[发明专利]一种基于多传感器的智能汽车自主组合控制方法

说明书

本发明涉及一种基于多传感器的智能汽车自主组合控制方法，属于机电智能控制领域。采用自适应阈值分割方法，提取车道的边缘特征，初步实现寻迹导航；同时根据毕奥‑萨伐尔定理感知磁导航线的方向，在复杂环境情况下辅助寻迹；并且根据不同车道类型和车身姿态，完成智能车的转向和车速控制。突破了目前已有基于摄像头等单个传感器无法在复杂光线环境下易受干扰的限制，提高了车辆运行的稳定性。

技术领域

本发明涉及多传感器组合的智能汽车自主控制系统，具体包含包括单目摄像头、电感电容谐振滤波传感器、光电编码器和姿态传感器等多种传感器在自主寻迹功能上的组合应用，属于机电智能控制领域。

背景技术

现有的交通系统是由多种类型汽车组成的复杂系统，人参与并主导整个系统，人的行为对整个系统的性能起着举足轻重的作用。经过科学研究分析表明，在频发的交通事故中，由于驾驶员操作不当引起的占绝大部分，无法人为地有效避免，需要运用当今先进的科学技术来增加车辆感知环境的能力，实现汽车的辅助或者无人驾驶，因此研究和发展自主寻迹汽车是解决交通状况的重要途径。汽车发展至今，驾驶员所得到的环境信息大部分是通过视觉感知，如车道边界线、障碍物等，但车辆的姿态、速度等信息很难通过图像观测获得。此外在光照过亮和过暗的情况下，视觉感知会受到严重干扰，需要结合电磁导航等其它寻迹方式使得车辆能够正常运行。因此研究基于多传感器的组合寻迹方式十分重要。

《基于多传感器的机器人小车导航定位研究》(智凯旋，广东工业大学,2020.)一文中提出了基于多传感器的小车导航定位方式，利用激光雷达、双目视觉摄像头和惯性导航单元，弥补了单激光雷达在导航定位中无法适应复杂环境的缺点。但是改方案对于传感器的硬件成本以及控制单元的运算成本有很高的要求。本专利设计的智能控制方案能够适应复杂环境下的寻迹导航，并且降低了经济和开发成本，从而扩展了智能汽车的应用范围。

发明内容

要解决的技术问题

为了克服使用单一传感器的车辆在复杂环境下自动寻迹时易受到干扰的缺陷，本发明提出一种基于多传感器的智能汽车自主组合控制方法。

技术方案

一种基于多传感器的智能汽车自主组合控制方法，所述的多种传感器包括单目摄像头、电感电容谐振滤波传感器、光电编码器和姿态传感器，其中单目摄像头和姿态传感器安装于车身中轴线上，姿态传感器位于单目摄像头之前，电感电容谐振滤波传感器安装于车辆前轮主轴之前，光电编码器安装于后轮齿轮上；其特征在于步骤如下：

步骤1：通过单目摄像头感知环境信息，校正图像畸变，对图像阈值分割提取车道边界特征；

步骤2：通过电感电容谐振滤波传感器检测车道上不同位置的电动势；所述的电感电容谐振滤波传感器包括一段导线以及位于导线两端的电感，导线的铺设位于车道中线上；

令两个电感之间的中点坐标为(x_E,y_E)，可以计算左右电感的电动势分别为

式中，K为比例系数，L为导线的长度，h为电磁传感器离地高度，θ为电感在赛道上的投影与赛道中心线的夹角；

步骤3：结合姿态传感器采集的数据，基于互补滤波算法感知车辆姿态；

步骤4：组合方向及姿态信息的转向控制和速度控制；

首先将车道边界特征线性化，在像素坐标系下将像素点使用下式所示的最小二乘法拟合为直线：

式中，N为需要拟合的边界线点数，x_ci表示需要拟合的横坐标点值，y_ci表示需要拟合的纵坐标值，a、b分别为车道边界线的直线斜率和截距；通过预设参数t₁、t₂计算相机获取的方向信息d：