[发明专利]基于视觉的汽车列车弯道行驶轨迹测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及了一种汽车列车弯道行驶轨迹测量方法，特别是涉及了一种基于视觉的汽车列车弯道行驶轨迹测量方法。

背景技术

   随着公路运输的快速发展，汽车列车具有的高承载、经济、效率等特征受到行业关注，逐渐成为长途物流的主要车型。准确地获得汽车列车在行驶过程中的位置轨迹，再经过简单的测量运算就可以知道汽车列车在转弯时，车辆内侧与外侧在地面投影形成转向通道轨迹，并可以测量转向通道最大宽度、前摆值、后摆值和牵引车最后部两侧点的实际位置是否超过通道最大宽度等影响道路通行能力和行驶安全性的参数，为汽车列车行驶稳定性的研究以及智能交通系统（ITS）的发展提供参数基础。

《中华人民共和国交通行业标准》附加要求5.2.1.1中提到，即营业性货运汽车列车沿标准中所述的路线转弯时，车辆内侧与外侧在地面的投影形成转向通道轨迹，其中转向通道最大宽度应不大于7.2m，前摆值应不大于0.35m，后摆值应不大于0.8m。交通行标《货运车辆运行安全技术要求》中的附加性能要求也提出“行驶稳定性要求，包括侧倾稳定性要求、货运汽车列车横向稳定性评价参数限值以及货运车辆转向特性要求”。因此，汽车列车弯道行驶时的前摆值、后摆值以及转向通道最大宽度等参数成为判断汽车列车的弯道行驶安全性的主要性能标准。

准确地测量牵引车和挂车在行驶过程中的位置轨迹是研究以上内容的基础。

一种传统的测量方法（南京智真电子科技有限公司.用于测量机动车辆行驶轨迹参数的液体喷射装置[P]. CN200810243074.2 ,2009-5-6）：在牵引车和挂车底盘中间下方各固定一个喷枪，在汽车行驶过程中同时朝下方地面喷射某种白色液体，在地面上形成两条曲线，这两条曲线就是喷枪固定点的位置轨迹，再进行航位推算就可以知道汽车列车在各个时刻的位置轨迹。上述方法存在以下缺点： 

1）在汽车列车转弯的时候，由于惯性作用，喷枪所喷出的液体所形成的曲线会偏离实际的位置，而且喷出的液体也容易受到周围气流的影响，造成较大的误差。

2）当进行一次实验后，地面上的所存的液体不利于重复进行多次实验；

3）这种方法准确率低，漏检率高，不能完整的检测出牵引车行驶的轨迹。

随着GPS技术的革新发展，GPS技术逐渐的应用于汽车列车运动性能测试。典型例子是一种基于GPS汽车列车位置轨迹测量方法（交通运输部公路科学研究所. 一种基于GPS的汽车列车位置轨迹测量系统及方法[P]. 201210177575, 2012.09.19），其原理是：在牵引车部位安装一套测向接收机系统，该系统通过数传电台接收基准站发送的位置差分改正数，实现双频载波相位差分位置解算，得到相对于基准站的高精度厘米级坐标，同时产生测向改正数，实现测量牵引车的航向信息。在挂车部位安装移动站分系统，移动站系统通过数传电台接收基准站发送的位置差分改正数，实现双频载波相位差分位置解算，得到相对于基准站的高精度厘米级坐标。由牵引车的侧向接收机得到牵引车的航向角以及其天线的高精度运动轨迹； 由挂车的移动站系统得到其天线的高精度运动轨迹，进而由平面几何知识可以推断出牵引车任一点的运动轨迹。此方法具有测量精确、且不受环境影响的特点，但是其价格昂贵，使用之前必须对不同车型都要进行静态标定，操作复杂，不适用与大范围推广应用。

随着计算机视觉技术的迅速发展，视觉技术越来越广泛的用于导航定位研究。一种基于视觉的机器人室内定位导航方法（林国余，王海等.一种基于视觉的机器人室内定位导航方法[P]. CN201010611473.7,  2011-07-27）是：根据二维码的思路，设计了一种简单设计了一种简单方便、易于识别、内含绝对位置坐标且具有一定纠错能力的人工路标,将路标设置于天花板上,由安装在机器人上且光轴与天花板垂直的摄像机进行拍摄,再通过图像的阈值分割、连通域提取、轮廓曲线匹配以及路标特征识别一系列步骤定位路标,解析路标中所包含的坐标信息,最终通过机器人的位置估计算法获得机器人当前的绝对位置和航向角。计算机视觉方法还用与车辆辅助导航定位方式，典型的是一种基于计算机视觉的车辆辅助导航定位方法（郭君兵，郭晓松，左森等. 基于计算机视觉的车辆辅助导航定位方法[J].自动化技术与应用，2005,25(7),43-53），通过隔行累加基础上的Hough变换检测出导航标尺的位置，分析车辆导航定位所需的信息量，并根据导航标尺给驾驶员实时提供角度和位置信息。。

发明内容