CN106225789A - 一种具有高安全性的车载导航系统及其引导方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有高安全性的车载导航系统及其引导方法,包括实时数据采集单元、数据处理单元、导航地图存储单元和输出提醒单元;所述数据处理单元接收实时数据采集单元采集到的实时数据,处理后与导航地图存储单元提供的地图数据进行匹配,然后通过输出提醒单元输出引导信息。本发明利用传感器识别结果提升驾驶安全性,传感器包含高精度地图、双目相机、雷达,结合每个传感器的特性,有针对性的筛选过滤,综合结果后输出安全引导信息。
Description
技术领域
本发明涉及汽车导航技术领域,尤其涉及一种具有高安全性的车载导航系统及其引导方法。
背景技术
车载导航系统是安装在车辆上为驾驶者提供导航和引导服务,能够实时定位、目的地检索、路线规划、画面和语音引导,帮助驾驶者准确快捷到达目的地。
现有的引导服务只能帮助驾驶者少走弯路,路口处指向正确的转弯方位,高速出入口提示简单的安全警告,其它能提升安全性和实用性的辅助信息很少。不能实时的对周边环境探测分析结果,结合当前车道信息、路口信息,给出合理的引导提示,避免驾驶者在变道、跟车、转弯出现危险情况。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明提供一种具有高安全性的车载导航系统及其引导方法,利用传感器识别结果提升驾驶安全性,传感器包含高精度地图、双目相机、雷达,结合每个传感器的特性,有针对性的筛选过滤,综合结果后输出安全引导信息。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是:
一种具有高安全性的车载导航系统,包括实时数据采集单元,数据处理单元,导航地图存储单元和输出提醒单元;所述数据处理单元接收实时数据采集单元采集到的实时数据,处理后与导航地图存储单元提供的地图数据进行匹配,然后通过输出提醒单元输出引导信息;
所述实时数据采集单元包括:
北斗或GPS定位模块,用于接收卫星定位信号,获取车辆当前位置信息;
惯性导航模块,通过陀螺和加速度计测量载体的角速率和加速度信息,经积分运算得到载体的速度和位置信息;
图像捕捉模块,采用安装于车辆前挡玻璃上方的双目摄像头采集车辆前方道路图像,并使用双目识别算法,生成地面标识和地面交通信息标的模型;
雷达模块,由多个水平激光雷达组成,分别设置于车辆前后及两侧,用于提供车辆前向后向及两侧的障碍物识别。
作为优选,所述地图存储单元所提供的地图数据为为车道级安全驾驶地图数据,用于提供详细的车道信息以及危险区域数据。
作为优选,所述数据处理单元包括定位信息处理模块、地图匹配模块和引导信息生成模块;定位信息处理模块用于将GPS数据和惯性导航数据融合处理以获取高精度GPS数据,并将其发送给地图匹配模块;地图匹配模块用于将接收到的导航地图存储单元提供的地图数据与定位信息处理模块处理得到的高精度GPS数据进行定位匹配;引导信息生成模块用于结合雷达、双目相机的监测结果以及地图匹配模块的匹配结果生成引导信息,并通过输出提醒单元进行提醒。
作为优选,所述输出提醒单元以提示或预警方式帮助驾驶员安全行驶。
一种提升导航引导安全性的方法,包括以下步骤:
步骤1:同步北斗或GPS定位模块、惯性导航模块、图像捕捉模块和雷达模块的时间参数;
步骤2:采集步骤1中所述各模块的实时数据;
步骤3:数据融合及地图匹配;
步骤4:综合处理结果输出引导信息。
步骤3中所述的数据融合及地图匹配包括:GPS数据和惯性导航数据融合以得到高精度GPS数据;车道级地图数据与雷达监测数据融合,以判断目标车道占用状态;高精度GPS数据与车道级地图数据融合,以得到车辆在地图上的真实位置;双目摄像头采集到的前方路况图像与雷达检测数据融合,以判断前方安全距离内是否存在车辆以及是否偏离目标车道;双目摄像头采集到的前方路况图像与车道级地图数据融合,以判断车辆行进前方是否存在危险路段。
步骤4中所述的引导信息包括:自适应巡航控制、偏离车道警报、前车防撞预警、自动泊车辅助、车道保持或/和主动避撞。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、车道级引导:利用高精度地图提供的详细车道信息,提出精度更高的车道引导,变道提示。
2、危险区域提示:利用高精度地图的危险区域数据,结合双目相机的地标识别模型,提高安全引导播报的主动性,提前预警,有效纠正驾驶行为习惯。
3、安全辅助驾驶:利用双目相机的车线识别模型,雷达的周边识别结果,有效定位自车与周边的相对关系,减少危险情况的发生。
附图说明
图1是本发明系统结构示意图。
图2是本发明方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示,本发明提供了一种具有高安全性的车载导航系统,包括实时数据采集单元,数据处理单元,导航地图存储单元和输出提醒单元;所述数据处理单元接收实时数据采集单元采集到的实时数据,处理后与导航地图存储单元提供的地图数据进行匹配,然后通过输出提醒单元输出引导信息;
所述实时数据采集单元包括:
北斗或GPS定位模块,用于接收卫星定位信号,获取车辆当前位置信息;
惯性导航模块,通过陀螺和加速度计测量载体的角速率和加速度信息,经积分运算得到载体的速度和位置信息;
图像捕捉模块,采用安装于车辆前挡玻璃上方的双目摄像头采集车辆前方道路图像,并使用双目识别算法,生成地面标识和地面交通信息标的模型;
雷达模块,由六个水平激光雷达组成,其中3个设置于车辆前护栏左中右三个位置,用于提供前向270度扇区内的障碍物识别,另外3个设置于车里后护栏左中右三个位置,用于提供车辆后方180度扇区内障碍物识别。
地图存储单元所提供的地图数据为车道级安全驾驶地图数据,用于提供详细的车道信息以及危险区域数据。
数据处理单元包括定位信息处理模块、地图匹配模块和引导信息生成模块;定位信息处理模块用于将GPS数据和惯性导航数据融合处理以获取高精度GPS数据,并将其发送给地图匹配模块;地图匹配模块用于将接收到的导航地图存储单元提供的地图数据与定位信息处理模块处理得到的高精度GPS数据进行定位匹配;引导信息生成模块用于结合雷达、双目相机的监测结果以及地图匹配模块的匹配结果生成引导信息,并通过输出提醒单元进行提醒。
输出提醒单元以提示或预警方式帮助驾驶员安全行驶。
如图2所示,本发明提供一种提升导航引导安全性的方法,包括以下步骤:
步骤1:同步北斗或GPS定位模块、惯性导航模块、图像捕捉模块和雷达模块的时间参数;
步骤2:采集步骤1中所述各模块的实时数据;
步骤3:数据融合及地图匹配;
所述的数据融合及地图匹配包括:GPS数据和惯性导航数据融合以得到高精度GPS数据;车道级地图数据与雷达监测数据融合,以判断目标车道占用状态;双目摄像头采集到的前方路况图像与雷达检测数据融合,以判断前方安全距离内是否存在车辆以及是否偏离目标车道;双目摄像头采集到的前方路况图像与车道级地图数据融合,以判断车辆行进前方是否存在危险路段。
步骤4:综合处理结果输出引导信息。
所述的引导信息包括:自适应巡航控制、偏离车道警报、前车防撞预警、自动泊车辅助、车道保持、主动避撞。
地图匹配的算法思路为:
通过融合原始GPS信号数据和传感器信息,获得最优位置估算,再进行地图匹配的工作,选取相似度最大的道路作为目的匹配道路,将匹配结果作为最终结果进行显示。
地图匹配的主要计算公式如所示:
p=α·Dis+β·DiffAngle
其中p为目的道路匹配相似度的度量值,用以界定最大相似度目的匹配道路的选择,a距离权重,b为角度差权重,Dis为信号点距离道路的距离,DiffAngle为角度差。
具体算法包括以下步骤:
步骤301,定义匹配条件,所述匹配条件包括:
匹配条件1,道路距离匹配位置信号距离不超过距离阈值a;
匹配条件2,道路可通行性方向与当前实际行驶方向吻合,误差不超过阈值b;
匹配条件3,综合相似度度量值满足最低阈值c;
步骤302,以车辆当前时刻测量位置点为圆心,15米为半径作圆,如果此范围内没有路段,则认为车辆进入某一区域,转到步骤305;如果15米范围内有路段则扩大半径到60米,保存60米之内的所有路段等待筛选,转入步骤303;
步骤303,根据算法原理筛选路段,如果只有满足条件的一条最优路段,保存该路段信息,转到步骤304;如果满足不匹配条件1,则跳过此点不进行匹配。取下一个测量点,转入步骤302。
步骤304,判断不匹配条件2,3,如果满足则跳过不匹配,取下一个测量点,转入步骤302;否则垂直投影测量点到最优路段上,在垂足显示车标;取下一个测量点,转入步骤302。
步骤305,直接使用圆心作为匹配点,在地图上显示车标,此时认为车辆已不在道路上;取下一个测量点,转到步骤302。
通过本发明,可以实现以下几种场景的的安全提示:
A.变道:使用高精度地图、雷达数据,指示当前车道和左右相邻车道是否允许变道,前方多少公里可以变道,变道途中可根据雷达检测数据提示是否安全。
B.跟车:使用双目相机检测车道线,保持车道内行驶,偏离车道会预警提示。使用雷达检测前方车辆,计算相对距离和速度,保持合理的跟车距离,提示前车碰撞预警。
C.城市间快速路:使用高精度地图中危险区域数据,预警提示危险路段,结合双目相机检测结果匹配地标模型,精确提示危险车道,避免行驶到该车道发生交通事故。
D.上坡和大转弯:使用高精度地图中坡度和曲率数据,提前预警危险路段,减速慢行。在上坡和大转弯处因为路段有死角,驾驶者无法正确预估车速,通过高精度特征数据,可以计算出合理的车速,提示驾驶者不要超速行驶。特别在夜间行驶、大雾、暴雨等恶劣环境下有其重要。
说明书中未阐述的部分均为现有技术或公知常识。本实施例仅用于说明该发明,而不用于限制本发明的范围,本领域技术人员对于本发明所做的等价置换等修改均认为是落入该发明权利要求书所保护范围内。
Claims (7)
1.一种具有高安全性的车载导航系统,其特征在于:该系统包括实时数据采集单元、数据处理单元、导航地图存储单元和输出提醒单元;所述数据处理单元接收实时数据采集单元采集到的实时数据,处理后与导航地图存储单元提供的地图数据进行匹配,然后通过输出提醒单元输出引导信息;
所述实时数据采集单元包括:
北斗/GPS定位模块,用于接收卫星定位信号,获取车辆当前位置信息;
惯性导航模块,通过陀螺和加速度计测量载体的角速率和加速度信息,经积分运算得到载体的速度和位置信息;
图像捕捉模块,采用安装于车辆前挡玻璃上方的双目摄像头采集车辆前方道路图像,并使用双目识别算法,生成地面标识和地面交通信息标的模型;
雷达模块,由多个水平激光雷达组成,用于提供车辆前向后向及左右两侧的障碍物识别。
2.根据权利要求1所述的一种具有高安全性的车载导航系统,其特征在于:所述地图存储单元所提供的地图数据为车道级安全驾驶地图数据,用于提供详细的车道信息以及危险区域数据。
3.根据权利要求1所述的一种具有高安全性的车载导航系统,其特征在于:所述数据处理单元包括定位信息处理模块、地图匹配模块和引导信息生成模块;
所述定位信息处理模块用于将GPS数据和惯性导航数据融合处理以获取高精度GPS数据,并将其发送给地图匹配模块;
所述地图匹配模块用于将接收到的导航地图存储单元提供的地图数据与定位信息处理模块处理得到的高精度GPS数据进行定位匹配;
所述引导信息生成模块用于结合雷达、双目相机的监测结果以及地图匹配模块的匹配结果生成引导信息,并通过输出提醒单元进行提醒。
4.根据权利要求1所述的一种具有高安全性的车载导航系统,其特征在于:所述输出提醒单元以提示或预警方式帮助驾驶员安全行驶。
5.一种利用权利要求1-4之一所述具有高安全性的车载导航系统提升导航引导安全性的方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:
步骤1:同步北斗/GPS定位模块、惯性导航模块、图像捕捉模块和雷达模块的时间参数;
步骤2:采集步骤1中所述各模块的实时数据;
步骤3:数据融合及地图匹配;
步骤4:综合处理结果输出引导信息。
6.根据权利要求5所述的提升导航引导安全性的方法,其特征在于:步骤3中所述的数据融合及地图匹配包括:
GPS数据和惯性导航数据融合以得到高精度GPS数据;
高精度GPS数据与车道级地图数据融合,以得到车辆在地图上的真实位置;
车道级地图数据与雷达监测数据融合,以判断目标车道占用状态;
双目摄像头采集到的前方路况图像与雷达检测数据融合,以判断前方安全距离内是否存在车辆以及是否偏离目标车道;
双目摄像头采集到的前方路况图像与车道级地图数据融合,以判断车辆行进前方是否存在危险路段。
7.根据权利要求5或6所述的提升导航引导安全性的方法,其特征在于:步骤4中所述的引导信息包括:自适应巡航控制、偏离车道警报、前车防撞预警、自动泊车辅助、车道保持或/和主动避撞。
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PB01 | Publication | ||
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Application publication date: 20161214 |
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |