一种获取牵引车和挂车夹角的装置和方法与流程

1.本技术涉及车辆安全技术领域，尤其涉及一种获取牵引车和挂车夹角的装置和方法。


背景技术：

2.在牵引车与挂车转向、倒车等情况下，挂车的行驶轨迹对行车安全具有重要影响。如果牵引车和拖挂车之间的夹角已知，为车辆360全景影像的图像拼接服务，消除驾驶员视觉盲区，减轻驾驶员负担，提高驾驶安全性。现有技术提供了一些类型的夹角测量装置，包括固定式霍尔传感器、浮动磁铁及磁铁限位器等等，这些技术中涉及的角度检测组件包括旋转编码器、激光器、光电检测阵列等多种电子元器件。
3.针对上述相关技术，本技术发明人在实现本技术实施例中发明技术方案的过程中，发现至少存在以下技术问题：采用上述夹角测量装置来获取牵引车与挂车夹角的方式，成本较高，且各元器件间相互作用及检测关系复杂，对零部件精度及安装要求高，工作过程中稳定性较差。


技术实现要素：

4.本技术实施例通过提供一种获取牵引车和挂车夹角的装置和方法，解决了现有技术中夹角测量装置来获取牵引车与挂车夹角的方式，导致工作稳定性较差，测量不精准的问题，实现了简便、精准地获取牵引车与挂车的夹角。
5.一方面，本技术实施例提供了一种获取牵引车和挂车夹角的装置，包括：第一获取单元，用于获取第一标识点、第二标识点的位置信息，所述第一标识点、第二标识点的位置信息由安装于牵引车后端的摄像头监测两个色块得到，两个所述色块分别安装于挂车前端且位于左右两侧的位置；第二获取单元，用于获取第三标识点、第四标识点和第五标识点的位置信息，所述第三标识点为摄像头的位置，所述第四标识点为挂车前端中点，所述第五标识点为挂车的牵引销位置；计算单元，包括第一计算单元、第二计算单元、第三计算单元和第四计算单元；所述第一计算单元用于计算第一标识点和第二标识点的物理坐标，所述第一标识点和第二标识点的物理坐标由摄像头获取的第一标识点和第二标识点的像素坐标计算得到，所述第二计算单元用于计算第一标识点和第五标识点的连线、牵引车的中轴线之间的第一夹角，或用于计算第二标识点和第五标识点的连线、牵引车的中轴线之间的第一夹角，所述第三计算单元用于计算第一标识点和第五标识点的连线、第四标识点与第五标识点的连线之间的第二夹角，或用于计算第二标识点和第五标识点的连线、第四标识点与第五标识点的连线之间的第二夹角，所述第四计算单元用于计算牵引车与挂车之间的第三夹角，当车辆左转时，采用第一标识点计算，所述第三夹角为第二夹角和第一夹角的和值，当车辆右转时，采用第二标识点计算，所述第三夹角为第二夹角和第一夹角的差值。
6.进一步的，所述摄像头的安装高度高于色块的安装高度。
7.进一步的，所述色块为球形状。
8.进一步的，位于所述挂车两侧的色块颜色不同。
9.进一步的，所述牵引车的后端设置有支杆，所述摄像头设置于支杆的端部。
10.进一步的，所述摄像头位于牵引车顶端的中部位置，所述色块位于挂车前端且靠近底部的位置。
11.另一方面，本技术实施例公开了一种获取牵引车和挂车夹角的方法，采用上述的获取牵引车与挂车夹角的装置并安装于牵引车与挂车之间，所述方法包括：获取第一标识点、第二标识点的位置信息，所述第一标识点、第二标识点的位置信息由安装于牵引车后端的摄像头监测两个色块得到，两个所述色块分别安装于挂车前端且位于左右两侧的位置；获取第三标识点、第四标识点和第五标识点的位置信息，所述第三标识点为摄像头的位置，所述第四标识点为挂车前端中点，所述第五标识点为挂车的牵引销位置；计算第一标识点和第二标识点的物理坐标，所述第一标识点和第二标识点的物理坐标由摄像头获取的第一标识点和第二标识点的像素坐标计算得到；计算第一标识点和第五标识点的连线、牵引车的中轴线之间的第一夹角，或计算第二标识点和第五标识点的连线、牵引车的中轴线之间的第一夹角；计算第一标识点和第五标识点的连线、第四标识点与第五标识点的连线之间的第二夹角，或计算第二标识点和第五标识点的连线、第四标识点与第五标识点的连线之间的第二夹角；计算牵引车与挂车之间的第三夹角，当车辆左转时，采用第一标识点计算，所述第三夹角为第二夹角和第一夹角的和值，当车辆右转时，采用第二标识点计算，所述第三夹角为第二夹角和第一夹角的差值。
12.本技术实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
13.由于采用了获取单元以及计算单元，通过摄像头获取位于挂车前端且靠近两侧的位置点，以挂车的牵引销为坐标系原点、牵引车的中轴线方向为y轴以及垂直于牵引车的中轴线方向为x轴，建立坐标系，利用摄像头捕捉的色块位置信息转换成物理坐标，直接计算得到牵引车和挂车之间的夹角，有效解决了牵引车与挂车夹角获取问题，夹角获取装置整体结构成本低，维护保养方便，工作稳定，不受环境因素干扰。
附图说明
14.图1为本技术实施例中的牵引车与挂车连接的侧视图；
15.图2为本技术实施例中的牵引车与挂车连接的俯视面；
16.图3为本技术实施例中的牵引车转向后的俯视图；
17.图4为本技术实施例中车辆侧面状态下的获取夹角装置的各安装连接点的状态示意图；
18.图5为本技术实施例中牵引车未发生转向时的获取夹角装置的各安装连接点的状态示意图；
19.图6为本技术实施例中牵引车发生转向时的获取夹角装置的各安装连接点的状态示意图；
20.图中：1、牵引车；2、挂车；21、牵引销；3、摄像头；4、色块；5、支杆。
具体实施方式
21.本技术实施例公开提供了一种获取牵引车和挂车夹角的装置和方法，通过摄像头
3获取位于挂车2前端且靠近两侧的位置点，以挂车2的牵引销21为坐标系原点、牵引车1的中轴线方向为y轴以及垂直于牵引车1的中轴线方向为x轴，建立坐标系，利用摄像头3捕捉的色块4位置信息转换成物理坐标，直接计算得到牵引车1和挂车2之间的夹角，有效解决了牵引车1与挂车2夹角获取问题，夹角获取装置整体结构成本低，维护保养方便，工作稳定，不受环境因素干扰。
22.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
23.参照图1～3，一方面，本技术实施例公开了一种获取牵引车和挂车夹角的装置，牵引车1和挂车2通过牵引车1鞍座与挂车2的牵引销21连接，包括第一获取单元、第二获取单元和计算单元，通过第一获取单元和第二获取单元获取综合的数据，再根据获取的数据通过计算得出牵引车1与挂车2之间的夹角。
24.第一获取单元，用于获取第一标识点、第二标识点的位置信息，第一标识点、第二标识点的位置信息由安装于牵引车1后端的摄像头3监测两个色块4得到，两个色块4分别安装于挂车2前端且位于左右两侧的位置，具体地，摄像头3的安装高度高于色块4的安装高度，保证摄像头3能够在挂车2转动范围内拍摄到色块4。在牵引车1的后端固定安装有水平设置的支杆5，摄像头3可拆卸地固定安装于支杆5的端部。为了方便获取相关的数据，将摄像头3安装于位于牵引车1顶端的中部位置，而色块4位于挂车2前端且靠近底部的位置，色块4与牵引销21位于同一水平面上。色块4可以为球形状、方块状等结构，优先选择为球形状，并且两个色块4的颜色可以设置为相同颜色或不同颜色，采用不同的颜色能够方便区别左右两个色块4，提高图像处理的便利性，方便寻找中心。
25.第二获取单元，用于获取第三标识点、第四标识点和第五标识点的位置信息，第三标识点为摄像头3的位置，第四标识点为挂车2前端中点，第五标识点为挂车2的牵引销21位置。
26.计算单元，包括第一计算单元、第二计算单元、第三计算单元和第四计算单元。第一计算单元用于计算第一标识点和第二标识点的物理坐标，第一标识点和第二标识点的物理坐标由摄像头3获取的第一标识点和第二标识点的像素坐标计算得到，第二计算单元用于计算第一标识点和第五标识点的连线、牵引车1的中轴线之间的第一夹角，或用于计算第二标识点和第五标识点的连线、牵引车1的中轴线之间的第一夹角，第三计算单元用于计算第一标识点和第五标识点的连线、第四标识点与第五标识点的连线之间的第二夹角，或用于计算第二标识点和第五标识点的连线、第四标识点与第五标识点的连线之间的第二夹角，第四计算单元用于计算牵引车1与挂车2之间的第三夹角，当车辆左转时，采用第一标识点作为基准，第一夹角为第一标识点和第五标识点的连线、牵引车1的中轴线之间的夹角，第二夹角为第一标识点和第五标识点的连线、第四标识点与第五标识点的连线之间的夹角，第三夹角为第二夹角和第一夹角的和值；当车辆右转时，采用第二标识点作为基准，第一夹角为第二标识点和第五标识点的连线、牵引车1的中轴线之间的夹角，第二夹角为第二标识点和第五标识点的连线、第四标识点与第五标识点的连线之间的夹角，第三夹角为第二夹角和第一夹角的差值。
27.另一方面，参照图1～6，本技术实施例公开了一种获取牵引车和挂车夹角的方法，采用上述获取牵引车与挂车夹角的装置，牵引车1和挂车2通过牵引车1鞍座与挂车2的牵引
销21连接，具体方法包括以下步骤。
28.获取第一标识点、第二标识点的位置信息，第一标识点、第二标识点的位置信息由安装于牵引车1后端的摄像头3监测两个色块4得到，两个色块4分别安装于挂车2前端且位于左右两侧的位置。将第一标识点标记为b点，第二标识点标记为c点，在牵引车1后端上标记与b点、c点离地面等高的位置点为e点、f点，b点、c点、e点、f点位于同一水平面bcef上。
29.获取第三标识点、第四标识点和第五标识点的位置信息，第三标识点为摄像头3的位置，将第三标识点标记为a点，标记a点在水平面bcef的垂足为a’点。第四标识点为挂车2前端中点，将第四标识点标记为d点，为在水平面bcef上的垂足。第五标识点为挂车2的牵引销21位置，即第五标识点为牵引销21在水平面bcef上的垂足，将第五标识点标记为q点。
30.获取牵引车1与挂车2夹角的装置安装完成后，存在a’点、d点和q点在一条直线和不在一条直线上的情况，当a’点、d点和q点不在一条直线上即牵引车1与挂车2之间产生夹角，为了方便对该夹角进行计算，建立坐标系。
31.坐标系的设定方式为：以第五标识点的q点为坐标原点，以牵引车1的中轴线方向为y轴，以垂直于牵引车1的中轴线的方向为x轴。
32.计算第一标识点和第二标识点的物理坐标，第一标识点和第二标识点的物理坐标由摄像头3获取的第一标识点和第二标识点的像素坐标计算得到。
33.首先，得到透视图转化为俯视图的透视变换矩阵。具体地，根据四个点b、c、e、f点的物理坐标(x，y)和摄像头3所拍摄图像中对应的四个点b’、c’、e’、f’点的像素坐标(u，v)，利用opencv中的getperspectivertransform函数，可以得到透视变换矩阵a。
[0034][0035]
其次，根据色块4在图像中显示的圆形，求出色块4的圆心坐标，即为b、c点的像素坐标(u,v)，根据上一步得到的透视变换矩阵，可以求出b、c点相对于坐标原点的物理坐标(x，y)，具体计算公式如下。
[0036][0037][0038]
计算第一标识点和第五标识点的连线、牵引车1的中轴线之间的第一夹角，或计算第二标识点和第五标识点的连线、牵引车1的中轴线之间的第一夹角，第一夹角为∠bqa’或∠cqa’，当车辆左转时，第一夹角为∠bqa’，当车辆右转时，第一夹角为∠cqa’。
[0039]
计算第一标识点和第五标识点的连线、第四标识点与第五标识点的连线之间的第二夹角，或计算第二标识点和第五标识点的连线、第四标识点与第五标识点的连线之间的第二夹角，第二夹角为∠bqd或∠cqd，当车辆左转时，第二夹角为∠bqd，当车辆右转时，第二夹角为∠cqd。
[0040]
计算牵引车1与挂车2之间的第三夹角，第三夹角为第一夹角和第二夹角的差值，第三夹角为∠a’qd。
[0041]
当车辆左转时，以左边色块4的中心坐标进行计算，当车辆右转时，以右边色块4的中心坐标进行计算。车辆大角度左转时，第二标识点有可能会被挡住，反过来，车辆大角度右转时，第一标识点有可能会被挡住。
[0042]
在本技术实施例中，以牵引车1左转为例，即根据b点的物理坐标通过反正切函数计算得到第一夹角∠bqa’。同时，在
△
bdq中，根据已知长度的bd、dq的长度，通过反正切函数求出∠bqd，而牵引车1与挂车2的第三夹角∠a’qd为第一夹角∠bqa’和第二夹角∠bqd的差值。具体算法如下。
[0043]
已知：b、c点相对于坐标原点的物理坐标(x，y)，
[0044]
得知：∠bqa’＝tan-1
(x/y)，
[0045]
已知：
[0046]
得知：
[0047]
求得：∠a’qd＝∠bqd-∠bqa’。
[0048]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
[0049]
以上所述的，仅为本技术实施例较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，根据本技术的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本技术的保护范围之内。