一种通过车道中心标识线并基于最小二乘的位置判断方法与流程

本发明涉及交通信息处理、辅助驾驶技术等领域，特别设计一种通过车道中心标识线并基于最小二乘的位置判断方法。

背景技术：

若一辆机动车在道路上沿车道直线行驶,其最理想的位置是一直在车道的中心线上行驶,作为现有的在售成熟机动车操控系统，并没有包含以公路上车道中心线为检测标志的车辆在车道中位置的检测装置，当然也没有涉及以公路上车道中心线为检测标志的检测方法。

在信息技术高度发展的今天，车辆导航、辅助驾驶技术、无人驾驶技术等技术相继被提出,但其中主要借助于gps定位、wifi定位等技术实现对车辆位置的判断,这其中没有涉及车道中心标识的检测,因此并不能判断车道信息,更不能确定车辆在车道中的位置；当然，美国的google,国内的百度等公司都在开发无人驾驶汽车——轮式移动机器人,显然这种轮式移动机器人是能够判断车道信息和车辆在车道中的位置的,不过这种方案成本很高、需要处理的数据信息量很大﹑系统软硬件故障率会很高,因而产品的成熟周期也会很长。

技术实现要素：

为了解决上述存在问题。本发明提出一种通过车道中心标识线并基于最小二乘的位置判断方法，利用两传感器组建立了一种通过车道中心标识线并基于最小二乘的位置判断方法，具体步骤如下：

进行车道中心标识线布置并在车辆上进行设备及系统安装；

在车道中部有车道中心标识线，确保车道中心标识线一侧有车道内侧虚边线，车道中心标识线另一侧有车道外侧虚边线；

进行设备安装装置包含车辆前端线阵式传感器组、车辆操作控制系统和车辆后端线阵式传感器组；

所述车辆操作控制系统通过连接线与车辆前端线阵式传感器组和车辆后端线阵式传感器组，所述车辆前端线阵式传感器组置于车辆底部前端,所述车辆后端线阵式传感器组置于车辆底部后端，所述车辆前端线阵式传感器组和车辆后端线阵式传感器组与公路路面平行与车辆中轴线垂直，所述车辆前端线阵式传感器组的中部为车辆前端半导体激光器光源，所述车辆后端线阵式传感器组的中部为车辆后端半导体激光器光源，所述车辆前端半导体激光器光源和车辆后端半导体激光器光源两侧各有一排光敏传感器，所述车辆前端半导体激光器光源和车辆后端半导体激光器光源处于车辆的纵向垂直中心面上，两侧的光敏传感器对称分布于车辆的纵向垂直中心面两边使用最小二乘法拟合出传感器组相对于中线位置的判断方程；

具体方法如下：

所述车辆每前进一定时间车辆控制系统采样一次，采样周期为50到100赫兹，采样过程会存在噪声，采样滤波公式为：

其中，n是第滤波窗的长度，lx'是传感器组左侧光敏传感器导通的数量，lx是传感器组左侧光敏传感器导通的数量滤波后的值,rx'是传感器组右侧光敏传感器导通的数量，rx是传感器组右侧光敏传感器导通的数量滤波后的值，ly'是传感器组左侧光敏传感器导通的数量，ly是传感器组左侧光敏传感器导通的数量滤波后的值，ry'是传感器组右侧光敏传感器导通的数量，ry是传感器组右侧光敏传感器导通的数量滤波后的值；

所述车辆前端半导体激光器光源和车辆后端半导体激光器光源在工作时发出的光经整形后其宽度比车道中心标识线的宽度大,经车道中心标识线及其两边的普通沥青路面反射后作用于光源两侧的光敏传感器上当某光敏传感器上的光线来源于车道中心标识线的反射时,由于反射光较强能够驱动光敏二极管或光敏三极管导通工作,当某光敏传感器上的光线来源于普通沥青路面的反射时,由于反射光较弱不能够驱动光敏二极管或光敏三极管导通工作,这样只需要知道光源两侧的光敏传感器的工作情况,就可以确定光源相对于车道中心标识线的位置，车辆操作控制系统按车辆移动某一特定位移量对光源的相应侧边光敏传感器导通个数进行连续采样；

所述最小二乘法拟合出传感器组相对于中线水平偏移计算公式为：

x＝lx+ly(4)

d＝ax+b(5)

其中，m是采样点数，y是采样传感器组对中线实际偏移距离，d是最小二乘法计算出的偏移距离，d>0，传感组右偏，否则左偏；

所述最小二乘法拟合出传感器组相对于中线水角度移计算公式为：

z＝lx-ly(8)

tθ＝cz+d(9)

θ＝arctan(tθ)(10)

其中，m是采样点数，w是采样传感器组对中线实际偏移距离，θ是最小二乘法计算出的偏移角度，θ>0，传感组右偏，否则左偏。

作为本发明进一步改进，所述车辆前端线阵式传感器组距离对应汽车前轮轴前部20到50厘米，所述车辆后端线阵式传感器组距离对应汽车后轮轴前部20到50厘米。

作为本发明进一步改进，所述车辆前端线阵式传感器组中传感器探头的距离l为5厘米到10厘米，所述车辆后端线阵式传感器组中传感器探头的距离l为5厘米到10厘米。

本发明一种通过车道中心标识线并基于最小二乘的位置判断方法，有益效果在于：

1.本发明利用多组传感器组装置，车道中位置精度高。

2.本发明使用最小二乘法，增加了系统的鲁棒性。

3.本发明算法复杂度低，实时性强。

4.本发明硬件系统实现简单，成本低。

附图说明

图1带有车道中心标识的公路车道示意图；

图2双线阵式传感器组在车道中理想位置示意图；

图3双线阵式传感器组指示车辆轴线在前进方向上平行右偏示意图；

图4双线阵式传感器组指示车辆轴线在前进方向上平行左偏示意图；

图5双线阵式传感器组指示车辆轴线在前进方向上交叉右偏示意图；

图6双线阵式传感器组指示车辆轴线在前进方向上交叉左偏示意图；

具体实施方式

本发明提出一种通过车道中心标识线并基于最小二乘的位置判断方法，利用两传感器组建立了一种通过车道中心标识线并基于最小二乘的位置判断方法。

下面结合附图与具体实施方式对本发明进一步描述：

车道中部有车道中心标识线1，所述车道中心标识线1一侧有车道内侧虚边线2，如图1所示，所述车道中心标识线1另一侧有车道外侧虚边线3，所述装置包含车辆前端线阵式传感器组4、车辆操作控制系统5和车辆后端线阵式传感器组31，所述车辆操作控制系统5通过连接线与车辆前端线阵式传感器组4和车辆后端线阵式传感器组31，所述车辆前端线阵式传感器组4置于车辆底部前端,所述车辆后端线阵式传感器组3l置于车辆底部后端，所述车辆前端线阵式传感器组4和车辆后端线阵式传感器组31与公路路面平行与车辆中轴线垂直，所述车辆前端线阵式传感器组4的中部为车辆前端半导体激光器光源6，所述车辆后端线阵式传感器组31的中部为车辆后端半导体激光器光源32，所述车辆前端半导体激光器光源6和车辆后端半导体激光器光源32两侧各有一排光敏传感器，所述车辆前端半导体激光器光源6和车辆后端半导体激光器光源32处于车辆的纵向垂直中心面上，两侧的光敏传感器对称分布于车辆的纵向垂直中心面两边使用最小二乘法拟合出传感器组相对于中线位置的判断方程。

所述车辆前端线阵式传感器组4距离对应汽车前轮轴前部20到50厘米，所述车辆后端线阵式传感器组31距离对应汽车后轮轴前部20到50厘米。

如图2所示，所述车辆前端线阵式传感器组4中传感器探头的距离l为5厘米到10厘米，所述车辆后端线阵式传感器组31中传感器探头的距离l为5厘米到10厘米。

车辆每前进一定时间车辆控制系统(5)采样一次，采样周期为50到100赫兹，采样过程会存在噪声，采样滤波公式为：

其中，n是第滤波窗的长度，lx'是传感器组4左侧光敏传感器导通的数量，lx是传感器组4左侧光敏传感器导通的数量滤波后的值,rx'是传感器组4右侧光敏传感器导通的数量，rx是传感器组4右侧光敏传感器导通的数量滤波后的值，ly'是传感器组31左侧光敏传感器导通的数量，ly是传感器组31左侧光敏传感器导通的数量滤波后的值，ry'是传感器组31右侧光敏传感器导通的数量，ry是传感器组31右侧光敏传感器导通的数量滤波后的值。

车辆前端半导体激光器光源6和车辆后端半导体激光器光源32在工作时发出的光经整形后其宽度比车道中心标识线1的宽度大,经车道中心标识线1及其两边的普通沥青路面反射后作用于光源两侧的光敏传感器上当某光敏传感器上的光线来源于车道中心标识线1的反射时,由于反射光较强能够驱动光敏二极管或光敏三极管导通工作,当某光敏传感器上的光线来源于普通沥青路面的反射时,由于反射光较弱不能够驱动光敏二极管或光敏三极管导通工作,这样只需要知道光源两侧的光敏传感器的工作情况,就可以确定光源相对于车道中心标识线的位置，车辆操作控制系统5按车辆移动某一特定位移量对光源6的相应侧边光敏传感器导通个数进行连续采样。

最小二乘法拟合出传感器组相对于中线水平偏移计算公式为：

x＝lx+ly(4)

d＝ax+b(5)

其中，m是采样点数，y是采样传感器组对中线实际偏移距离，d是最小二乘法计算出的偏移距离，d>0，传感组右偏，如图3所示，否则左偏，如图4所示。

最小二乘法拟合出传感器组相对于中线水角度移计算公式为：

z＝lx-ly(8)

tθ＝cz+d(9)

θ＝arctan(tθ)(10)

其中，m是采样点数，w是采样传感器组对中线实际偏移距离，θ是最小二乘法计算出的偏移角度，θ>0，传感组右偏，如图5所示，否则左偏，如图6所示。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。