[发明专利]基于光电导航的无人驾驶道路识别系统

权利要求书

1.一种基于光电导航的无人驾驶道路识别系统，其特征在于，包括主控制模块、视觉模块、图像处理模块、道路识别模块、速度控制模块和转向控制模块； 

所述视觉模块用于将实时采集的图像传输至图像处理模块； 

所述图像处理模块用于从采集的图像中提取出道路边界及色块标志物，并将其传输至道路识别模块； 

所述道路识别模块用于提取出道路边界线，模拟出轨道中央目标轨迹并识别色块颜色，并将其传输至速度控制模块和转向控制模块； 

所述速度控制模块与转向控制模块分别用于控制车速、车向及轨迹。 

2.根据权利要求1所述的基于光电导航的无人驾驶道路识别系统，其特征在于，所述道路识别模块根据道路边界线及色块颜色计算出车与目标轨迹的横向偏差量和方向偏角，作为速度控制模块和转向控制模块的输入量。 

3.根据权利要求1所述的基于光电导航的无人驾驶道路识别系统，其特征在于，所述主控制模块采用μC/OS嵌入式系统及高性能的ARM Cortex-M3内核STM32的控制芯片。 

4.根据权利要求1所述的基于光电导航的无人驾驶道路识别系统，其特征在于，所述视觉模块采用包括摄像头和显示器，所述摄像头上加设有偏光片，摄像头置于车中央；显示器实时显示经过处理后的道路图像以及模拟出的目标轨迹。 

5.根据权利要求4所述的基于光电导航的无人驾驶道路识别系统，其特征在于，所述摄像头CMOS320*240分辨率的摄像头，显示器为TFT显示器。 

6.根据权利要求1所述的基于光电导航的无人驾驶道路识别系统，其特征在于，所述图像处理模块将获取到的路面RGB图像进行像素提取，通过优化的RGB平均值算法提取出道路边界及识别色块标志物，再对图像进行滤波除噪处理出目标道路边界并通过识别色块颜色确定目标速度及转向。 

7.根据权利要求6所述的基于光电导航的无人驾驶道路识别系统，其特征在于，所述道路识别模块用于根据图像处理模块处理出的目标道路边界图建立坐标轴，运用最小二乘法模拟出道路中央目标轨迹，计算中央目标轨迹坐标 （x,y）和轨迹斜率l。 

8.根据权利要求1所述的基于光电导航的无人驾驶道路识别系统，其特征在于，所述转向模块采用改进的多元PID算法，使小车实时调整舵机方向，平稳地行驶于模拟道路目标轨迹之上，实现方式如下： 

其中，u为控制器输出量，k_p、k_i、k_d和k分别为比例系数、积分系数、微分系数和偏角系数； 

根据以下两式计算出车与目标轨迹的横向偏差量e和方向偏角θ； 

式中：x₀为视觉图像中点坐标，x为目标轨迹横坐标；l为目标轨迹斜率。 

9.根据权利要求1所述的基于光电导航的无人驾驶道路识别系统，其特征在于，所述速度控制模块在小车识别出色块标志物，获取色块预设代表速度值，计算目前速度与预设速度的偏差量作为速度控制器的输入量，小车将快速调整自身速度达到色块代表的预设速度值。