驾驶；若既不能接收到卫星导航信息，并且也不能识别出车道线，则车辆进行报警。进一步的，根据预先生成的码头区域地图判断车辆是否处于桥吊区域。进一步的，所述采用模式一进行自动驾驶包括以下几个子步骤：获取车辆在所处车道线中的图像信息；利用深度神经网络训练模型识别出车道线在图像中的二维坐标；将车道线的二维坐标转换为三维坐标；根据车辆的轴距、位置和朝向角度获取车辆在车道线中的转向数据。进一步的，所述获取车辆在所处车道线中的图像信息包括：通过校准过的参数对车辆的像素坐标进行校准；其中所述校准包括径向畸变校准和切向畸变校准。进一步的，所述采用模式二进行自动驾驶包括以下几个子步骤：获取车辆的位置信息和朝向信息；根据码头区域地图生成车辆行驶路径；根据车辆的位置信息、朝向信息、车辆行驶路径以及根据车辆的轴距获取车辆沿着所述行驶路径行驶的转向数据。进一步的，利用单天线RTK获取车辆的位置信息。进一步的，利用双天线RTK获取车辆的朝向信息。进一步的，所述模式二的自动驾驶方法包括利用GNSS-RTK导航方法对车辆进行定位。进一步的，利用PurePursuit算法获取车辆的转向数据，其中车辆的前轮偏角为：其中，L是车辆的轴距，ld是车辆后轮中心距离目标点的距离，α是车辆自身朝向与车辆后轮中心到目标点向量的角度。一种集装箱码头区域的车辆自动驾驶系统，包括：判断模块，用于判断车辆是否处于桥吊区域；车道线识别模块，用于判断是否能识别出车道线，卫星导航模块，用于判断是否能接收到卫星导航信息，第一自动驾驶模块，用于采用模式一控制车辆进行自动驾驶；第二自动驾驶模块，用于采用模式二控制车辆进行自动驾驶；其中，当判断模块判断车辆处于桥吊区域时，则仅根据车道线识别模块的识别结果确定自动驾驶模式：若车道线识别模块能识别出车道线，则采用模式一进行自动驾驶；若不能识别出车道线，则车辆进行报警；当判断模块判断车辆不是处于桥吊区域时，则根据卫星导航模块和车道线识别模块的识别结果确定自动驾驶模式：若卫星导航模块能接收到卫星导航信息，则采用模式二进行自动驾驶；若卫星导航模块不能接收到卫星导航信息，但车道线识别模块能识别出车道线，则采用模式一进行自动驾驶；若卫星导航模块不能接收到卫星导航信息，并且车道线识别模块也不能识别出车道线，则车辆进行报警。本专利技术的有益效果是：1)根据码头区域的作业环境，可以实时动态选择自动驾驶方法：车辆根据提前获得的码头区域地图信息，检测车辆是否位于桥吊区域，动态选择卫星导航定位方法或者车道线检测方法，从而实现港口场景的车辆自动驾驶。2)车辆定位精确：在GPS信号良好的情况下，优先选择GNSS-RTK导航方法对车辆进行定位，这样能为车辆提供厘米级别的精度，保证港口车辆的自动驾驶的精确要求。3)作业流程快速可靠：在车辆进入桥吊区域，选择车道线检测技术，并利用PurePursuit方法，使得车辆和车道线之间的偏差不超过3°，从而保证了装卸集装箱的作业流程快速可靠。4)节约成本：码头集装箱工作场景的完全自动化驾驶，能减少卡车司机的人员成本和集装箱装卸过程中的材料成本，从而大大降低港口运输的成本。5)运输安全：本专利技术的自动驾驶定位方法也减少了由于司机工作疲劳、视线不清晰等问题导致的各种事故，使整个港口的运输更加流畅安全。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术一种集装箱码头区域的车辆自动驾驶方法的一个实施例的流程图；图2是本专利技术的模式一的一个实施例的流程图；图3是本专利技术的模式二的一个实施例的流程图；图4为本专利技术一种集装箱码头区域的车辆自动驾驶系统的一个实施例的结构示意图。具体实施方式以下描述用于公开本专利技术以使本领域技术人员能够实现本专利技术。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变形。在以下描述中界定的本专利技术的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本专利技术的精神和范围的其他技术方案。可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。在这里使用的术语仅用于描述各种实施例的目的且不意在限制。如在此使用的，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地指示例外。另外将理解术语“包括”和/或“具有”当在该说明书中使用时指定所述的特征、数目、步骤、操作、组件、元件或其组合的存在，而不排本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集装箱码头区域的车辆自动驾驶方法，其特征在于，包括以下步骤：判断车辆是否处于桥吊区域；若是桥吊区域，则判断是否能识别出车道线，若能识别出车道线，则采用模式一进行自动驾驶；若不能识别出车道线，则车辆进行报警；若不是桥吊区域，则判断是否能接收卫星导航信息，若能接收到卫星导航信息，则采用模式二进行自动驾驶；若不能接收到卫星导航信息，则判断车辆是否能识别出车道线，若能识别出车道线，则采用模式一进行自动驾驶；若既不能接收到卫星导航信息，并且也不能识别出车道线，则车辆进行报警。

【技术特征摘要】
1.一种集装箱码头区域的车辆自动驾驶方法，其特征在于，包括以下步骤：判断车辆是否处于桥吊区域；若是桥吊区域，则判断是否能识别出车道线，若能识别出车道线，则采用模式一进行自动驾驶；若不能识别出车道线，则车辆进行报警；若不是桥吊区域，则判断是否能接收卫星导航信息，若能接收到卫星导航信息，则采用模式二进行自动驾驶；若不能接收到卫星导航信息，则判断车辆是否能识别出车道线，若能识别出车道线，则采用模式一进行自动驾驶；若既不能接收到卫星导航信息，并且也不能识别出车道线，则车辆进行报警。2.根据权利要求1所述的自动驾驶方法，其特征在于，根据预先生成的码头区域地图判断车辆是否处于桥吊区域。3.根据权利要求1所述的自动驾驶方法，其特征在于，所述采用模式一进行自动驾驶包括以下几个子步骤：获取车辆在所处车道线中的图像信息；利用深度神经网络训练模型识别出车道线在图像中的二维坐标；将车道线的二维坐标转换为三维坐标；根据车辆的轴距、位置和朝向角度获取车辆在车道线中的转向数据。4.根据权利要求3所述的自动驾驶方法，其特征在于，所述获取车辆在所处车道线中的图像信息包括：通过校准过的参数对车辆的像素坐标进行校准；其中所述校准包括径向畸变校准和切向畸变校准。5.根据权利要求1所述的自动驾驶方法，其特征在于，所述采用模式二进行自动驾驶包括以下几个子步骤：获取车辆的位置信息和朝向信息；根据码头区域地图生成车辆行驶路径；根据车辆的位置信息、朝向信息、车辆行驶路径以及根据车辆的轴距获取车辆沿着所述行驶路径行驶的转向数据。6.根据权利要求5所述的自动驾驶...

【专利技术属性】
技术研发人员：王维，江頔，韩坪良，郑汉彬，刘家旗，
申请(专利权)人：苏州智加科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32