CN107933557B - 一种基于多摄像头的车辆直角转弯控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多摄像头的车辆直角转弯控制系统，包括：第一CCD摄像头，其设置在车辆前部中心位置处；第二CCD摄像头和第三CCD摄像头，其分别设置在车辆一侧前后轮胎正上方车架上，其距离地面高度一致；第四CCD摄像头和第五CCD摄像头，其分别设置在车辆另一侧前后轮胎正上方车架上，其距离地面高度一致；控制器，用于接收所述第一CCD摄像头、第二CCD摄像头、第三CCD摄像头、第四CCD摄像头和第五CCD摄像头的检测数据并控制车辆直角转弯，能够获取直角转弯时车辆的四周环境状况并控制车辆平稳进行直角转弯。本发明还提供一种基于多摄像头的车辆直角转弯控制方法，实时检测车辆行驶状况，控制转角和速度使车辆平稳的无碰撞无压线的完成直角转弯。

Description

一种基于多摄像头的车辆直角转弯控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及车辆智能驾驶及车辆主动安全领域，更具体的是，本发明涉及一种基于多摄像头的车辆直角转弯控制系统及其控制方法。

背景技术

车在人流量大或道路宽度狭小的路面进行直角转弯时，由于车体较长较宽较高，驾驶员仅仅通过后视镜往往难以一次性无碰撞无压线的通过直角转弯口，驾驶员视野盲区大，当通过红路灯路口时还会增加驾驶员的紧张程度，所以现有的车载设备已不能很好的满足车辆转弯的需要。

随着无人驾驶技术的快速发展，汽车像人一样具有了眼睛和大脑，能够根据外界环境的变化自动控制车辆的车速和方向，使车辆安全可靠的在道路上行驶。现有的车载传感器主要有激光雷达，超声波雷达和摄像头，用以获取汽车的外界环境变化，然而激光雷达成本过高不具有实用性，超声波雷达虽然成本较低但测量精度低且只能对障碍物进行测距，在具有车道线的城市道路上将无法进行测量车辆相对于车道线的距离，而摄像头可以精确的进行测距且成本较低。现有的无人驾驶汽车主要通过多种传感器进行无人驾驶汽车的环境感知，还没有采用多摄像头交叉使用用于车辆进行直角转弯。

发明内容

本发明的一个目的是设计开发了一种基于多摄像头的车辆直角转弯控制系统，在传统车辆上装设多个CCD摄像头，获取直角转弯时车辆的四周环境状况并控制车辆平稳的无碰撞无压线的完成直角转弯。

本发明的另一个目的是设计开发了一种基于多摄像头的车辆直角转弯控制方法，通过CCD摄像头获取的车辆四周环境，实时检测车辆行驶状况，控制转角和速度使车辆平稳的无碰撞无压线的完成直角转弯。

本发明提供的技术方案为：

一种基于多摄像头的车辆直角转弯控制系统，包括：

第一CCD摄像头，其设置在车辆前部中心位置处；

第二CCD摄像头和第三CCD摄像头，其分别设置在车辆一侧前后轮胎正上方车架上，其距离地面高度一致；

第四CCD摄像头和第五CCD摄像头，其分别设置在车辆另一侧前后轮胎正上方车架上，其距离地面高度一致；

控制器，其与所述第一CCD摄像头、第二CCD摄像头、第三CCD摄像头、第四CCD摄像头和第五CCD摄像头连接，用于接收所述第一CCD摄像头、第二CCD摄像头、第三CCD摄像头、第四CCD摄像头和第五CCD摄像头的检测数据并控制车辆直角转弯。

优选的是，所述第二CCD摄像头、第三CCD摄像头、第四CCD摄像头和第五CCD摄像头距离地面高度一致。

优选的是，所述第二CCD摄像头、第三CCD摄像头、第四CCD摄像头和第五CCD摄像头向下倾斜且倾斜角度一致。

相应地，本发明还提供一种基于多摄像头的车辆直角转弯控制方法，包括如下步骤：

步骤1：车辆直线行驶，第一CCD摄像头识别车辆前方路面车道线并进行直角内外拐点判定；

步骤2：控制器获取车辆在最小空间直角转弯前车辆与平行车辆行驶方向的弯道外侧车道路线的极限距离δ₁和距离弯道内侧车道路线的极限距离δ₂：

其中，Q为道路宽度，W为车辆的轴距，Rmin为车辆最小弯转半径，Lr为车辆后轮距；

步骤3：转弯前，第二CCD摄像头和第三CCD摄像头采集车辆与平行车辆行驶方向的弯道外侧车道路线的距离L₁，第四CCD摄像头和第五CCD摄像头采集车辆与平行车辆行驶方向的弯道内侧车道路线的距离L₂：

当L₁＞δ₁,L₂＜δ₂时，控制器控制车辆向远离弯道内侧方向转动；

当L₁＜δ₁,L₂＞δ₂时，控制器控制车辆向远离弯道外侧方向转动；

当L₁＜δ₁,L₂＜δ₂时，此车辆不适合转弯；

当L₁＞δ₁,L₂＞δ₂时，控制器控制车辆直线行驶，当车辆运动到直角转弯临界点时进行直角转弯。

优选的是，所述最小弯转半径Rmin为：

Rmin＝W.cotα

其中，W为车辆的轴距，α为车辆在最小空间直角转弯时前轴中心点的转角。

优选的是，所述步骤1还包括：第一CCD摄像头连续采集两帧图片，根据两帧图片中车辆和所述内拐点的相对位置获取车辆行驶速度，当车辆行驶速度大于5km/h时，控制器控制车辆减速，直至车辆行驶速度小于等于5km/h。

优选的是，所述步骤3中：转弯前，当垂直车辆行驶方向的弯道内侧车道路线在第四CCD摄像头的像平面上的投影与底边夹角成90°时，车辆运动到直角转弯临界点。

优选的是，直角转弯时，控制器控制方向盘迅速向转弯方向打满且保持不变，当第二CCD摄像头和第三CCD摄像头检测到L₁瞬间变为常量时，控制器控制方向盘迅速回正。

相应地，本发明还提供一种基于多摄像头的车辆直角转弯控制方法，包括语音提示模块：

步骤1：车辆直线行驶，第一CCD摄像头识别车辆前方路面车道线并进行直角内外拐点判定；

步骤2：设定车辆与平行车辆行驶方向的弯道内侧车道路线的安全距离为δ，驾驶员手动直角转弯，第四CCD摄像头和第五CCD摄像头采集车辆与平行车辆行驶方向的弯道内侧车道路线的距离L：

当L不满足δ＜L＜δ+H时，H为车宽，语音提示模块提示驾驶员车辆处于压线状态，直至驾驶员调节车辆完成直角转弯。

优选的是，所述步骤1中还包括：第一CCD摄像头连续采集两帧图片，根据两帧图片中车辆和所述内拐点的相对位置获取车辆行驶速度，当车辆行驶速度大于5km/h时，语音提示模块提示驾驶员减速，直至车辆行驶速度小于等于5km/h。

本发明至少具备以下有益效果：

(1)本发明所述的基于多摄像头的车辆直角转弯控制系统，在传统车辆上装设多个CCD摄像头，获取直角转弯时车辆的四周环境状况并控制车辆平稳的无碰撞无压线的完成直角转弯。

(2)本发明所述的基于多摄像头的车辆直角转弯控制方法，通过CCD摄像头获取的车辆四周环境，实时检测车辆行驶状况，自动控制车辆转角和速度使车辆平稳的无碰撞无压线的完成直角转弯。

(3)本发明所述的基于多摄像头的车辆直角转弯控制方法，通过CCD摄像头获取的车辆四周环境，实时检测车辆行驶状况，辅助驾驶员完成直角转弯。

附图说明

图1为本发明所述基于多摄像头的车辆直角转弯控制系统的结构示意图。

图2为本发明所述基于多摄像头的车辆直角转弯控制系统的模块结构示意图。

图3为本发明所述车辆在最小空间直角转弯车辆与弯道外侧车道路线极限位置示意图。

图4为本发明所述车辆在最小空间直角转弯车辆与弯道内侧车道路线极限位置示意图。

图5为本发明所述车辆进行直角转弯的位置示意图。

图6为本发明所述车辆进行直角转弯的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1、2所示，本发明提供一种基于多摄像头的车辆直角转弯控制系统，包括：第一CCD摄像头110，其设置在车辆100前部中心位置处；第二CCD摄像头120和第三CCD摄像头130，其分别设置在车辆100一侧前后轮胎正上方车架上，其距离地面高度一致；第四CCD摄像头140和第五CCD摄像头150，其分别设置在车辆100另一侧前后轮胎正上方车架上，其距离地面高度一致；控制器，其与所述第一CCD摄像头110、第二CCD摄像头120、第三CCD摄像头130、第四CCD摄像头140和第五CCD摄像头150连接，用于接收所述第一CCD摄像头110、第二CCD摄像头120、第三CCD摄像头130、第四CCD摄像头140和第五CCD摄像头150的检测数据并控制车辆100直角转弯。

本实施例中，所述第二CCD摄像头120、第三CCD摄像头130、第四CCD摄像头140和第五CCD摄像头150距离地面高度一致；所述第二CCD摄像头120、第三CCD摄像头130、第四CCD摄像头140和第五CCD摄像头150向下倾斜且倾斜角度一致；优选的，向下倾斜30°。

本发明所述的基于多摄像头的车辆直角转弯控制系统，在传统车辆上装设多个CCD摄像头，获取直角转弯时车辆的四周环境状况并控制车辆平稳的无碰撞无压线的完成直角转弯。

如图3-6所示，本发明还提供一种基于多摄像头的车辆直角转弯控制方法，能够自动进行直角转弯，包括如下步骤：

步骤1：车辆直线行驶，第一CCD摄像头110识别车辆100前方路面车道线并进行直角内外拐点(E点、B点)判定；

步骤2：第一CCD摄像头110续采集两帧图片，根据两帧图片中车辆100和所述内拐点E点的相对位置获取车辆100行驶速度，当车辆100行驶速度大于5km/h时，控制器控制制动踏板进行车辆100减速，直至车辆100行驶速度小于等于5km/h；

步骤3：控制器获取车辆在最小空间直角转弯前车辆100与平行车辆行驶方向的弯道外侧车道路线BC的极限距离δ₁和距离弯道内侧车道路线EF的极限距离δ₂：

其中，Q为道路宽度，W为车辆的轴距，Rmin为车辆最小弯转半径，Lr为车辆后轮距；

所述最小弯转半径Rmin为：

Rmin＝W.cotα

其中，W为车辆的轴距，α为车辆在最小空间直角转弯时前轴中心点的转角；

步骤3：转弯前，第二CCD摄像头120和第三CCD摄像头130采集车辆与平行车辆行驶方向的弯道外侧车道路线BC的距离L₁，第四CCD摄像头140和第五CCD摄像头150采集车辆与平行车辆行驶方向的弯道内侧车道路线EF的距离L₂：

当L₁＞δ₁,L₂＜δ₂时，控制器控制转向电机进而控制方向盘使得车辆向远离弯道内侧方向转动；

当L₁＜δ₁,L₂＞δ₂时，控制器控制转向电机进而控制方向盘使得车辆向远离弯道外侧方向转动；

当L₁＜δ₁,L₂＜δ₂时，此车辆不适合转弯；

当L₁＞δ₁,L₂＞δ₂时，控制器控制转向电机进而控制方向盘使得车辆保持直线行驶，当车辆运动到直角转弯临界点时进行直角转弯；当垂直车辆行驶方向的弯道内侧车道路线DE在第四CCD摄像头140的像平面上的投影与底边夹角成90°时，车辆运动到直角转弯临界点。控制器控制转向电机进而控制方向盘迅速向转弯方向打满且保持不变，当第二CCD摄像头120和第三CCD摄像头130检测到L₁瞬间变为常量时，控制器控制方向盘迅速回正，完成直角转弯。

实施例1

一单向行驶车道宽度Q为3.5m，某一汽车1整车参数中后轮距Lr为1.422m、轴距W为2.471m、最小转弯半径Rmin为5.250m，根据上述公式可知δ₁＝0.186m，δ₂＝0.732m，所以当汽车1与平行车辆行驶方向的弯道外侧车道路线的距离L₁和平行车辆行驶方向的弯道内侧车道路线的距离L₂满足：L₁＞0.186,L₂＞0.732时，车辆即可平稳的无碰撞无压线的完成直角转弯。

实施例2

一单向行驶车道宽度Q为3.5m，某一汽车2整车参数中后轮距Lr为1.489m、轴距W为2.612m、最小转弯半径Rmin为5.350m，根据上述公式可知δ₁＝0.176m，δ₂＝0.812m，所以当汽车2与平行车辆行驶方向的弯道外侧车道路线的距离L₁和平行车辆行驶方向的弯道内侧车道路线的距离L₂满足：L₁＞0.176,L₂＞0.812时，车辆即可平稳的无碰撞无压线的完成直角转弯。

本发明所述的基于多摄像头的车辆直角转弯控制方法，通过CCD摄像头获取的车辆四周环境，实时检测车辆行驶状况，自动控制车辆转角和速度使车辆平稳的无碰撞无压线的完成直角转弯，更加准确安全。

如图6所示，本发明还提供一种基于多摄像头的车辆直角转弯控制方法，包括语音提示模块：

步骤1：车辆直线行驶，第一CCD摄像头识别车辆前方路面车道线并进行直角内外拐点判定；

步骤2：第一CCD摄像头连续采集两帧图片，根据两帧图片中车辆和所述内拐点的相对位置获取车辆行驶速度，当车辆行驶速度大于5km/h时，语音提示模块提示驾驶员减速，直至车辆行驶速度小于等于5km/h；

步骤:3：设定车辆与平行车辆行驶方向的弯道内侧车道路线的安全距离为δ，驾驶员手动直角转弯，第四CCD摄像头和第五CCD摄像头采集车辆与平行车辆行驶方向的弯道内侧车道路线的距离L：

当L不满足δ＜L＜δ+H时，H为车宽，语音提示模块提示驾驶员车辆处于压线状态，直至驾驶员调节车辆完成直角转弯。

本发明所述的基于多摄像头的车辆直角转弯控制方法，通过CCD摄像头获取的车辆四周环境，实时检测车辆行驶状况，能够辅助驾驶员完成直角转弯。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (5)

1.一种基于多摄像头的车辆直角转弯控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：车辆直线行驶，第一CCD摄像头识别车辆前方路面车道线并进行直角内外拐点判定；

步骤2：控制器获取车辆在最小空间直角转弯前车辆与平行车辆行驶方向的弯道外侧车道路线的极限距离δ₁和弯道内侧车道路线的极限距离δ₂：

其中，Q为道路宽度，W为车辆的轴距，Rmin为车辆最小弯转半径，Lr为车辆后轮距；

步骤3：转弯前，第二CCD摄像头和第三CCD摄像头采集车辆与平行车辆行驶方向的弯道外侧车道路线的距离L₁，第四CCD摄像头和第五CCD摄像头采集车辆与平行车辆行驶方向的弯道内侧车道路线的距离L₂：

当L₁＞δ₁,L₂＜δ₂时，控制器控制车辆向远离弯道内侧方向转动；

当L₁＜δ₁,L₂＞δ₂时，控制器控制车辆向远离弯道外侧方向转动；

当L₁＜δ₁,L₂＜δ₂时，此车辆不适合转弯；

当L₁＞δ₁,L₂＞δ₂时，控制器控制车辆直线行驶，当车辆运动到直角转弯临界点时进行直角转弯。

2.如权利要求1所述的基于多摄像头的车辆直角转弯控制方法，其特征在于，所述最小弯转半径Rmin为：

Rmin＝W·cotα

其中，W为车辆的轴距，α为车辆在最小空间直角转弯时前轴中心点的转角。

3.如权利要求1所述的基于多摄像头的车辆直角转弯控制方法，其特征在于，所述步骤1还包括：第一CCD摄像头连续采集两帧图片，根据两帧图片中车辆和所述内拐点的相对位置获取车辆行驶速度，当车辆行驶速度大于5km/h时，控制器控制车辆减速，直至车辆行驶速度小于等于5km/h。

4.如权利要求1所述的基于多摄像头的车辆直角转弯控制方法，其特征在于，所述步骤3中：转弯前，当垂直车辆行驶方向的弯道内侧车道路线在第四CCD摄像头的像平面上的投影与底边夹角成90°时，车辆运动到直角转弯临界点。

5.如权利要求4所述的基于多摄像头的车辆直角转弯控制方法，其特征在于，直角转弯时，控制器控制方向盘迅速向转弯方向打满且保持不变，当第二CCD摄像头和第三CCD摄像头检测到L₁瞬间变为常量时，控制器控制方向盘迅速回正。