[发明专利]基于车道线的机器人定位导航系统及其实现方法

权利要求书

1.基于车道线的机器人定位导航系统，包括沿车道方向行进的自动运行装备(2)，其特征在于，还包括设置在自动运行装备(2)的行进车轮上、且与行进车轮同角速度的编码器(3)，以及设置在自动运行装备(2)上、且垂直于自动运行装备(2)的行进方向布设、用于拍摄车道线的图像的车道线跟踪视觉组件(4)；

所述车道线跟踪视觉组件(4)包括中部固定在自动运行装备(2)上、且垂直于自动运行装备(2)的行进方向布设的直线电动导轨(42)，与所述直线电动导轨(42)滑动匹配的滑块(41)，固定在所述滑块(41)上的支撑横杆(43)，相对设置在支撑横杆(43)的端部的一对CCD相机(44)，以及相对设置在支撑横杆(43)的端部、且与CCD相机(44)一一对应的一对LED面式光源灯(45)；

所述CCD相机(44)和LED面式光源灯(45)垂直向下固定在支撑横杆(43)的端部，且CCD相机(44)拍摄的视野宽度为1.8～2m；

所述自动运行装备(2)的中心轴线与直线电动导轨(42)的中心重合。

2.根据权利要求1所述的基于车道线的机器人定位导航系统，其特征在于，所述支撑横杆(43)的长度为2m。

3.一种根据权利要求1～2任一项所述的基于车道线的机器人定位导航系统的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，选取车道定位的路径起始位置，将所述编码器置零；

步骤S2，利用直线电动导轨带动CCD相机和LED面式光源灯沿垂直于行进方向移动，并分别拍摄车道线的图像；

步骤S3，对CCD相机拍摄车道线的任一帧的图像进行阀值分割、标线识别和直线提取，以识别获得车道线；若相对设置在支撑横杆的端部的一对CCD相机均识别获得车道线，则锁定直线电动导轨与滑块，进入步骤S4；否则，返回步骤S2，利用直线电动导轨继续调整滑块；

步骤S4，测量自动运行装备的中心轴线与车道线的夹角，并转动自动运行装备，直至自动运行装备的中心轴线与车道线的夹角为零；

步骤S5，测量自动运行装备的中心轴线与车道线的距离，并调整自动运行装备的横向运动，直至自动运行装备的中心轴线与车道线的距离与预设的距离差值为零；

步骤S6，自动运行装备沿车道方向行进，并重复步骤S4至步骤S5，直至自动运行装备行进至车道定位的路径终点位置。

4.根据权利要求3所述的基于车道线的机器人定位导航系统的实现方法，其特征在于，所述步骤S2中，直线电动导轨带动CCD相机和LED面式光源灯沿垂直于自动运行装备的行进方向左右移动。

5.根据权利要求3所述的基于车道线的机器人定位导航系统的实现方法，其特征在于，所述步骤S4中，还包括建立车道线在图像中的坐标系，利用阀值分割、标线识别和直线提取任一帧的图像，以获得车道线在图像坐标系中的位置s和倾斜角度α。

6.根据权利要求4所述的基于车道线的机器人定位导航系统的实现方法，其特征在于，所述步骤S5中，测量自动运行装备的中心轴线与车道线的距离，包括以下步骤：

提取车道线在图像坐标系中的位置s和倾斜角度α，并利用像素代表尺寸换算成标线偏离相机正中心距离S，测量电动导轨上滑块的偏移距离D，支撑横杆长度为L，则自动运行装备的中心轴线与车道线的距离为S+L/2+D；所述像素代表尺寸为CCD相机单个像素对应的物理尺寸。