CN107914600B - 道路标线坐标自动采集设备、采集控制方法及控制装置 - Google Patents

Abstract

一种道路标线坐标自动采集设备、采集控制方法及控制装置，其中道路标线坐标自动采集控制方法包括：在采集车行驶过程中，当所述采集车即将偏离道路标线时，发送转向指令，用于控制所述采集车上的转向电机工作使所述采集车进行转向；在所述采集车上的GPS天线与所述道路标线重合时，输出触发指令，用于触发采集带路标线坐标。本发明的方案能够实现对道路标线坐标更加快捷、准确地采集。

Description

道路标线坐标自动采集设备、采集控制方法及控制装置

技术领域

本发明涉及汽车安全领域，具体涉及一种道路标线坐标自动采集设备、采集控制方法及控制装置。

背景技术

采集车道偏离预警系统(Lane Departure Warning System，简称LDWS)，是一种汽车主动安全系统，该系统能够在汽车即将偏离采集车道行驶时，通过报警的方式提醒驾驶员，从而辅助驾驶员回归正常采集车道，从而减少汽车因采集车道偏离而发生交通事故。

采集车道偏离预警系统在开发和验收过程中均需要对系统的性能进行测试、验证。测试验证过程为：(1)需要采集道路标线的坐标点信息；(2)根据采集的坐标信息、生成实验区域采集车道线的地图；(3)在测试过程中，采集汽车行驶轨迹的坐标信息；(4)通过汽车行驶轨迹的坐标信息与采集车道线的地图，得到汽车相对采集车道线的偏移量，进而判断汽车是否偏离出采集车道线，同时对系统的性能进行评价。

因此，道路标线的坐标信息采集是采集车道偏离预警系统测试验证过程的第一个步骤，标线坐标信息的准确性直接影响后续测试验证过程的效果优劣。

目前，道路标线坐标信息采用人工采集的方式获取，坐标信息采集设备的基础平台是一个小推采集车式的采集车，采集车上安装了一个GPS(Global Positioning System，全球定位系统)接收机。试验人员沿着道路标线推动采集车，并在GPS天线在道路上的垂点与道路标线重合的时候记录下GPS坐标信息，直至需要的道路标线采集完为止。

上述人工采集的方式的缺点在于，一方面，人工采集的效率较低，另一方面，在人工控制时，采集车与道路标线重合的精度较低，因此采集数据的精确度较低。

发明内容

本发明解决的问题是现有人工采集道路标线坐标信息的方式，采集效率较低、采集数据的精确度较低。

为解决上述问题，本发明提供一种道路标线坐标自动采集控制方法，包括：在采集车行驶过程中，当所述采集车即将偏离道路标线时，发送转向指令，用于控制所述采集车上的转向电机工作使所述采集车进行转向；在所述采集车上的GPS天线与所述道路标线重合时，输出触发指令，用于触发采集带路标线坐标；当所述采集车上的GPS天线相对于所述道路标线的偏移距离大于或等于设定距离、和/或所述采集车的纵轴与所述道路标线之间的夹角大于或等于设定角度时，认定所述采集车即将偏离所述道路标线；当所述偏移距离小于所述设定距离、且所述夹角小于所述设定角度时，认定所述GPS天线与所述道路标线重合；所述偏移距离为所述GPS天线与所述道路标线沿道路宽度方向的距离，所述夹角为所述采集车的纵轴与所述道路标线之间的夹角。

可选的，还包括：确定所述偏移距离、所述夹角，所述确定所述偏移距离、所述夹角包括：利用所述采集车上的光电传感器识别所述道路标线的图像信息；建立坐标系，确定所述光电传感器在所述坐标系中的坐标，根据所述光电传感器的坐标，确定所述图像信息在所述坐标系中的曲线方程；根据所述曲线方程计算得到所述偏移距离、所述夹角。

可选的，在所述发送转向指令之前，还包括：根据所述偏移距离、所述夹角，计算所述采集车的转向角，所述转向指令包含所述转向角信息。

可选的，所述转向角的计算公式为：α＝K1×ΔΡ+K2×Ψ；其中，α为所述采集车进行转向需要的转向角，ΔΡ为所述偏移距离，Ψ为所述夹角，K1、K2为常量。

可选的，还包括：在所述采集车的当前速度与设定速度的差值达到设定差值时，发送调速指令，所述调速指令用于调节所述采集车的速度，使得所述差值在所述设定差值范围内；所述设定速度为所述采集车的规定行驶速度。

可选的，所述在所述采集车的当前速度与设定速度的差值达到设定差值时，生成调速指令包括：获取所述采集车的当前速度；计算所述当前速度与设定速度之间的差值；判断所述差值是否达到所述设定差值；比较所述当前速度与所述设定速度的大小；在所述差值达到所述设定差值、且所述当前速度大于所述设定速度时，生成减速指令，用于降低所述采集车的速度；在所述差值达到所述设定差值、且所述当前速度小于所述设定速度时，生成加速指令，用于提高所述采集车的速度。

可选的，还包括：在接收到所述触发指令时，记录采集车的当前GPS坐标信息。

可选的，还包括：将记录的所述当前GPS坐标信息转换为道路标线坐标，所述道路标线坐标为二维坐标或三维坐标。

可选的，在所述采集车开始行驶前，还包括：发出启动指令，用于控制采集车的驱动电机开始工作以驱动所述采集车行驶。

可选的，在所述采集车完成行驶后，还包括：发出制动指令，用于控制采集车的驱动电机停止工作以对所述采集车进行制动。

本发明还提供一种道路标线坐标自动采集控制装置，包括：转向控制单元，用于在采集车行驶过程中，当所述采集车即将偏离道路标线时，发送转向指令，用于控制所述采集车上的转向电机工作使所述采集车进行转向；触发指令单元，用于在所述采集车上的GPS天线与所述道路标线重合时，输出触发指令，用于触发采集带路标线坐标；当所述采集车上的GPS天线相对于所述道路标线的偏移距离大于或等于设定距离、和/或所述采集车的纵轴与所述道路标线之间的夹角大于或等于设定角度时，认定所述采集车即将偏离所述道路标线；当所述偏移距离小于所述设定距离、且所述夹角小于所述设定角度时，认定所述GPS天线与所述道路标线重合；所述偏移距离为所述GPS天线与所述道路标线沿道路宽度方向的距离，所述夹角为所述采集车的纵轴与所述道路标线之间的夹角。

可选的，还包括确定单元，用于确定所述偏移距离、所述夹角，所述确定单元包括：光电传感器，用于识别所述道路标线的图像信息；矢量转化模块，用于建立坐标系，确定所述光电传感器在所述坐标系中的坐标，根据所述光电传感器的坐标，确定所述图像信息在所述坐标系中的曲线方程；计算模块，用于根据所述矢量转化模块得到的所述曲线方程计算得到所述偏移距离、所述夹角。

可选的，还包括：判断单元，用于判断所述确定单元确定的所述偏移距离是否小于所述设定距离、得到第一判断结果，所述夹角是否小于所述设定角度、得到第二判断结果；所述转向控制单元用于在所述第一判断结果和/或所述第二判断结果为否时，输出所述转向指令；所述触发指令单元用于在所述第一判断结果、所述第二判断结果均为是时，输出所述触发指令。

可选的，所述转向控制单元包括：转向角计算模块，用于在所述发送转向指令之前，根据所述偏移距离、所述夹角，计算所述采集车的转向角；转向指令模块，用于根据所述转向角计算模块计算得到的转向角，发送转向指令，所述转向指令包含所述转向角信息。

可选的，所述转向角计算模块的计算公式为：α＝K1×ΔΡ+K2×Ψ；其中，α为所述采集车进行转向需要的转向角，ΔΡ为所述偏移距离，Ψ为所述夹角，K1、K2为常量。

可选的，还包括：调速控制单元，用于在所述采集车的当前速度与设定速度的差值达到设定差值时，生成调速指令，所述调速指令用于调节所述采集车的速度，使得所述差值在所述设定差值范围内；所述设定速度为所述采集车的规定行驶速度。

可选的，所述调速控制单元包括：速度获取模块，用于获取所述采集车的当前速度；速差判断模块，用于计算所述当前速度与设定速度的差值，判断所述差值是否达到所述设定差值，比较所述当前速度与所述设定速度的大小；调速指令模块，用于在所述差值达到所述设定差值、且所述当前速度大于所述设定速度时，生成减速指令，用于降低所述采集车的速度；并用于在所述差值达到所述设定差值、且所述当前速度小于所述设定速度时，生成加速指令，用于提高所述采集车的速度。

可选的，还包括：接收单元，用于接收所述触发指令；记录单元，用于记录采集车的当前GPS坐标信息。

可选的，还包括：转换单元，用于将记录的所述当前GPS坐标信息转换为道路标线坐标，所述道路标线坐标为二维坐标或三维坐标。

可选的，还包括：启动开关，用于在所述采集车开始行驶前，发出启动指令，用于控制采集车的驱动电机开始工作以驱动所述采集车行驶。

可选的，还包括：制动开关，用于在所述采集车完成行驶后，发出制动指令，用于控制采集车的驱动电机停止工作以对所述采集车进行制动。

本发明还提供一种道路标线坐标自动采集设备，包括：采集车；位于所述采集车上的GPS定位装置，所述GPS定位装置包括GPS天线；上述任一所述的道路标线坐标自动采集控制装置；驱动电机，用于驱动所述采集车行驶；转向电机，用于获取所述转向控制单元发送的转向指令，根据所述转向指令调节所述采集车进行转向。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

在采集车行驶过程中，通过对采集车上的GPS天线与道路标线之间的偏移距离与设定距离的比较、以及对采集车的纵轴与道路标线之间的夹角与设定角度的比较，在偏移距离大于或等于设定距离，和/或夹角小于设定角度时，发出转向指令，控制采集车进行转向、以修正偏移距离、夹角，实现采集车自动沿道路标线行驶而不会偏离道路标线，相比于人工推动采集车的方式，精确度更高；

在偏移距离小于设定距离、且夹角小于设定角度时，输出触发指令、以触发对道路标线坐标的采集，相比于人工进行采集时采用人工识别GPS天线与道路标线是否重合并手动输出触发指令的方式，采集效率更高，精确度更高。

附图说明

图1是本发明实施例的控制采集车自动循迹的方法的原理图；

图2是本发明实施例的控制采集车自动循迹的方法中对采集车进行转向控制的原理图；

图3是本发明实施例的控制采集车自动循迹的方法中对采集车进行调速控制的原理图；

图4是本发明实施例的控制采集车自动循迹的装置的模块结构图；

图5是本发明实施例的道路标线坐标自动采集设备的立体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

(一)本发明实施例提供一种控制采集车自动循迹的方法，包括：

在采集车行驶过程中，当所述采集车偏离道路标线时，发送转向指令，用于控制所述采集车上的转向电机工作使所述采集车进行转向；

在所述采集车上的GPS天线与所述道路标线重合时，输出触发指令，用于触发采集带路标线坐标。

为了使得采集车沿道路标线循迹行驶，必须保证GPS天线相对于道路标线的偏移距离在设定距离范围内，采集车的纵轴与道路标线之间的夹角在设定角度范围内。偏移距离和夹角只要有一个不为零，则表示采集车即将偏离道路标线。因此，在偏移距离和夹角中，只要其中之一不为零，都需要对采集车进行转向控制，以避免采集车偏离道路标线。

因此，认定“所述采集车即将偏离所述道路标线”的依据为：所述采集车上的GPS天线相对于所述道路标线的偏移距离大于或等于设定距离、和/或所述采集车的纵轴与所述道路标线之间的夹角大于或等于设定角度。

认定“所述采集车上的GPS天线与所述道路标线重合”的依据为：所述偏移距离小于所述设定距离、且所述夹角小于所述设定角度。

所述偏移距离为GPS天线与道路标线沿道路宽度方向的距离，所述夹角为采集车的纵轴与道路标线之间的夹角。

其中，沿采集车的行驶方向，纵轴的延伸方向即采集车的前后方向，相应的，横轴的延伸方向即采集车的左右方向。本实施例中的道路标线指的是划设于地面上的、用于规定采集车在正常行驶时的行驶路线和行驶方向的标线，不包括停车位、禁停黄线区、通道线、导流带、导向箭头、人行横道等标线。

由此可见，在采集车行驶过程中，在GPS天线相对于道路标线的偏移距离大于或等于设定距离、和/或采集车的纵轴与道路标线之间的夹角大于或等于设定角度时，发送转向指令，通过转向控制保证采集车沿道路标线进行行驶，不需要人工控制采集车的方向，精确度更好，效率更高。通过对采集车上的GPS天线与道路标线之间的偏移距离与设定距离的比较、以及对采集车的纵轴与道路标线之间的夹角与设定角度的比较，在偏移距离小于设定距离、且夹角小于设定角度时，自动输出触发指令，相比于人工触发的方式，采集效率更高；同时，相比于人工进行采集时采用人工识别GPS天线与道路标线是否重合的方式、精确度更高。

其中，采集车的纵轴可以是沿采集车纵向方向的任意一条纵向轴线，优选为GPS天线在路面上的垂点所在的纵向轴线，定义为第一纵向轴线，此时定义设定距离为第一设定距离。如果纵轴选取为第一纵向轴线之外的其他纵向轴线，定义为第二纵向轴线，此时的设定距离定义为第二设定距离，第二设定距离需要在第一设定距离的基础上作加减。具体加减方式为：如果第二纵向轴线与道路标线分别位于第一纵向轴线的两侧，则设定距离应当为第一设定距离与第二纵向轴线与第一纵向轴线之间的间距之和；反之，如果第二纵向轴线与道路标线位于第一纵向轴线的同侧，则设定距离应当为第一设定距离与第二纵向轴线与第一纵向轴线之间的间距之差。

在输出触发指令之前，还包括：确定采集车上的GPS天线相对于道路标线的偏移距离、确定采集车在纵轴与道路标线之间的夹角。

参照图1所示，图1本实施例的方法原理如下，首先执行第一步1，启动采集车开始行驶；然后执行第二步2，确定采集车上的GPS天线相对于道路标线的偏移距离、确定采集车在纵轴与道路标线之间的夹角；接着执行第三步3，判断在第二步2中确定的偏移距离是否小于设定距离、同时判断在第二步2中确定的夹角是否小于设定角度；当第三步3中的判断结果均为是时，执行第四步4，输出触发指令，用于触发采集道路标线坐标；当第三步的判断结果为否时，执行第五步5，发送转向指令，以控制所述采集车进行转向。

其中，第四步4和第五步5分别为根据第三步3的判断结果所作的两个不同的动作，彼此之间没有时序关系。

本实施例的方法还包括：当在接收到所述触发指令时，记录采集车的当前GPS坐标信息。

其中，GPS坐标信息可以通过安装在采集车上的GPS定位装置来获取，GPS定位装置输出的GPS坐标信息一般为三维坐标信息，包括经度信息、纬度信息和海拔信息。

进一步，还包括：将记录的当前GPS坐标信息转换为道路标线坐标。例如将三维的GPS坐标转换为二维的坐标，并将二维的坐标作为道路标线坐标，并通过二维平面模型体现出来；或者，也可以直接将三维的GPS坐标直接作为道路标线坐标，并通过三维立体模型体现出来。

转换的方式为本领域技术人员熟知，在此不再赘述。

参照图2所示，本实施例中，确定偏移距离、夹角包括以下步骤：

步骤S1：利用采集车上的光电传感器识别道路标线的图像信息；

步骤S2：建立坐标系，确定所述光电传感器在所述坐标系中的坐标，根据所述光电传感器的坐标，确定所述图像信息在所述坐标系中的曲线方程；

步骤S3：根据曲线方程计算得到偏移距离、夹角。

其中，步骤S1、步骤S2的“建立坐标系，确定所述光电传感器在所述坐标系中的坐标，根据所述光电传感器的坐标”之间没有时序关系。

下面对步骤S1～步骤S3进行详细阐述。

步骤S1：利用采集车上的光电传感器识别道路标线的图像信息。

其中，光电传感器可以是红外线传感器、摄像头、激光传感器、雷达传感器等，根据道路标线与道路路面的颜色不同，光电传感器可以通过识别颜色的方式，来识别道路标线，得到道路标线的图像信息。

步骤S2：建立坐标系，确定所述光电传感器在所述坐标系中的坐标，根据所述光电传感器的坐标，确定所述图像信息在所述坐标系中的曲线方程。

其中，为了确定所述光电传感器在所述坐标系中的坐标，一般预先存储光电传感器在采集车上的位置信息，以及光电传感器的感应头相对于采集车纵轴的偏转角度。其中，光电传感器在采集车上的位置信息包括光电传感器在采集车上的纵向位置信息(沿采集车纵轴方向的位置)、横向位置信息(沿采集车横轴方向的位置)以及高度位置信息，光电传感器的感应头相对于采集车纵轴的偏转角度即光电传感器的感应头朝向的方向与采集车的纵轴之间的角度。

在步骤S1中，光电传感器识别的道路标线是图像信息，此时道路标线的图像信息为标量，不能体现道路标线与采集车之间的位置关系。为了将道路标线的图像信息转化为能够体现与采集车之间位置关系的矢量信息，可以引入三维坐标参照系(或者二维坐标参照系)，三维坐标参照系的X轴为采集车的通过GPS天线在路面的垂点的横轴，Y轴为采集车的通过GPS天线在路面的垂点的纵轴，Z轴为采集车GPS天线到路面的垂线，GPS天线在路面的垂点为坐标原点。

在引入坐标参照系后，可以根据存储的光电传感器在采集车上的位置信息来确定光电传感器在三维坐标参照系中的三维坐标。光电传感器相对于采集车纵轴的角度即识别的道路坐标的图像信息在三维坐标系中相对于Y轴的偏转角。由此，道路标线的图像信息转化为能够体现与采集车之间位置关系的矢量信息。

然后，结合三维坐标和角度对识别的道路标线进行处理，得到道路标线相对于采集车的曲线方程。

在将道路标线的图像信息转化为能够体现与采集车之间位置关系的矢量信息后，可以通过运算，将得到道路标线相对于坐标参照系的方程，即道路标线相对于采集车的曲线方程。

步骤S3：根据曲线方程计算得到偏移距离、夹角。

根据曲线方程，可以得到曲线方程的方程曲线与X轴的交点，该交点与坐标原点的距离即为采集车上的GPS天线相对于道路标线的偏移距离，方程曲线在该交点的斜率即为采集车的纵轴与道路标线之间的夹角。

为了实现对采集车的转向控制，在发送转向指令之前，还包括：根据偏移距离、夹角，计算采集车的转向角，该转向角即采集车上转向轮的转动角度。转向指令包含转向角信息，该转向角信息包括转向角的大小、以及转向角的方向。

其中，偏移距离越大、需要的转向角越大，偏移距离和纠正偏移距离所需要的转向角之间呈现线性关系；夹角越大，需要的转向角越大，夹角和纠正夹角需要的转向角之间也呈现线性关系。

因此，本实施例设置转向角的计算公式为：α＝K1×ΔΡ+K2×Ψ；该计算公式中，α为采集车进行转向需要的转向角，ΔΡ为偏移距离，Ψ为夹角，K1、K2为常量。

从该计算公式中可以看出，当偏移距离ΔΡ＝0、且夹角Ψ＝0时，转向角α＝0，此时采集车处于理想的循迹行驶的状态。当偏移距离ΔΡ≠0、且夹角Ψ≠0时，转向角α≠0，此时采集车已经偏离理想的循迹行驶的状态，需要进行转向控制，而转向控制需要的转向角即该计算公式中得到的α的值。

其中，转向指令将输出至采集车上的转向电机，并由转向电机和由转向电机驱动的转向轮来执行转向动作。

进一步，本实施例的控制采集车自动循迹的方法还包括：在采集车的当前速度与设定速度的差值达到设定差值时，发送调速指令，调速指令用于调节采集车的速度，使得差值在设定差值范围内。

如果采集车的速度过慢，将增加采集时间，降低采集效率；如果采集车的速度过快，则采集车有可能由于转向电机和转向轮响应不及时，导致无法有效根据转向指令执行转向动作，导致偏离道路标线。

参照图3，在采集车的当前速度与设定速度的差值达到设定差值时，生成调速指令包括：

步骤S101：获取采集车的当前速度，其中可以通过车速传感器来获取采集车的当前速度；

步骤S102：计算当前速度与设定速度之间的差值；

步骤S103：判断差值是否达到设定差值；

步骤S104：比较当前速度与设定速度的大小；

步骤S105：在差值达到设定差值、且当前速度大于设定速度时，生成减速指令，用于降低采集车的速度；在差值达到设定差值、且当前速度小于设定速度时，生成加速指令，用于提高采集车的速度。

其中，采集车上设有驱动电机、以及由驱动电机驱动的驱动轮，用于驱动采集车行驶，驱动电机用于接收步骤S104中的减速或加速的调速指令，驱动电机根据调速指令来调整其转速，从而实现采集车加速或者减速的目的。

本实施例的控制采集车自动循迹的方法还包括：在所述采集车开始循迹行驶前，发出启动指令，以驱动采集车行驶。在所述采集车完成循迹行驶后，发出制动指令，以对采集车进行制动。

其中，采集车中设有用于向驱动电机和转向电机供电的电源，启动指令用于控制驱动电机与电源接通，驱动电机开始运转，从而驱动采集车行驶。制动指令用于控制驱动电机与电源断开，驱动电机逐渐停止运转，从而使得采集车停止。

(二)本发明实施例还提供一种控制采集车自动循迹的装置，如图4，该控制装置包括：

转向控制单元40，用于在采集车行驶过程中，当所述采集车即将偏离道路标线时，发送转向指令，用于控制所述采集车上的转向电机工作使所述采集车进行转向；

触发指令单元30，用于在所述采集车上的GPS天线与所述道路标线重合时，输出触发指令，用于触发采集带路标线坐标.

其中，“认定所述采集车即将偏离所述道路标线”的依据为：所述采集车上的GPS天线相对于所述道路标线的偏移距离大于或等于设定距离、和/或所述采集车的纵轴与所述道路标线之间的夹角大于或等于设定角度。

“认定所述GPS天线与所述道路标线重合”的依据为：所述偏移距离小于所述设定距离、且所述夹角小于所述设定角度。

本实施例所称的所述偏移距离为所述GPS天线与所述道路标线沿道路宽度方向的距离，所述夹角为所述采集车的纵轴与所述道路标线之间的夹角。

进一步，本实施例的装置还包括：

接收单元111，用于接收到触发指令；

记录单元112，用于记录采集车的当前GPS坐标信息。

GPS坐标信息由GPS定位装置来获取，GPS定位装置输出的GPS坐标信息一般为三维坐标信息，包括经度、纬度和海拔。

为了将三维的GPS坐标信息转化为需要的二维的平面坐标信息或者三维坐标信息，坐标采集装置还可以包括：转换单元113，用于将记录的当前GPS坐标信息转换为道路标线坐标。

参照图4所示，本实施例的控制采集车自动循迹的装置还包括：

确定单元10，用于确定采集车上的GPS天线相对于道路标线的偏移距离、确定采集车与道路标线之间的夹角；

判断单元20，用于判断偏移距离是否小于设定距离、得到第一判断结果，夹角是否小于设定角度、得到第二判断结果；

所述触发指令单元30用于在判断单元20的第一判断结果、第二判断结果均为是时，输出触发指令；

所述转向控制单元40在所述判断单元20的第一判断结果和/或第二判断结果为否，即第一判断结果、第二判断结果的一个为否或者两个均为否时，输出转向指令。

其中，确定单元10包括：

光电传感器11，用于识别道路标线的图像信息，光电传感器可以是红外线传感器、摄像头、激光传感器、雷达传感器等，根据道路标线与道路路面的颜色不同，光电传感器可以通过识别颜色的方式，来识别道路标线，得到道路标线的图像信息；

矢量转化模块12，用于建立坐标系，确定所述光电传感器在所述坐标系中的坐标，根据所述光电传感器的坐标，确定光电传感器11识别的所述图像信息在所述坐标系中的曲线方程，从而将图像信息转化为矢量信息；

计算模块13，用于根据矢量转化模块12得到的曲线方程计算得到偏移距离、夹角。

其中，矢量转化模块12、计算模块13可以集成在图像处理器中，由图像处理器来完成这两个模块的功能。

具体地，转向控制单元40包括：

转向角计算模块41，用于根据确定模块10中计算得到的偏移距离、夹角，计算采集车的转向角；

转向指令模块42，用于根据转向角计算模块41计算得到的转向角，发送转向指令，转向指令包含转向角信息，即转向角的大小和方向。

在采集车行驶时，如果采集车与道路标线之间存在偏移距离，说明采集车有可能不在道路标线上，若照此趋势继续行驶，采集车有可能会偏离道路标线，因此，需要对采集车进行转向控制，通过一定的转向角来减小甚至消除该偏移距离。同样的，如果采集车的纵轴与道路标线之间存在夹角，说明采集车的行驶方向与道路标线的方向不一致，若照此趋势继续行驶，采集车有可能会偏离道路标线。因此，当存在偏移距离、夹角中的一个或者两个时，都需要对采集车进行转向控制，通过一定的转向角来减小甚至消除该偏移距离和夹角。

其中，偏移距离越大、需要的转向角越大，偏移距离和纠正偏移距离所需要的转向角之间呈现线性关系；夹角越大，需要的转向角越大，夹角和纠正夹角需要的转向角之间也呈现线性关系。

因此，本实施例设置转向角计算模块41的计算公式为：α＝K1×ΔΡ+K2×Ψ；该计算公式中，α为采集车进行转向需要的转向角，ΔΡ为偏移距离，Ψ为夹角，K1、K2为常量。

从该计算公式中可以看出，当偏移距离ΔΡ＝0、且夹角Ψ＝0时，转向角α＝0，此时采集车处于理想的循迹行驶的状态。当偏移距离ΔΡ≠0、且夹角Ψ≠0时，转向角α≠0，此时采集车已经偏离理想的循迹行驶的状态，需要进行转向控制，而转向控制需要的转向角即该计算公式中得到的α的值。

本实施例的控制采集车自动循迹的装置还包括：

调速控制单元50，用于在采集车的当前速度与设定速度的差值达到设定差值时，生成调速指令，调速指令用于调节采集车的速度，使得差值在设定差值范围内。

具体地，调速控制单元50包括：

速度获取模块51，用于获取采集车的当前速度，速度获取模块51可以是能够通过检测直接得到采集车的速度的检测元件，例如速度传感器，或者也可以通过与检测元件连接、间接地获取检测元件的采集数据；

速差判断模块52，用于计算速度获取模块51获取到的当前速度与设定速度的差值，判断差值是否达到设定差值，比较当前速度与设定速度的大小；

调速指令模块53，用于在速差判断模块52计算得到的差值达到设定差值、且当前速度大于设定速度时，生成减速指令，用于降低采集车的速度；并用于在速差判断模块52计算的得到的差值达到设定差值、且当前速度小于设定速度时，生成加速指令，用于提高采集车的速度。

需要注意，本实施所称“获取”，可以是主动获取，也可以是被动接收。

本实施例的控制采集车自动循迹的装置还包括：

启动开关60，用于在所述采集车开始所述循迹行驶前，发出启动指令，以驱动采集车行驶。启动开关60触发时，将驱动电机和电源接通。

停止开关70，用于在所述采集车完成所述循迹行驶后，发出制动指令，以对采集车进行制动。停止开关70触发时，驱动电机和电源断开。

其中，启动开关、停止开关可以是设置在控制采集车自动循迹的装置上或者设置在采集车其他位置的开关，例如按钮、旋钮等，也可以是遥控开关。启动开关、停止开关也可以集成为一个开关。

(三)本发明实施例还提供一种道路标线坐标自动采集设备，参照图5所示，包括：

采集车210；

位于采集车210上的GPS定位装置，GPS定位装置包括GPS天线221以及GPS接收机222；

上述自动循迹控制装置230；

驱动电机(图中未示出)，与采集车210上的驱动轮212传动连接，用于驱动采集车210行驶；

转向电机(图中未示出)，与采集车210上的转向轮213传动连接，用于接收所述转向控制单元40发送的转向指令，并根据转向指令调节采集车210进行转向。

其中，采集车210具有承载面211，以及驱动轮212、转向轮213。GPS定位装置、自动循迹控制装置230以及坐标采集装置均可以设置于承载面211上。

本实施例中，驱动轮212、转向轮213分别作为采集车的后轮和前轮。在其他实施例中，驱动轮212、转向轮213可以同时为采集车的前轮或者后轮。

如图5，在采集车210上还设有光电传感器240，用于识别道路标线的图像信息。本实施例中，光电传感器240安装于采集车210的承载面211沿行驶方向的前方、且位于采集车210沿左右方向的中部，光电传感器240的感应头的朝向与采集车210的纵轴平行。在其他实施例中，光电传感器240也可以位于采集车210的其他位置，只要能够让道路标线落入光电传感器240的视野范围内，不影响对道路标线的识别即可。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (22)

1.一种道路标线坐标自动采集控制方法，其特征在于，包括：

在采集车行驶过程中，当所述采集车即将偏离道路标线时，发送转向指令，用于控制所述采集车上的转向电机工作使所述采集车进行转向；

在所述采集车上的GPS天线与所述道路标线重合时，输出触发指令，用于触发采集道路标线坐标；

当所述采集车上的GPS天线相对于所述道路标线的偏移距离大于或等于设定距离、和/或所述采集车的纵轴与所述道路标线之间的夹角大于或等于设定角度时，认定所述采集车即将偏离所述道路标线；

当所述偏移距离小于所述设定距离、且所述夹角小于所述设定角度时，认定所述GPS天线与所述道路标线重合；

所述偏移距离为所述GPS天线与所述道路标线沿道路宽度方向的距离，所述夹角为所述采集车的纵轴与所述道路标线之间的夹角。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：确定所述偏移距离、所述夹角，所述确定所述偏移距离、所述夹角包括：

利用所述采集车上的光电传感器识别所述道路标线的图像信息；

建立坐标系，确定所述光电传感器在所述坐标系中的坐标，根据所述光电传感器的坐标，确定所述图像信息在所述坐标系中的曲线方程；

根据所述曲线方程计算得到所述偏移距离、所述夹角。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述发送转向指令之前，还包括：根据所述偏移距离、所述夹角，计算所述采集车的转向角，所述转向指令包含所述转向角信息。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述转向角的计算公式为：α＝K1×ΔΡ+K2×Ψ；

其中，α为所述采集车进行转向需要的转向角，ΔΡ为所述偏移距离，Ψ为所述夹角，K1、K2为常量。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：在所述采集车的当前速度与设定速度的差值达到设定差值时，发送调速指令，所述调速指令用于调节所述采集车的速度，使得所述差值在所述设定差值范围内；

所述设定速度为所述采集车的规定行驶速度。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述在所述采集车的当前速度与设定速度的差值达到设定差值时，生成调速指令包括：

获取所述采集车的当前速度；

计算所述当前速度与设定速度之间的差值；

判断所述差值是否达到所述设定差值；

比较所述当前速度与所述设定速度的大小；

在所述差值达到所述设定差值、且所述当前速度大于所述设定速度时，生成减速指令，用于降低所述采集车的速度；

在所述差值达到所述设定差值、且所述当前速度小于所述设定速度时，生成加速指令，用于提高所述采集车的速度。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

在接收到所述触发指令时，记录采集车的当前GPS坐标信息。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：将记录的所述当前GPS坐标信息转换为道路标线坐标，所述道路标线坐标为二维坐标或三维坐标。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述采集车开始行驶前，还包括：发出启动指令，用于控制采集车的驱动电机开始工作以驱动所述采集车行驶。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述采集车完成行驶后，还包括：发出制动指令，用于控制采集车的驱动电机停止工作以对所述采集车进行制动。

11.一种道路标线坐标自动采集控制装置，其特征在于，包括：

转向控制单元，用于在采集车行驶过程中，当所述采集车即将偏离道路标线时，发送转向指令，用于控制所述采集车上的转向电机工作使所述采集车进行转向；

触发指令单元，用于在所述采集车上的GPS天线与所述道路标线重合时，输出触发指令，用于触发采集道路标线坐标；

当所述采集车上的GPS天线相对于所述道路标线的偏移距离大于或等于设定距离、和/或所述采集车的纵轴与所述道路标线之间的夹角大于或等于设定角度时，认定所述采集车即将偏离所述道路标线；

当所述偏移距离小于所述设定距离、且所述夹角小于所述设定角度时，认定所述GPS天线与所述道路标线重合；

所述偏移距离为所述GPS天线与所述道路标线沿道路宽度方向的距离，所述夹角为所述采集车的纵轴与所述道路标线之间的夹角。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括确定单元，用于确定所述偏移距离、所述夹角，所述确定单元包括：

光电传感器，用于识别所述道路标线的图像信息；

矢量转化模块，用于建立坐标系，确定所述光电传感器在所述坐标系中的坐标，根据所述光电传感器的坐标，确定所述图像信息在所述坐标系中的曲线方程；

计算模块，用于根据所述矢量转化模块得到的所述曲线方程计算得到所述偏移距离、所述夹角。

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，还包括：

判断单元，用于判断所述确定单元确定的所述偏移距离是否小于所述设定距离、得到第一判断结果，所述夹角是否小于所述设定角度、得到第二判断结果；

所述转向控制单元用于在所述第一判断结果和/或所述第二判断结果为否时，输出所述转向指令；

所述触发指令单元用于在所述第一判断结果、所述第二判断结果均为是时，输出所述触发指令。

14.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述转向控制单元包括：

转向角计算模块，用于在所述发送转向指令之前，根据所述偏移距离、所述夹角，计算所述采集车的转向角；

转向指令模块，用于根据所述转向角计算模块计算得到的转向角，发送转向指令，所述转向指令包含所述转向角信息。

15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述转向角计算模块的计算公式为：α＝K1×ΔΡ+K2×Ψ；

其中，α为所述采集车进行转向需要的转向角，ΔΡ为所述偏移距离，Ψ为所述夹角，K1、K2为常量。

16.如权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括：

调速控制单元，用于在所述采集车的当前速度与设定速度的差值达到设定差值时，生成调速指令，所述调速指令用于调节所述采集车的速度，使得所述差值在所述设定差值范围内；

所述设定速度为所述采集车的规定行驶速度。

17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述调速控制单元包括：

速度获取模块，用于获取所述采集车的当前速度；

速差判断模块，用于计算所述当前速度与设定速度的差值，判断所述差值是否达到所述设定差值，比较所述当前速度与所述设定速度的大小；

调速指令模块，用于在所述差值达到所述设定差值、且所述当前速度大于所述设定速度时，生成减速指令，用于降低所述采集车的速度；并用于在所述差值达到所述设定差值、且所述当前速度小于所述设定速度时，生成加速指令，用于提高所述采集车的速度。

18.权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括：

接收单元，用于接收所述触发指令；

记录单元，用于记录采集车的当前GPS坐标信息。

19.如权利要求18所述的装置，其特征在于，还包括：

转换单元，用于将记录的所述当前GPS坐标信息转换为道路标线坐标，所述道路标线坐标为二维坐标或三维坐标。

20.如权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括：

启动开关，用于在所述采集车开始行驶前，发出启动指令，用于控制采集车的驱动电机开始工作以驱动所述采集车行驶。

21.如权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括：

制动开关，用于在所述采集车完成行驶后，发出制动指令，用于控制采集车的驱动电机停止工作以对所述采集车进行制动。

22.一种道路标线坐标自动采集设备，其特征在于，包括：

采集车；

位于所述采集车上的GPS定位装置，所述GPS定位装置包括GPS天线；

权利要求11-21中任一项所述的道路标线坐标自动采集控制装置；

驱动电机，用于驱动所述采集车行驶；

转向电机，用于获取所述转向控制单元发送的转向指令，根据所述转向指令调节所述采集车进行转向。

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