CN106828489A - 一种车辆行驶控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种车辆行驶控制方法及装置。所述方法包括如下步骤：步骤S1：获取道路图像，对所述道路图像进行预处理，确定在车辆随动坐标系中车道线的直线方程；步骤S2：在车辆随动坐标系中，利用车道线的直线方程，求得车辆与车道线的距离，进而确定车辆偏离车道中心线的距离；通过计算车头方向与车道中心线的夹角，确定车辆在车道上的姿态；步骤S3：根据车辆在车道上的姿态，利用专家系统做出前轮转向的决策。

Description

一种车辆行驶控制方法及装置
技术领域
本发明涉及车辆驾驶技术领域，特别是一种车辆行驶控制方法及装置。
背景技术
随着现代汽车技术的迅速发展，不论是军用还是民用车辆对智能化和自动化的要求越来越高，智能车辆必然得到大力发展，同样，对智能车辆转向控制系统的研究也会越来越多、要求也会越来越高，智能车辆转向控制系统的研究与开发也是必然趋势。智能车辆转向控制系统作为典型的机电一体化系统，涉及多方面的内容，因此智能车辆转向控制系统的研究必定促进学科间相互交流和沟通，提供交叉学科发展的机遇。其理论和实验研究成果有助于国内汽车行业的关键技术的自主开发能力的培养，并将进一步提高整车的综合性能，对未来中国车辆工业的市场竞争和健康发展无疑具有重要战略意义和深远影响。
摄像头能获取的信息容量大、路径的设置和变更简单方便、系统柔性好，并具备性价比高、算法简便、实时性强等诸多优点，在车辆转向控制分析过程中，采用专家系统，较好解决了许多复杂的问题。它具有现实应用的可能和广阔的应用前景，能成为当前智能车辆导引技术研究的主流方向和发展趋势。
智能车辆致力于提高汽车的降低事故发生率、安全性、舒适性，是目前各国重点发展的智能交通系统中一个重要组成部分，也是世界车辆工程领域研究的热点。智能车辆要实现自动驾驶，需要解决其横向控制和纵向控制两个方面的技术问题，其中横向控制是指垂直于行车速度方向上的控制，即转向控制。智能车辆的转向系统是其核心组成部分，而转向控制技术是其关键技术，因此，开发能够自动判断并完成一定大小和方向转向角的转向控制器对智能车辆研究具有重要的意义。所研发的转向控制器能够自动识别汽车运行环境和汽车的运行状态，主动地采取转向动作，以实现规避、转弯等操作并保持汽车的运动稳定性，从而大幅度地减少事故发生和提高行车效率。
发明内容
本发明目的是提出一种车辆行驶控制方法。该方法可以从摄像头采集图像中提取车道线参数，并且根据车辆模型，获取车辆在车道线的姿态。在决策阶段，本发明通过建立专家系统，再跟据车辆的姿态即可以决策出车辆前轮的行为。
本发明提出的一种车辆行驶控制方法，包括如下步骤：
步骤S1：获取道路图像，对所述道路图像进行预处理，确定在车辆随动坐标系中车道线的直线方程；
步骤S2：在车辆随动坐标系中，利用车道线的直线方程，求得车辆与车道线的距离，进而确定车辆偏离车道中心线的距离；通过计算车头方向与车道中心线的夹角，确定车辆在车道上的姿态；
步骤S3：根据车辆在车道上的姿态，利用专家系统做出前轮转向的决策。
其中，所述确定在车辆随动坐标系中车道线的直线方程包括如下步骤：
步骤S111：通过canny算法获取道路图像的边缘；
步骤S112：根据边缘，通过Hough Line变换确定备选车道线的直线方程；
步骤S113：对所述备选车道线的直线方程进行筛选与聚类，得到每条车道线对应的稳定的直线方程，然后由单应变换，最终得到在车辆随动坐标系内车道线的直线方程。
其中，所述步骤S2包括如下步骤：
步骤S211：通过车道线的直线方程，求出左右两车道线与车辆的距离，然后根据所述左右两车道线与车辆的距离求出车辆与车道中心线的距离，从而判断出车辆偏离哪一条车道线；
步骤S221：通过计算车辆与车道线的夹角，进而推算出与车道中心线的夹角，得出车辆的姿态。
其中，所述步骤S3包括：
步骤S311：建立专家系统；
步骤S312：将车辆的姿态输入所建立的专家系统，专家系统根据车辆的姿态对车辆转向做出判断，最终对车辆的前轮转向做出决策。
其中，所述专家系统包括多条车辆驾驶的逻辑规则。
其中，所述车辆驾驶的逻辑规则包括：
如果车辆偏向左边车道线，则调整车辆的状态，使其向右边靠拢；
如果车辆偏向右边车道线，则调整使其向左边行驶；
如果临近左边或右边车道线，则将制止车辆的行驶，以免车辆冲出车道。
本发明还提出了一种车辆行驶控制装置，包括：
直线方程确定模块，用于获取道路图像，对所述道路图像进行预处理，确定在车辆随动坐标系中车道线的直线方程；
距离和姿态确定模块，用于在车辆随动坐标系中，利用车道线的直线方程，求得车辆与车道线的距离，进而确定车辆偏离车道中心线的距离；通过计算车头方向与车道中心线的夹角，确定车辆在车道上的姿态；
决策模块，用于根据车辆在车道上的姿态，利用专家系统做出前轮转向的决策。
其中，所述直线方程确定模块包括：
边缘获取子模块，用于通过canny算法获取道路图像的边缘；
车道线确定子模块，用于根据边缘，通过Hough Line变换确定备选车道线的直线方程；
筛选子模块，用于对所述备选车道线的直线方程进行筛选与聚类，得到每条车道线对应的稳定的直线方程，然后由单应变换，最终得到在车辆随动坐标系内车道线的直线方程。
其中，所述距离和姿态确定模块包括：
距离计算子模块，用于通过车道线的直线方程，求出左右两车道线与车辆的距离，然后根据所述左右两车道线与车辆的距离求出车辆与车道中心线的距离，从而判断出车辆偏离哪一条车道线；
姿态获取子模块，用于通过计算车辆与车道线的夹角，进而推算出与车道中心线的夹角，得出车辆的姿态。
其中，所述决策模块包括：
建立子模块，用于建立专家系统；
决策子模块，用于将车辆的姿态输入所建立的专家系统，专家系统根据车辆的姿态对车辆转向做出判断，最终对车辆的前轮转向做出决策。
附图说明
图1为本发明中车辆行驶控制方法的整体流程图；
图2为本发明中车辆行驶控制方法的车道线直线方程获取流程图；
图3为本发明中车辆行驶控制方法的车辆姿态确定流程图；
图4为本发明中车辆行驶控制方法的前轮行为决策流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明是一种车辆转向方法。本发明可以从摄像头中获取道路图像并对其进行预处理，获取道路的参数，通过获取的参数便可得到道路的直线方程，用以确定车辆的姿态。本发明通过专家系统，根据车辆的姿态，对车辆的前轮行为做出正确的决策。该方法简单易行，并且效率高。
本发明包含个三个处理过程，依次为获取车道线的参数、确定车辆姿态、车辆行为决策。如图1示出车辆控制方法包括：
步骤S1：获取道路图像，并对所获取的道路图像进行预处理，由Hough Line变换确定在图像坐标系中车道线的直线方程，经过筛选和聚类，并利用单应变换得到车道线在车辆随动坐标系中的直线方程；
步骤S2：在车辆随动坐标系中，利用道路的直线方程，求得车辆与两道路边线(两直线)的距离，进而确定车辆偏离车道中心线的具体距离；通过计算车头方向与道路中心线的夹角，最终将可确定车辆在道路上的具体姿态。
步骤S3：根据车辆的姿态，利用专家系统做出前轮转向的决策。其中专家系统需要事先建立完成，由已知的车辆驾驶的逻辑规则构成。
如果车辆偏向左边车道线，则通过专家系统，调整车辆的状态，使其向右边靠拢；
如果车辆偏向右边车道线，则调整使其向左边行驶；
如果临近左边或右边车道线，则将制止车辆的行驶，以免脱离车道线。其中，如图2所示，车道线方程获取步骤如下：
步骤S111：从摄像头获取图像，首先将图像转换到灰度颜色空间，然后用高斯模糊对图像进行光滑去噪处理，通过canny算法获取道路的边缘；
步骤S112：根据边缘，通过Hough Line变换确定车道线的直线方程(每条车道线会产生多条直线)；
步骤S113：对直线进行筛选与聚类，得到两条车道线对应的稳定的直线方程，然后由单应变换，最终得到在车辆随动坐标系(比如规定车头方向为y轴，车辆右侧为x轴)内车道线的直线方程。图2为该方法的流程图。
在确定车辆姿态阶段，处理流程如图3所示，包括：
步骤S211：通过车道线的直线方程，便可求出左右车道线与车辆的距离d1、d2，然后得到车辆距车道中心线的距离d＝(d1-d2)/2。如果该距离小于零，则说明目前车辆偏左行驶，反之偏右行驶；
步骤S212：通过计算车头方向(比如上述y轴)与两车道线的夹角θ1、θ2的算术平均值θ，即为车辆在车道上同车道中心线的夹角。该角度θ和车辆距车道中心线的距离d共同决定了车辆在车道上的具体姿态。
如图4所示为车辆前轮行为决策整个流程，包括：
步骤S311：首先建立专家系统。专家系统是由一系列的车辆驾驶的逻辑规则构成的，比如：
如果车辆偏向左边车道线，则调整车辆的状态，使其向右边靠拢；
如果车辆偏向右边车道线，则调整使其向左边行驶；
如果临近左边或右边车道线，则将制止车辆的行驶，以免车辆冲出车道。
步骤S312：将车辆当前的姿态输入所建立的专家系统；
步骤S313：专家系统根据当前车辆的姿态对车辆转向做出判断，最终对车辆的前轮行为做出决策。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车辆行驶控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：获取道路图像，对所述道路图像进行预处理，确定在车辆随动坐标系中车道线的直线方程；
步骤S2：在车辆随动坐标系中，利用车道线的直线方程，求得车辆与车道线的距离，进而确定车辆偏离车道中心线的距离；通过计算车头方向与车道中心线的夹角，确定车辆在车道上的姿态；
步骤S3：根据车辆在车道上的姿态，利用专家系统做出前轮转向的决策。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定在车辆随动坐标系中车道线的直线方程包括如下步骤：
步骤S111：通过canny算法获取道路图像的边缘；
步骤S112：根据边缘，通过Hough Line变换确定备选车道线的直线方程；
步骤S113：对所述备选车道线的直线方程进行筛选与聚类，得到每条车道线对应的稳定的直线方程，然后由单应变换，最终得到在车辆随动坐标系内车道线的直线方程。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2包括如下步骤：
步骤S211：通过车道线的直线方程，求出左右两车道线与车辆的距离，然后根据所述左右两车道线与车辆的距离求出车辆与车道中心线的距离，从而判断出车辆偏离哪一条车道线；
步骤S221：通过计算车辆与车道线的夹角，进而推算出与车道中心线的夹角，得出车辆的姿态。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
步骤S311：建立专家系统；
步骤S312：将车辆的姿态输入所建立的专家系统，专家系统根据车辆的姿态对车辆转向做出判断，最终对车辆的前轮转向做出决策。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述专家系统包括多条车辆驾驶的逻辑规则。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述车辆驾驶的逻辑规则包括：
如果车辆偏向左边车道线，则调整车辆的状态，使其向右边靠拢；
如果车辆偏向右边车道线，则调整使其向左边行驶；
如果临近左边或右边车道线，则将制止车辆的行驶，以免车辆冲出车道。
7.一种车辆行驶控制装置，其特征在于，包括：
直线方程确定模块，用于获取道路图像，对所述道路图像进行预处理，确定在车辆随动坐标系中车道线的直线方程；
距离和姿态确定模块，用于在车辆随动坐标系中，利用车道线的直线方程，求得车辆与车道线的距离，进而确定车辆偏离车道中心线的距离；通过计算车头方向与车道中心线的夹角，确定车辆在车道上的姿态；
决策模块，用于根据车辆在车道上的姿态，利用专家系统做出前轮转向的决策。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述直线方程确定模块包括：
边缘获取子模块，用于通过canny算法获取道路图像的边缘；
车道线确定子模块，用于根据边缘，通过Hough Line变换确定备选车道线的直线方程；
筛选子模块，用于对所述备选车道线的直线方程进行筛选与聚类，得到每条车道线对应的稳定的直线方程，然后由单应变换，最终得到在车辆随动坐标系内车道线的直线方程。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述距离和姿态确定模块包括：
距离计算子模块，用于通过车道线的直线方程，求出左右两车道线与车辆的距离，然后根据所述左右两车道线与车辆的距离求出车辆与车道中心线的距离，从而判断出车辆偏离哪一条车道线；
姿态获取子模块，用于通过计算车辆与车道线的夹角，进而推算出与车道中心线的夹角，得出车辆的姿态。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述决策模块包括：
建立子模块，用于建立专家系统；
决策子模块，用于将车辆的姿态输入所建立的专家系统，专家系统根据车辆的姿态对车辆转向做出判断，最终对车辆的前轮转向做出决策。
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