一种低能见度条件下的盲驾导航系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种低能见度条件下的盲驾导航系统及其方法，涉及汽车导航技术领域，针对大雾、夜间、急弯等条件下能见度低、行车视距小、车辆易驶出车行道边线、易冲撞路侧护栏和人行道等交通安全问题，以行驶道路已有的平面、纵断面、横断面设计数据资料为基础构建道路线形三维计算模型，结合车辆行驶过程中车载实时高精度GPS定位数据，构建一种基于驾驶人视点的前方观察路段道路车行道边线透视图生成方法，并通过抬头显示HUD设备将该透视图实时投射于驾驶人前方固定位置的投影面上，实现驾驶人观察视角下透视图成像与实际道路边线重叠的效果，从而弥补驾驶人在雾天、夜间等不良条件下视觉信息采集的不足，起到为驾驶人行车导航的作用。

【技术实现步骤摘要】
一种低能见度条件下的盲驾导航系统及其方法
本专利技术涉及汽车导航
，特别是涉及一种低能见度条件下的盲驾导航系统及其方法。
技术介绍
不良天气是导致交通事故重要的原因之一。尤其是在雾天、暴雨、夜间等条件下，行驶环境可视性变差，能见度降低，视距变短，驾驶人生理心理紧张加剧，通过视觉获得的道路信息容易存在缺失或偏差。当道路的线形特征发生变化时，驾驶人对前方道路走向的判断和相应的操作往往出现失误，容易发生车辆追尾、碰撞路侧护栏、偏离路线冲出车行道等交通事故，酿成严重后果。据统计，每年雾天交通事故占道路事故总数的15％左右，死亡率占到47％以上；70％左右的驾驶员进入雾区时心理过度紧张，85％左右的驾驶员在雾天开车感到疲劳。因此如何改善雾天等低能见度环境下的行车条件以及提高驾驶员对道路信息的感知能力，亟需开发针对雾天的安全驾驶保障措施或安全辅助驾驶技术，提高雾天行车安全性。目前，除临时关闭高速公路取消通行外，针对雾天条件下降低或预防交通事故的技术措施主要有两大类：基于道路设施的智能诱导系统和基于车载的安全辅助驾驶系统。基于道路设施的智能诱导系统通过采用监控、探测、通信、计算、显示及控制中心等多种设施构建高速公路雾区智能电子诱导系统，对进入雾区范围的车辆在流量管理、速度控制、车距控制等方面实行智能管控和诱导。该系统存在的问题是工程造价及维护成本昂贵，一般仅针对重要的高速公路雾区多发路段，难以全面铺开建设。基于车载的安全辅助驾驶系统是近年来迅速发展的新技术，其核心思想是利用各种传感器辅助增强驾驶人的感知能力，利用红外热像仪、CCD、激光雷达、毫米波雷达等各种传感器探测驾驶员前方道路环境和周围车辆信息，并以图像形式实时提供给驾驶人，增强驾驶人对行车环境的感知能力。目前主要有基于红外热成像的夜视辅助驾驶技术、基于毫米波雷达或激光雷达的周边车辆信息探测技术、基于单目红外相机的图像去雾技术等。目前，以上基于单一传感器的技术都不能很好地兼顾系统的准确性、可靠性与环境适应性的要求，离实际应用还存在较大的差距；同时对于多传感器融合方面，由于各种设备复杂，成本高昂，其研究与应用还有待进一步深入探索与发展，短时间内该技术的优势还难以充分显现。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种低能见度条件下的盲驾导航系统及其方法，可以解决现有技术中存在的问题。本专利技术提供了一种低能见度条件下的盲驾导航系统，该系统包括数据存储模块、GPS定位模块、控制处理模块和抬头显示模块，所述数据存储模块中预先存储有路网中各道路的平纵横数据，用以构建道路线形三维计算模型的数据库；所述GPS定位模块接收全球卫星定位系统发送的定位信号，输出高精度的点位坐标到所述控制处理模块；所述控制处理模块接收点位坐标，从所述数据存储模块中调用当前位置对应的道路线形三维计算模型，计算驾驶员前方一定范围内道路车行道的边线特征点坐标，并经过坐标转换，实时生成并输出透视图至所述抬头显示模块；所述抬头显示模块接收透视图并利用HUD将透视图实时投射在前方距离驾驶员一定距离的投影面上。本专利技术还提供了一种低能见度条件下的盲驾导航方法，该方法包括以下步骤：使用存储的道路平纵横数据构建道路线形三维计算模型的数据库；使用GPS定位数据和数据库中的道路线形三维计算模型确定驾驶员当前视点在地方坐标系中的坐标(x0,y0,h0)；根据驾驶员当前视点在地方坐标系中的坐标(x0,y0,h0)和数据库中当前位置对应的道路线形三维计算模型确定驾驶员前方观察路段车行道边线上特征点在地方坐标系中的三维坐标(x,y,z)；根据驾驶员当前视点在地方坐标系中的坐标(x0,y0,h0)和车行道边线上特征点在地方坐标系中的三维坐标(x,y,z)实时动态生成观察路段道路透视图；通过HUD实时动态显示道路透视图。本专利技术实施例中的一种低能见度条件下的盲驾导航系统及其方法具有以下有益效果：1)本专利技术以行驶道路的平纵横数据构建道路线形空间三维模型，结合高精度GPS定位数据确定驾驶人与道路的空间位置关系，从而实时生成基于驾驶人视点位置的前方观察路段走向透视图，并根据HUD投影面位置与驾驶人视点之间的距离精确控制透视图大小和成像位置，最终达到从驾驶人的视角观察道路线形透视图与实际道路边线重叠的效果。本专利技术构建的导航系统提供的视觉信息有利于驾驶员对前方观察路段线形走向的掌握，防止车辆冲撞路侧护栏、驶出车行道发生碰撞事故。可以用于雾天、夜间、暗弯等能见度低或视距不良的环境下。2)本专利技术以目前已经得到广泛应用的HUD技术为基础，投射出具有色彩的透视曲线，对前方真实的线路走向在低能见度条件下实现了视觉增强。本专利技术提供的方法技术简单可行，对低能见度条件下的汽车安全驾驶具有良好的辅助作用，有益地保障了汽车驾驶安全。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种低能见度条件下的盲驾导航系统的功能模块图；图2是本专利技术实施例提供的一种低能见度条件下的盲驾导航方法的流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参照图1，本专利技术实施例提供了一种低能见度条件下的盲驾导航系统，该系统包括数据存储模块、GPS定位模块、控制处理模块、抬头显示模块和电源控制模块，所述数据存储模块中预先存储有路网中各道路的平纵横数据，用以构建道路线形三维计算模型的数据库；所述GPS定位模块接收全球卫星定位系统发送的定位信号，输出高精度的点位坐标到所述控制处理模块；所述控制处理模块接收点位坐标，从所述数据存储模块中调用当前位置对应的道路线形三维计算模型，计算驾驶员前方一定范围内道路车行道的边线特征点坐标，并经过坐标转换，实时生成并输出透视图至所述抬头显示模块；所述抬头显示模块接收透视图并利用HUD将透视图实时投射在前方距离驾驶员一定距离的投影面上；所述电源控制模块为所述数据存储模块、GPS定位模块、控制处理模块、和抬头显示模块提供12V电源。基于相同的专利技术构思，本专利技术实施例还提供了一种低能见度条件下的盲驾导航方法，如图2所示，该方法的实施参考上述系统的实施，重复之处不再赘述。所述方法包括以下步骤：步骤一：使用存储的道路平纵横数据构建道路线形三维计算模型的数据库，该步骤具体包括：(1)搜集或采集整理道路的几何线形数据资料；(2)构建道路中心线上任意点的三维坐标计算模型；(3)构建道路车行道上任意点的三维坐标计算模型。步骤二：使用GPS定位数据和数据库中的道路线形三维计算模型确定驾驶员当前视点在地方坐标系中的坐标(x0,y0,h0)，该步骤具体包括：(1)根据车载GPS定位数据确定驾驶员当前视点的平面坐标(x0,y0)；(2)由当前视点的平面坐标(x0,y0)和数据库中当前位置对应的道路线形三维计算模型反算当前视点对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低能见度条件下的盲驾导航系统，其特征在于，该系统包括数据存储模块、GPS定位模块、控制处理模块和抬头显示模块，所述数据存储模块中预先存储有路网中各道路的平纵横数据，用以构建道路线形三维计算模型的数据库；所述GPS定位模块接收全球卫星定位系统发送的定位信号，输出高精度的点位坐标到所述控制处理模块；所述控制处理模块接收点位坐标，从所述数据存储模块中调用当前位置对应的道路线形三维计算模型，计算驾驶员前方一定范围内道路车行道的边线特征点坐标，并经过坐标转换，实时生成并输出透视图至所述抬头显示模块；所述抬头显示模块接收透视图并利用HUD将透视图实时投射在前方距离驾驶员一定距离的投影面上。

【技术特征摘要】
1.一种低能见度条件下的盲驾导航系统，其特征在于，该系统包括数据存储模块、GPS定位模块、控制处理模块和抬头显示模块，所述数据存储模块中预先存储有路网中各道路的平纵横数据，用以构建道路线形三维计算模型的数据库；所述GPS定位模块接收全球卫星定位系统发送的定位信号，输出高精度的点位坐标到所述控制处理模块；所述控制处理模块接收点位坐标，从所述数据存储模块中调用当前位置对应的道路线形三维计算模型，计算驾驶员前方一定范围内道路车行道的边线特征点坐标，并经过坐标转换，实时生成并输出透视图至所述抬头显示模块；所述抬头显示模块接收透视图并利用HUD将透视图实时投射在前方距离驾驶员一定距离的投影面上。2.如权利要求1所述的低能见度条件下的盲驾导航系统，其特征在于，所述系统还包括电源控制模块，该电源控制模块为所述数据存储模块、GPS定位模块、控制处理模块、和抬头显示模块提供12V电源。3.一种低能见度条件下的盲驾导航方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：使用存储的道路平纵横数据构建道路线形三维计算模型的数据库；使用GPS定位数据和数据库中的道路线形三维计算模型确定驾驶员当前视点在地方坐标系中的坐标(x0,y0,h0)；根据驾驶员当前视点在地方坐标系中的坐标(x0,y0,h0)和数据库中当前位置对应的道路线形三维计算模型确定驾驶员前方观察路段车行道边线上特征点在地方坐标系中的三维坐标(x,y,z)；根据驾驶员当前视点在地方坐标系中的坐标(x0,y0,h0)和车行道边线上特征点在地方坐标系中的三维坐标(x,y,z)实时动态生成观察路段道路透视图；通过HUD实时动态显示道路透视图。4.如权利要求3所述的低能见度条件下的盲驾导航方法，其特征在于，步骤使用存储的道路平纵横数据构建道路线形三维计算模型的数据库具体包括：(1)搜集或采集整理道路的几何线形数据资料；(2)构建道路中心线上任意点的三维坐标计算模型；(3)构建道路车行道上任意...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊骅，刘硕，张兰芳，陈雨人，张方方，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31