CN108268046A - 可追踪、跟随用户的高尔夫球车控制方法及控制系统 - Google Patents

可追踪、跟随用户的高尔夫球车控制方法及控制系统 Download PDF

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Abstract

可追踪、跟随用户的高尔夫球车控制方法，包括如下步骤：在用户的后背通过穿戴的方式设置识别标志，在高尔夫球车内设置无人驾驶装置，在车身前端的中央位置设置图形追踪装置，图形追踪装置对高尔夫球车前方60至118度的视角范围以及高尔夫球车前方30度的视角范围分别通过拍摄的方式获得监控画面；通过所述的识别标志在监控画面内居中偏离的大小确定高尔夫球车直行方向与用户之间的角度，无人驾驶装置根据该角度控制高尔夫球车自动转向，以使用户恰好处于其直行方向；通过所述的识别标志在监控画面内成像的尺寸大小确定高尔夫球车与用户之间的距离，无人驾驶装置根据该距离控制高尔夫球车自动行驶，以使其保持特定距离跟随用户。

Description

可追踪、跟随用户的高尔夫球车控制方法及控制系统
技术领域
本发明属于车辆自动控制技术，具体涉及可追踪、跟随用户的高尔夫球车控制方法及控制系统。
背景技术
高尔夫球车，一般是指电动高尔夫球车，是为高尔夫球场设计开发的环保型乘用车辆，也可在度假村、别墅区、花园式酒店、旅游景区等处作为场内观光车使用。目前的高尔夫球车大多需要全程人工驾驶，用户在场内运动或观光时需要多次奔走于场地和球车之间，频繁上下车，因此存在诸多不便。
针对该问题，现有技术中存在通过自动控制车辆对用户进行追踪和跟随的解决方案，以此实现降低用户体力消耗、改善体验度的目的。
为了实现对车辆对物体进行追踪，现有技术通常采用如下几种方式：
(1)通过雷达进行角度和距离判定，这种方式无法区分用户与障碍物，容错率低，因此仅常见于倒车雷达，或则对特定物品的探测，比如申请号为201621162471.3的中国专利一种简易网球球速检测仪。
(2)通过蓝牙通信进行角度和距离判定，无线通信的穿透方式导致忽略了物理空间中的障碍物，安全性不高。
(3)GPS定位，精度误差较大，同样忽略了物理空间中的障碍物，安全性不高。
(4)图像识别，如中国专利申请CN201610805553提出的平衡车控制方法及装置，该控制方法包括：通过摄像头扫描目标二维码；所述目标二维码设置在目标物上；根据摄像头的扫描信息，确定所述目标二维码的位置；根据所述目标二维码的位置，生成控制所述平衡车的行驶方向和行驶速度的控制信息以使所述平衡车跟随所述目标物。
从安全角度来看，中国专利申请CN201610805553提出的平衡车控制方法及装置是现有技术中更加适合用于通过自动控制车辆对用户进行追踪和跟随的解决方案，该技术通过根据摄像头搜索目标二维码时的转动角度和扫描到目标二维码时的焦距来确定目标二维码的方位信息和距离信息。在其技术方案中，包括用于拍摄图像的摄像头，用于带动摄像头以设定速度转动的驱动模块。因此该技术方案在硬件设置上比较复杂，而且摄像头转动搜索目标二维码的过程较为缓慢；在跟随过程中任需要根据方向实时调节，导致相关的控制指令更加复杂；再则，该技术方案主要通过追踪目标二维码的方位和距离来控制车辆，仍然忽略了车辆与跟随目标之间的物理空间是否存在行驶障碍，安全性有待改进。
发明内容
本发明为了弥补现有技术的上述不足之处，提出了一种可追踪、跟随用户的高尔夫球车控制方法，通过对用户进行图形辨识的方式控制高尔夫球车对用户进行追踪和跟随，以此实现降低用户体力消耗、增强运动体验的目的。
为了实现上述目的，本发明的可追踪、跟随用户的高尔夫球车控制方法，包括如下步骤：
(1)在用户的后背通过穿戴的方式设置识别标志，在高尔夫球车内设置无人驾驶装置，在车身前端的中央位置设置图形追踪装置，图形追踪装置对高尔夫球车前方60至118度的视角范围以及高尔夫球车前方30度的视角范围分别通过拍摄的方式获得监控画面；
(2)当用户进入高尔夫球车前方60至118度的视角范围且所述的识别标志出现在该视角范围的监控画面内，高尔夫球车的无人驾驶装置启动，否则无人驾驶装置控制高尔夫球车原地驻车；
(3)高尔夫球车的无人驾驶装置启动后，通过步骤(2)中所述的识别标志在监控画面内居中偏离的大小确定高尔夫球车直行方向与用户之间的角度，无人驾驶装置根据该角度控制高尔夫球车自动转向，以使用户恰好处于其直行方向；
(4)当用户进入高尔夫球车前方30度的视角范围且所述的识别标志出现在该视角范围的监控画面内，通过所述的识别标志在监控画面内成像的尺寸大小确定高尔夫球车与用户之间的距离，无人驾驶装置根据该距离控制高尔夫球车自动行驶，以使其保持特定距离跟随用户；
(5)无人驾驶装置根据步骤(4)控制高尔夫球车自动向前行驶时，所述的图形追踪装置向高尔夫球车前方发射激光束，用于在前方障碍物上投射形成明显的高亮线条，当任一监控画面内出现该高亮线条时，无人驾驶装置控制高尔夫球车原地驻车，还控制高尔夫球车发出声音或灯光信号，以提示前方地面有行驶障碍。
根据上述方法，本发明还提出了一种用于实施上述方法的可追踪、跟随用户的高尔夫球车控制系统，包括：
图形追踪装置，设于高尔夫球车前端的中央位置，其具有一个对前方60至118度的视角范围进行拍摄的广角摄像头，以及一个对前方30度的视角范围进行拍摄的标准摄像头，以及用于从所述的广角摄像头拍摄的监控画面获得高尔夫球车与用户之间的角度信息、并从所述的标准摄像头拍摄的监控画面获得高尔夫球车与用户之间的距离信息的数据处理装置；
用户标志，通过穿戴的方式设于用户身上，其具有位于用户后背的识别标志；
无人驾驶装置，设于高尔夫球车的车身内，用于根据所述的角度信息、距离信息控制所述高尔夫球车的行驶方向和行驶速度，以使其追踪、跟随用户；
所述的图形追踪装置还包括激光避障装置，该激光避障装置向高尔夫球车前方发射激光束。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
通过对高尔夫球车前方60至118度的视角范围以及高尔夫球车前方30度的视角范围分别通过拍摄的方式对用户进行图形辨识，从而获得高尔夫球车与用户之间的角度信息、距离信息、行驶障碍，进而控制所述高尔夫球车通过安全的无人驾驶追踪和跟随用户，以此实现降低用户体力消耗、改善体验度的目的。
下面结合说明附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。
附图说明
图1是本发明的可追踪、跟随用户的高尔夫球车控制系统的结构示意图。
图2是本发明的可追踪、跟随用户的高尔夫球车控制系统中图形追踪装置的结构示意图。
图3是本发明的可追踪、跟随用户的高尔夫球车控制系统中广角摄像头的一种工作状态示意图。
图4是本发明的可追踪、跟随用户的高尔夫球车控制系统中广角摄像头的另一种工作状态示意图。
图5是本发明的可追踪、跟随用户的高尔夫球车控制系统中标准摄像头的工作原理示意图。
图6是本发明的可追踪、跟随用户的高尔夫球车控制系统中激光避障装置的工作原理示意图。
具体实施方式
如图1到图6所示，可追踪、跟随用户的高尔夫球车控制系统，包括：
图形追踪装置1，设于高尔夫球车2前端的中央位置，其具有一个对前方60至118度的视角范围进行拍摄的广角摄像头11，以及一个对前方30度的视角范围进行拍摄的标准摄像头12，以及用于从所述的广角摄像头11拍摄的监控画面获得高尔夫球车2与用户之间的角度信息、并从所述的标准摄像头12拍摄的监控画面获得高尔夫球车2与用户之间的距离信息的数据处理装置13；
用户标志3，通过穿戴的方式设于用户身上，其具有位于用户后背的识别标志31；
无人驾驶装置4，设于高尔夫球车2的车身内，用于根据所述的角度信息、距离信息控制所述高尔夫球车2的行驶方向和行驶速度，以使其追踪、跟随用户；
所述的图形追踪装置1还包括激光避障装置14，该激光避障装置14向高尔夫球车2直行方向的地面发射激光束。
进一步的，所述的用户标志3还具有位于用户胸前的辅助标志32。
进一步的，所述的激光避障装置14发射的激光束与地平面成15至30度角。
上述技术方案中的可追踪、跟随用户的高尔夫球车控制系统，其工作原理则采用本发明中的一种可追踪、跟随用户的高尔夫球车控制方法，该控制方法包括如下步骤：
(1)在用户的后背通过穿戴的方式设置识别标志31，在高尔夫球车2内设置无人驾驶装置4，在车身前端的中央位置设置图形追踪装置1，如图2所示，图形追踪装置1分别通过所述的广角摄像头11和标准摄像头12，对高尔夫球车2前方60至118度的视角范围以及高尔夫球车2前方30度的视角范围分别通过拍摄的方式获得监控画面；
(2)如图3所示，当用户进入高尔夫球车2前方60至118度的视角范围且所述的识别标志31经广角摄像头11拍摄出现在该视角范围的监控画面内，高尔夫球车2的无人驾驶装置4启动，否则无人驾驶装置4控制高尔夫球车2原地驻车；
(3)如图3所示，高尔夫球车2的无人驾驶装置4启动后，通过步骤(2)中所述的识别标志31在监控画面内居中偏离的大小确定高尔夫球车2直行方向与用户之间的角度θ，无人驾驶装置4根据该角度控制高尔夫球车2自动转向，以使用户恰好处于其直行方向；
用于确定θ的一种计算方式如图3所示，S1为广角摄像头11的像距，D1为所述的识别标志31在监控画面内居中偏离的大小，用三角函数计算，即tanθ＝D1/S1，求出三角函数之后利用查表法获得θ角度值；
(4)如图5所示，当用户进入高尔夫球车2前方30度的视角范围且所述的识别标志31经标准摄像头12拍摄出现在该视角范围的监控画面内，通过所述的识别标志31在监控画面内成像的尺寸大小确定高尔夫球车2与用户之间的距离S2，无人驾驶装置4根据该距离控制高尔夫球车2自动行驶，以使其保持特定距离跟随用户；
用于确定S2的一种方式如图5所示，D2为所述的识别标志31在监控画面内成像的尺寸大小，假定以球车相对于用户五米为标准跟随距离S，以该距离下识别标志31在监控画面内尺寸大小D为基准参数；根据成像规律，当D2大于D时，S2即小于S，无人驾驶装置控制球车后退，直到两者相等，当D2小于D时，S2即大于S，无人驾驶装置控制球车前行直到两者相等；
(5)无人驾驶装置根据步骤(4)控制高尔夫球车自动向前行驶时，如图6所示，所述的图形追踪装置1通过激光避障装置14向高尔夫球车2直行方向的地面发射激光束，用于在前方障碍物5上投射形成明显的高亮线条51，当任一监控画面内出现该高亮线条51时，无人驾驶装置4控制高尔夫球车2原地驻车，还控制高尔夫球车2发出声音或灯光信号，以提示前方地面有行驶障碍。
在上述方法中，还通过对所述的辅助标志32进行追踪的方式实现用户上车行为的判断，具体如图4所示。在步骤(2)、步骤(3)、步骤(4)中，当所述的辅助标志32出现在任一监控画面内，无人驾驶装置4控制高尔夫球车2原地驻车。因此，一旦用户转身走向球车时，辅助标志32进入监控画面，图形追踪装置1即可通知无人驾驶装置4等待用户上车驾驶。
在步骤(2)中，无人驾驶装置4控制高尔夫球车2原地驻车时，还控制高尔夫球车2发出声音或灯光信号，以提示追踪、跟随失败。
可选的，所述的激光束与地平面成15至30度角，具体的角度可以根据高尔夫球车2的车型与场地的地貌特点进行调试。优选的方案是，激光束与地平面的夹角调试为激光避障装置14恰能对高尔夫球车2前方2-3米内的障碍物投射形成明显的高亮线条51。
所述的识别标志31包含一个具有唯一匹配信息的二维码，图形追踪装置1仅对二维码匹配成功的识别标志31进行监控。这种方案尤其适用于一人一车的使用场景，通过二维码的唯一性实现人车匹配，防止高尔夫球车2误认跟随目标引发混乱。
对于本领域的技术人员来说，可根据本发明所揭示的结构和原理获得其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都属于本发明的保护范畴。

Claims (8)

1.可追踪、跟随用户的高尔夫球车控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在用户的后背通过穿戴的方式设置识别标志，在高尔夫球车内设置无人驾驶装置，在车身前端的中央位置设置图形追踪装置，图形追踪装置对高尔夫球车前方60至118度的视角范围以及高尔夫球车前方30度的视角范围分别通过拍摄的方式获得监控画面；
(2)当用户进入高尔夫球车前方60至118度的视角范围且所述的识别标志出现在该视角范围的监控画面内，高尔夫球车的无人驾驶装置启动，否则无人驾驶装置控制高尔夫球车原地驻车；
(3)高尔夫球车的无人驾驶装置启动后，通过步骤(2)中所述的识别标志在监控画面内居中偏离的大小确定高尔夫球车直行方向与用户之间的角度，无人驾驶装置根据该角度控制高尔夫球车自动转向，以使用户恰好处于其直行方向；
(4)当用户进入高尔夫球车前方30度的视角范围且所述的识别标志出现在该视角范围的监控画面内，通过所述的识别标志在监控画面内成像的尺寸大小确定高尔夫球车与用户之间的距离，无人驾驶装置根据该距离控制高尔夫球车自动行驶，以使其保持特定距离跟随用户；
(5)无人驾驶装置根据步骤(4)控制高尔夫球车自动向前行驶时，所述的图形追踪装置向高尔夫球车前方发射激光束，用于在前方障碍物上投射形成明显的高亮线条，当任一监控画面内出现该高亮线条时，无人驾驶装置控制高尔夫球车原地驻车，还控制高尔夫球车发出声音或灯光信号，以提示前方地面有行驶障碍。
2.根据权利要求1所述的可追踪、跟随用户的高尔夫球车控制方法，其特征在于：还在用户的胸前通过穿戴的方式设置辅助标志，在步骤(2)、步骤(3)、步骤(4)中，当所述的辅助标志出现在任一监控画面内，无人驾驶装置控制高尔夫球车原地驻车。
3.根据权利要求1所述的可追踪、跟随用户的高尔夫球车控制方法，其特征在于：在步骤(2)中，无人驾驶装置控制高尔夫球车原地驻车时，还控制高尔夫球车发出声音或灯光信号，以提示追踪、跟随失败。
4.根据权利要求1所述的可追踪、跟随用户的高尔夫球车控制方法，其特征在于：所述的激光束与地平面成15至30度角。
5.根据权利要求1所述的可追踪、跟随用户的高尔夫球车控制方法，其特征在于：所述的识别标志包含一个具有唯一匹配信息的二维码，图形追踪装置仅对二维码匹配成功的识别标志进行监控。
6.可追踪、跟随用户的高尔夫球车控制系统，其特征在于，包括：
图形追踪装置，设于高尔夫球车前端的中央位置，其具有一个对前方60至118度的视角范围进行拍摄的广角摄像头，以及一个对前方30度的视角范围进行拍摄的标准摄像头，以及用于从所述的广角摄像头拍摄的监控画面获得高尔夫球车与用户之间的角度信息、并从所述的标准摄像头拍摄的监控画面获得高尔夫球车与用户之间的距离信息的数据处理装置；
用户标志，通过穿戴的方式设于用户身上，其具有位于用户后背的识别标志；
无人驾驶装置，设于高尔夫球车的车身内，用于根据所述的角度信息、距离信息控制所述高尔夫球车的行驶方向和行驶速度，以使其追踪、跟随用户；
所述的图形追踪装置还包括激光避障装置，该激光避障装置向高尔夫球车前方发射激光束。
7.根据权利要求6所述的可追踪、跟随用户的高尔夫球车控制系统，其特征在于，所述的用户标志还具有位于用户胸前的辅助标志。
8.根据权利要求6所述的可追踪、跟随用户的高尔夫球车控制系统，其特征在于，所述的激光避障装置发射的激光束与地平面成15至30度角。
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