CN109800828A - 基于二维码的车辆定位系统和定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种基于二维码的车辆定位系统和定位方法，其中，系统包括：图像采集装置、定位控制器以及设置在轨道上的定位二维码；所述图像采集装置与所述定位控制器连接；所述图像采集装置，用于对所述定位二维码进行图像采集，获取二维码图像，并将所述二维码图像发送给所述定位控制器；所述定位控制器，用于接收所述二维码图像并对所述二维码图像进行解析，获取所述定位二维码的位置，将所述定位二维码所处的位置作为车辆当前所处的位置。通过本系统，能够根据轨道上的定位二维码实现车辆定位，实现全方位识读，提高车辆定位的准确性和定位系统的环境适应能力以及容错能力，解决现有技术中环境适应能力差、定位准确度低的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及车辆控制技术领域，尤其涉及一种基于二维码的车辆定位系统和定位方法。
背景技术
现有的车辆定位方式主要有基于查询应答器的车辆定位技术、基于射频标识卡和射频识别阅读器的定位技术，以及基于条形定位码的定位技术三种。
基于查询应答器的车辆定位技术只能给出点式定位信息，在设置间距和投资规模的矛盾，采用应答器的定位方法，单公里投资成本巨大；且应答器严格的非金属区要求，降低了其对所处环境的适应能力，且当机车丢失应答器位置或机车非窗口期接收了应答器信息，将导致机车触发紧急制动，增加了故障点和出现故障的几率。且定位需要应答器支持，其定位误差大，应答器对环境的适应能力较差，应答器丢失将导致定位失败。基于射频标识卡和射频识别阅读器的定位技术需要高密度地铺设射频标示卡来提高定位精度，存在射频识别卡铺设密度过高使射频识别卡输出的信号之间相互干扰的问题，导致无法定位。基于条形定位码的定位技术对环境要求较高，容错能力差，且条形码的布局结构决定了条形码扫描器只能横向扫描数据，难以实现全方位识读。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的第一个目的在于提出一种基于二维码的车辆定位系统，以根据轨道上的定位二维码实现车辆定位，实现全方位识读，提高车辆定位的准确性和定位系统的环境适应能力以及容错能力，解决现有技术中定位准确度低的技术问题。
本发明的第二个目的在于提出一种基于二维码的车辆定位方法。
本发明的第三个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质。
为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种基于二维码的车辆定位系统，包括：图像采集装置、定位控制器以及设置在轨道上的定位二维码；所述图像采集装置与所述定位控制器连接；所述图像采集装置，用于对所述定位二维码进行图像采集，获取二维码图像，并将所述二维码图像发送给所述定位控制器；所述定位控制器，用于接收所述二维码图像并对所述二维码图像进行解析，获取所述定位二维码的位置，将所述定位二维码所处的位置作为车辆当前所处的位置。
本发明实施例的基于二维码的车辆定位系统，通过在轨道上设置定位二维码，图像采集装置对定位二维码进行图像采集获取二维码图像，并将二维码图像发送给定位控制器，定位控制器接收二维码图像并对二维码图像进行解析，得到定位二维码的位置，将定位二维码所处的位置作为车辆当前所处的位置，从而实现车辆的高精度定位。由于二维码的读取速度远高于一维条形码的读取速度，且识别方向不限于横向识别，因此本发明提出的基于二维码的车辆定位系统能够实现全方位识读和高速读取，解决现有基于条形定位码的定位技术无法实现全方位识读、读取速度低的技术问题。通过识别定位二维码获取定位二维码的位置信息，将定位二维码的信息作为车辆当前所处的位置，能够实现精确定位，解决现有技术中定位准确度低的技术问题。
为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种基于二维码的车辆定位方法，包括：
图像采集装置对所述定位二维码进行图像采集，获取二维码图像；
所述图像采集装置将所述二维码图像发送给定位控制器；
所述定位控制器接收所述二维码图像并对所述二维码图像进行解析，获取所述定位二维码的位置；
所述定位控制器将所述定位二维码所处的位置作为车辆当前所处的位置。
本发明实施例的基于二维码的车辆定位方法，通过图像采集装置对定位二维码进行图像采集，获取二维码图像，并将二维码图像发送给定位控制器，定位控制器对接收的二维码图像进行解析，获取定位二维码的位置，并将定位二维码所处的位置作为车辆当前所处的位置，从而实现车辆的高精度定位。由于二维码的读取速度远高于一维条形码的读取速度，且识别方向不限于横向识别，因此本发明提出的基于二维码的车辆定位系统能够实现全方位识读和高速读取，解决现有基于条形定位码的定位技术无法实现全方位识读、读取速度低的技术问题。通过识别定位二维码获取定位二维码的位置信息，将定位二维码的信息作为车辆当前所处的位置，能够实现精确定位，解决现有技术中定位准确度低的技术问题。
为了实现上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时，实现如第二方面实施例所述的基于二维码的车辆定位方法。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为基于查询应答器的车辆定位技术的结构示意图；
图2为本发明一实施例提出的基于二维码的车辆定位系统的结构示意图；
图3为本发明另一实施例提出的基于二维码的车辆定位系统的结构示意图；
图4为本发明又一实施例提出的基于二维码的车辆定位系统的结构示意图；
图5为一种U型轨的二维码定位系统结构安装示意图；
图6为轨旁定位二维码的部署示意图；
图7为本发明一具体实施例的基于二维码的车辆定位系统的结构示意图；
图8为基于二维码的车辆定位系统的实际部署示意图；
图9为本发明一实施例提出的基于二维码的车辆定位方法的流程示意图；以及
图10为本发明另一实施例提出的车辆定位方法的流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本发明实施例的基于二维码的车辆定位系统和定位方法。
现有的车辆定位技术主要有三种：基于查询应答器的车辆定位技术、基于射频标识卡和射频识别阅读器的定位技术，以及基于条形定位码的定位技术。这三种车辆定位技术存在各自的优缺点。
(1)基于查询应答器的车辆定位技术。这种定位技术是目前世界铁路运用最为广泛的一种定位方式，一般由查询应答器天线、车载主机、地面应答器和轨旁电子单元组成。轨旁应答器以一定间隔距离布置在车辆运行线路上，如图1所示，当查询应答器天线接近地面应答器时，地面应答器的耦合线圈感应到一定频率的磁场，能量接收电路将其转化为电能，作为应答器工作所需的电源，应答器开始工作，并将存储的线路信息转发至查询应答器天线，查询应答器天线读取并处理数据，从而对车辆的绝对位置进行校正，实现车辆的点式定位。该定位技术只能给出点式定位信息，且应答器的安装环境需要满足严格的非金属区要求，环境适应能力差。车辆运行过程中，应答器位置丢失将导致车辆定位失败，从而触发紧急制动且无法自动获取位置，且增加了故障的机率，维护检修成本相对较高。
(2)基于射频标识卡和射频识别阅读器的定位技术。这种定位技术通过在轨旁特定位置设定射频识别卡(电子标签)并在车辆上安装射频识别阅读器实现定位。该技术中，每一个电子标签对应唯一号码，为每一个号码设置对应的实际地理位置，当车辆上的射频识别阅读器划过射频识别卡时，通过读取电子标签对应的唯一号码得到地理位置，从而定位车辆的位置。该定位技术需要高密度铺设射频标识卡来提高定位精度，容易因射频识别卡所输出信号之间的相互干扰而出现一次读取多个卡号导致无法定位，且射频识别卡定位读取范围还会受到射频发射功率、读取角度、位置以及杂散电磁波的干扰等诸多因素的影响。
(3)基于条形定位码的定位技术。这种定位技术主要应用于个人快速公交系统(Personal Rapid Transit，PRT)中，通过在PRT导轨上设置条形定位码并在车辆上设置条形定位码扫描器，实现PRT系统中的车辆定位。该定位技术的条形码识读速度低，读取速度仅仅是二维QR码的十分之一，且条形码的布局结构难以支撑全方位识读，条形码扫描器只能横向扫描数据，识读角度范围较小，一旦车辆转弯侧偏，将不能正确定位；一维条形码中不包含纠错码，容错能力较差。
针对上述问题，本发明提出了一种基于二维码的车辆定位方法，以实现全方位识读，提高车辆的定位精度，提高系统的环境适应能力和容错能力。
图2为本发明一实施例提出的基于二维码的车辆定位系统的结构示意图。
如图2所示，该基于二维码的车辆定位系统10包括：图像采集装置110、定位控制器120，以及设置在轨道上的定位二维码130。本实施例中，图像采集装置110和定位控制器120设置在车辆的指定位置上，当车辆行驶到一个定位二维码130处，就可以通过车辆上的图像采集装置110拍摄二维码，获取二维码图像。
进一步地，图像采集装置110与定位控制器120连接，对定位二维码130进行图像采集后，可以获取二维码图像，然后将二维码图像发送给定位控制器120。
此处需要说明的是，实际应用中，图像采集装置110与定位二维码130不相连，图像采集装置110通过摄像装置扫描获取定位二维码图像，图2中将定位二维码130与图像采集装置120相连，仅用于表示图像采集装置110从定位二维码130获取图像数据，而不表示图像采集装置110与定位二维码130之间存在连接关系。
作为一种示例，图像采集装置110可以安装在车辆的转向架下方正中位置，且图像采集装置110距U型轨轨道梁凹槽内左右两侧边的距离相等。
此处需要说明的是，图像采集装置110与U型轨轨道梁凹槽内侧边任一侧的距离应满足车辆界限要求。
定位控制器120，用于接收二维码图像并对二维码图像进行解析，获取定位二维码的位置，将定位二维码所处的位置作为车辆当前所处的位置。
本实施例中，定位控制器120可以由微处理器和接口组成，微处理器通过接口与图像采集装置110连接，以读取图像采集装置110采集并处理后的二维码图像，得到定位二维码的位置信息。其中，接口可以是通信接口或者其他接口，或者是通信接口与其他接口的组合。
可选地，在本发明实施例一种可能的实现方式中，为了排除假的二维码图像对定位识别造成的影响，降低机车定位时的数据处理量，定位控制器120对接收到的二维码图像进行解析处理之前，可以先对二维码图像进行防伪识别。从而，本实施例中，定位控制器120还可以用于对二维码图像进行防伪识别，以判断二维码图像对应的定位二维码130是否为伪二维码，若定位二维码130为伪二维码，则记录定位二维码130的位置；若定位二维码130不是伪二维码，则对二维码图像进行解析处理。
此处需要说明的是，假的二维码图像对应的定位二维码为伪二维码，伪二维码指的是非用于机车定位的专用二维码，假的二维码图像中包含的信息与专用二维码对应的二维码图像中包含的信息不同。根据二维码图像包含的信息可以判断出二维码图像对应的二维码是否为伪二维码。
通过在接收到二维码图像之后先对二维码图像进行防伪识别以判断对应的定位二维码的真伪，并在定位二维码为伪二维码时，记录定位二维码的位置，能够将伪二维码的位置及时反馈给控制系统，以使管理人员及时对伪二维码进行处理，保证机车定位系统的正常运行。
定位二维码130可以安装在轨道梁凹槽内侧边两侧或者任意一侧，且沿着轨道方向设置。定位二维码130可以根据实际线路信息生成。车辆运行路线确定后，运行路线的实际线路信息随之确定，本实施例中，可以将实际线路信息输入至预先设定的机制中，由机制对线路信息进行分析和优化，再利用预设的编码方式对优化后的线路信息进行编码，生成定位二维码。
优选地，定位二维码中可以携带类型信息，用于指示控制中心对车辆按照定位二维码的类型进行运行控制。定位二维码携带的类型信息包括但不限于二维码类型、线路ID号和线路数据等。其中，二维码类型包括但不限于加速、限速、停车、减速等；线路信息则为实际线路的具体数据，比如该定位二维码相对于基准点(比如线路起始点)的距离。从而，定位控制器120还用于从二维码图像中提取所携带的类型信息，并将类型信息发送给车辆的控制中心。控制中心接收到定位控制器120发送的类型信息后，可以根据类型信息对车辆进行控制，以保证车辆安全运行。
可选地，在本发明实施例一种可能的实现方式中，定位控制器120还可以从二维码图像中提取定位二维码的标识号，定位二维码的标识号为定位二维码的编码，比如QR0100、QR0101等。定位控制器120提取出当前定位二维码的标识号之后，可以与前一次提取出的定位二维码的标识号进行比较，进而根据获取的相邻两个定位二维码的标识号的比较结果，确定车辆的行驶方向。
本实施例中，定位二维码130可以设置在由反光材料合成的反光面板上，反光面板用于触发图像采集装置110启动进行图像采集。通常，反光面板的大小大于定位二维码的大小，比如，定位二维码的长度和宽度可以均6cm，反光面板的大小可以为长12cm、宽8cm，厚2cm。将反光面板的大小设置为大于定位二维码的大小，能够避免定位二维码完全覆盖反光面板导致图像采集装置110启动失败的情况。
作为一种示例，图像采集装置110可以是集成自带感光及处理功能的高速摄像头与光电传感器或超声波传感器为一体的二维码图像采集处理装置。光电传感器或超声波传感器用于检测定位二维码的位置，当检测到反光面板的反射光时，可确定反射光所在的位置处有定位二维码，进而触发高速摄像头周期性地采集定位二维码。自带处理功能的高速摄像头周期性地被触发并采集定位二维码图像并处理二维码图像。通过设置反光面板来触发图像采集装置110，图像采集装置110被触发后再采集二维码图像，并在一次采集结束后停止采集并等待下一次触发，避免了图像采集装置110在车辆运行过程中持续处于启动状态造成不必要的数据采集和处理，提高了采集和处理效率，提高了图像采集装置110的使用寿命。
通过工艺合成技术合成定位二维码，使得定位二维码不易受环境影响，具有较强的环境适应能力，能够解决现有技术中环境适应能力差的技术问题。
本实施例的基于二维码的车辆定位系统，通过在轨道上设置定位二维码，图像采集装置对定位二维码进行图像采集获取二维码图像，并将二维码图像发送给定位控制器，定位控制器接收二维码图像并对二维码图像进行解析，得到定位二维码的位置，将定位二维码所处的位置作为车辆当前所处的位置，从而实现车辆的高精度定位。由于二维码的读取速度远高于一维条形码的读取速度，且识别方向不限于横向识别，因此本发明提出的基于二维码的车辆定位系统能够实现全方位识读和高速读取，解决现有基于条形定位码的定位技术无法实现全方位识读、读取速度低的技术问题。通过识别定位二维码获取定位二维码的位置信息，将定位二维码的信息作为车辆当前所处的位置，能够实现精确定位，解决现有技术中定位准确度低的技术问题。
为了进一步提高车辆定位的准确性，本发明提出了另一种基于二维码的车辆定位系统，图3为本发明另一实施例提出的基于二维码的车辆定位系统的结构示意图。
如图3所示，在如图2所示实施例的基础上，基于二维码的车辆定位系统10还可以包括：与定位控制器120连接的车速采集装置140。
车速采集装置140用于周期性采集车辆的运行速度，将运行速度发送给定位控制器120。定位控制器120根据接收到的运行速度计算车辆在每个采样周期内的行车距离，并将每个采样周期内的行车距离累加得到车辆的第一运行距离。第一运行距离为车辆行驶至当前采用周期时，每个采样周期内的行车距离之和。其中，车速采集装置140采集车辆的运行速度的采样周期是预先设定并存储的，定位系统中的控制器控制车速采集装置140按照存储的采样周期，周期性地采集车辆的运行速度。
定位控制器120根据获取的定位二维码的位置，可以获取定位二维码与车辆的出发位置之间的第二运行距离，并将第一运行距离与第二运行距离进行比较，如果第一运行距离与第二运行距离之间的误差在预设的误差范围内，则根据第一运行距离确定车辆所处的位置；如果第一运行距离与第二运行距离之间的误差超出预设的误差范围，则利用定位二维码的位置更新车辆所处的位置。
概括地说，定位控制器120将获取的定位二维码的位置与根据周期性采集的车辆的运行速度计算所得的第一运行距离进行比较，当两者之间的差值超过预设的误差范围时，则将获取的定位二维码的位置作为车辆当前所处的位置；当两者之间的差值未超过预设的误差范围时，则将计算所得的第一运行距离作为车辆当前所处的位置。
本被实施例的基于二维码的车辆定位系统，通过设置速度采集装置来采集车辆的运行速度，定位控制器根据接收的运行速度计算车辆的走行距离，进而将车辆的走行距离与获取的定位二维码的位置之间的差值同预设的误差范围进行比较，根据比较结果来确定车辆所处的位置，能够对车辆的位置进行校正，进一步提高车辆定位精度。
为了更加清楚地描述上述实施例，本发明还提出另一种基于二维码的车辆定位系统，图4为本发明又一实施例提出的基于二维码的车辆定位系统的结构示意图。
如图4所示，在如图2所示实施例的基础上，图像采集装置110可以包括：安装支架111和摄像单元112。
其中，安装支架111与车辆的转向架连接，摄像单元112设置在安装支架111上。安装支架111包括至少两个安装部件，在每个安装部件上设置一个摄像单元112。
作为一种示例，图5为一种U型轨的二维码定位系统结构安装示意图。图5中，“1”表示U型轨，“左”是指U型轨左侧梁，“右”是指U型轨右侧梁；“2”表示车辆的走行轮，“3”表示安装支架，安装支架包括两个安装部件，安装支架根部与车辆的转向架连接固定，在每个安装部件上分别设置一个摄像单元(图5中的“4”)，每个摄像单元相互独立，且独立采集图像，其中一个摄像单元采集的图像失效时，并不影响另一个摄像单元的采集结果。当某摄像单元故障或采集的二维码图像失效时，随着车辆的继续运行，另一个摄像单元被触发后启动，采集并处理定位二维码图像，从而达到冗余的目的，保证了定位系统的鲁棒性以及采集数据的可靠性；“5”和“6”表示安装在轨道上的定位二维码。
本实施例中，可以分别在轨道的第一内侧和第二内侧设置定位二维码130，其中，第一内侧和第二内侧为轨道梁凹槽内侧边的两侧，比如图5中左侧梁的内侧和右侧梁的内侧。
进一步地，在设置定位二维码时，可以在轨道的同侧等间距的设置有定位二维码，并使轨道的不同侧相邻的定位二维码交错设置。
作为一种示例，图6为轨旁定位二维码的部署示意图。如图6所示，在轨道凹槽内侧边两侧按照一定的间隔设置定位二维码，同侧相邻定位二维码之间的间距为D1，且任一定位二维码与对侧任意相邻定位二维码之间的间距为d1(沿车辆前进方向)。通过改变D1的值，可以调整定位二维码的部署密度，部署灵活性高，系统适用能力强。如图6所示，轨道两侧交替设置定位二维码，使相同时间同一地点只有一个摄像单元112采集到二维码图像，且各个摄像单元112相互独立，采集图像的过程互不影响，达到了冗余的目的，能够提高定位系统的鲁棒性以及定位精度。此外，通过在轨道凹槽内侧两侧交替设置定位二维码，折返换端后的车辆可以采用相同的方式采集定位二维码图像，满足车辆折返换端要求，解决了传统定位方式中车辆折返换端受定位设施限制的问题，进一步提高了定位系统的适应性。
进一步地，在本发明实施例一种可能的实现方式中，定位控制器120还可以用于在对二维码图像解析出现错误时记录错误次数，如果错误次数到达预设的次数时，则发出提醒消息，提高了定位系统的容错能力。
本实施例的基于二维码的车辆定位系统，通过在图像采集装置中设置至少两个摄像单元，并且使每个摄像单元相互独立，提高了定位系统的鲁棒性，降低了因定位设施丢失导致无法定位的概率，提高了车辆的定位精度和定位能力。
图7为本发明一具体实施例的基于二维码的车辆定位系统的结构示意图。如图7所示，该定位系统由安装在车辆上的定位控制器、高速采集装置、车辆速度模块以及定位二维码便利标签组成。其中，定位二维码便利标签由反光面板和编码生成的定位二维码按一定的规则工艺组合生成，本实施例中，采用长、宽均为6cm的定位二维码与反光面板及其他材料合成长12cm、宽8cm、厚2cm的定位二维码便利标签。高速采集装置为集成自带感光及处理功能的高速摄像头与光电传感器或超声波传感器为一体的二维码图像采集处理装置，光电传感器或超声波传感器检测定位二维码便利标签的位置，触发高速摄像头周期性采集定位二维码。自带处理功能的高速摄像头周期性采集定位二维码图像并处理二维码图像。定位控制器包括微处理器和接口，微处理器通过接口与高速采集装置以及车辆速度模块连接，微处理器读取高速采集装置采集并处理后的二维码图像数据，获得定位二维码的绝对位置信息；微处理器还读取车辆速度模块提供的速度，并进行求和得到车辆的走行距离。进而，微处理器将车辆的走行距离与二维码的绝对位置信息进行比较，根据比较结果确定车辆的位置，实现车辆的高精度定位。
图8为基于二维码的车辆定位系统的实际部署示意图。如图8所示，在动车操纵台的特定位置上设置定位控制器并将其与车辆速度模块连接，且在动车操纵台转向架下方正中位置安装高速采集装置，且沿轨道方向交替设置定位二维码便利标签。高速采集装置与定位二维码便利标签的关系可以参见图5，定位二维码便利标签的部署图可以参见图6。本实施例中，同侧两个相邻定位二维码便利标签之间的间距D1＝15m，任一定位二维码便利标签与对侧任一相邻定位二维码便利标签的间距d1＝D1/2＝7.5m。
当车辆划过轨旁定位二维码便利标签时，高速采集装置受反光面板触发，以每秒2000帧的采样速度周期性采集定位二维码图像，定位控制器读取高速采集装置处理后的数据，并通过预制的程序，基于纠错字对读取的数据进行错误检查，当检测通过时，定位控制器解码定位二维码，并读取定位二维码的绝对位置信息；当检测到数据错误时，定位控制器记录错误类型并累加错误次数，当错误累加到一定范围(比如17帧)溢出时，定位控制器发送定位失败报告。
定位控制器周期性地从车辆的速度模块读取车辆的速度，并通过求和得到车辆的走行距离。本实施例中，假设机车划过图6中定位二维码便利标签QR0098时的时间为T0、速度为V0，划过定位二维码便利标签QR0102时的时间为Tn、速度为Vn，则该区间内车辆的走行距离为：
当定位控制器正确解码定位二维码图像后，得到定位二维码的绝对位置信息，并将车辆的走行距离与定位二维码的绝对位置信息进行比较，当车辆的走行距离与定位二维码的绝对位置信息之差Δs＝|D1-S|在误差允许范围内(本实施例中，取Δs＝0.12m)时，定位控制器认为车辆未空转并将车辆走行距离作为车辆当前所处的位置；当车辆的走行距离与定位二维码的绝对位置信息之差Δs＝|D1-S|超出误差允许范围时，定位控制器以定位二维码QR0102的位置作为车辆的当前位置，实现车辆定位。当完成一次定位后，定位控制器将误差清零，重新定位。
此处需要说明的是，高速采集装置的采集速度可以根据车辆的运行速度调整，数据错误次数阈值可以根据采集速度、定位二维码便利标签的长度以及车辆的最大运行速度确定，本发明对此不作限制。
本发明实施例的基于二维码的车辆定位系统，有效集成了图像处理技术和二维码定位技术，为图像采集与处理提供了高速识读和全方位识读的能力，解决了传统一维码(条形码)识读角度单一、识读速率低、数据存储少的问题。通过工艺合成定位二维码便利标签，并交替部署定位二维码便利标签，并可灵活调整定位二维码便利标签的部署密度，且设置至少两个相互独立的摄像单元以实现体系冗余，不仅能降低车辆因定位设施丢失而导致的故障，缓解基于查询应答器或射频识别卡的定位技术设置间距大、定位精度低、投资成本高、相互干扰强、维护成本高等一系列问题，还能提高车辆的定位精度和定位能力。
为了实现上述实施例，本发明还提出一种基于二维码的车辆定位方法，图9为本发明一实施例提出的基于二维码的车辆定位方法的流程示意图。
如图9所示，该基于二维码的车辆定位方法包括以下步骤：
步骤201，图像采集装置对定位二维码进行图像采集，获取二维码图像。
本实施例中，定位二维码被按照一定的间距均匀部署在轨道梁的凹槽内侧，且定位二维码设置在由反光材料合成的反光面板上。当车辆划过轨旁的定位二维码时，车辆上安装的图像采集装置被反光面板触发，图像采集装置采集反光面板上的定位二维码，得到二维码图像。
当图像采集装置完成一次图像采集之后，图像采集装置关闭，并等待下一次触发。本实施例中，可以预先设定图像采集装置的采样周期，且当车辆划过定位二维码时，被触发的图像采集装置周期性地采集定位二维码。
步骤202，图像采集装置将二维码图像发送给定位控制器。
图像采集装置采集获得二维码图像之后，还可以对二维码图像进行处理，并将处理后的二维码图像发送给定位控制器。
本实施例中，图像采集装置可以包括自带处理功能的高速摄像头，图像采集装置采集获得二维码图像之后，还可以进一步对二维码图像进行处理，进而将处理后的二维码图像发送给定位控制器。
步骤203，定位控制器接收二维码图像并对二维码图像进行解析，获取定位二维码的位置。
定位控制器从图像采集装置读取了二维码图像之后，进一步对二维码图像进行解析，以得到定位二维码的位置。
步骤204，定位控制器将定位二维码所处的位置作为车辆当前所处的位置。
本实施例中，定位控制器通过对二维码图像进行解析得到定位二维码的位置之后，可以将所获取的定位二维码所处的位置作为车辆当前所处的位置。
本实施例的基于二维码的车辆定位方法，通过图像采集装置对定位二维码进行图像采集，获取二维码图像，并将二维码图像发送给定位控制器，定位控制器对接收的二维码图像进行解析，获取定位二维码的位置，并将定位二维码所处的位置作为车辆当前所处的位置，从而实现车辆的高精度定位。由于二维码的读取速度远高于一维条形码的读取速度，且识别方向不限于横向识别，因此本发明提出的基于二维码的车辆定位系统能够实现全方位识读和高速读取，解决现有基于条形定位码的定位技术无法实现全方位识读、读取速度低的技术问题。通过识别定位二维码获取定位二维码的位置信息，将定位二维码的信息作为车辆当前所处的位置，能够实现精确定位，解决现有技术中定位准确度低的技术问题。
为了更加清楚地描述上述实施例，本发明提出了另一种基于二维码的车辆定位方法，图10为本发明另一实施例提出的车辆定位方法的流程示意图。
如图10所示，该基于二维码的车辆定位方法可以包括以下步骤：
步骤301，图像采集装置对定位二维码进行图像采集，获取二维码图像。
步骤302，图像采集装置将二维码图像发送给定位控制器。
需要说明的是，本实施例中对步骤301-步骤302的描述，可以参见前述实施例中对步骤201-步骤202的描述，其实现原理类似，此处不再赘述。
步骤303，定位控制器接收二维码图像并对二维码图像进行解析，判断是否解析错误。
本实施例中，定位控制器对接收的二维码图像进行解析时，可以通过预制的程序，利用纠错字对二维码图像数据进行错误检查，以判断是否解析错误。当判定解析错误时，则执行步骤304；当判定解析无误时，则执行步骤305。
可选地，在本发明实施例一种可能的实现方式中，为了排除假的二维码图像对定位识别造成的影响，降低机车定位时的数据处理量，定位控制器对接收到的二维码图像进行解析处理之前，还可以先对接收到的二维码图像进行防伪识别。从而，本实施例中，定位控制器接收到二维码图像之后，可以先对接收到的二维码图像进行防伪识别，以判断二维码图像对应的定位二维码是否为伪二维码。若定位二维码为伪二维码，则记录定位二维码的位置；若定位二维码非伪二维码，则对二维码图像进行解析处理。
此处需要说明的是，假的二维码图像对应的定位二维码为伪二维码，伪二维码指的是非用于机车定位的专用二维码，假的二维码图像中包含的信息与专用二维码对应的二维码图像中包含的信息不同。根据二维码图像包含的信息可以判断出二维码图像对应的二维码是否为伪二维码。
通过在接收到二维码图像之后先对二维码图像进行防伪识别以判断对应的定位二维码的真伪，并在定位二维码为伪二维码时，记录定位二维码的位置，能够将伪二维码的位置及时反馈给控制系统，以使管理人员及时对伪二维码进行处理，保证机车定位系统的正常运行。
步骤304，定位控制器记录错误次数，如果错误次数到达预设的次数时，则发出提醒消息。
当定位控制器对二维码图像进行解析时出错时，定位控制器记录错误次数，并在错误次数达到预设的次数时，发出提醒消息，以提示控制中心定位失败。
通过对解析结果进行判断，并在错误次数达到预设的次数时发送提醒消息，能够提高定位方法的容错能力。
步骤305，定位控制器获取定位二维码的位置，并将定位二维码所处的位置作为车辆当前所处的位置。
当定位控制器对定位二维码进行解析的解析结果无误时，定位控制器可以进一步获取定位二维码的位置信息，并将获取的定位二维码的位置作为车辆当前所处的位置。
步骤306，车速采集装置周期性采集车辆的运行速度，将运行速度发送给定位控制器。
为了进一步提高车辆定位的精度，本实施例中，还可以在车辆上安装车速采集装置，以周期性地采集车辆的运行速度，并将获取的运行速度发送给定位控制器。
步骤307，定位控制器根据运行速度计算车辆在每个采样周期内的行车距离。
定位控制器接收到车速采集装置发送的车辆的运行速度之后，可以根据接收到的运行速度计算在每个采样周期内的行车距离。能够理解的是，每个采样周期内的行车距离为该采样周期与该采样周期内车辆的运行速度的乘积，其中，采样周期是预先设定的。
步骤308，定位控制器将每个采样周期内的行车距离累加得到车辆的第一运行距离。
定位控制器计算得到每个采样周期内车辆的行车距离之后，通过对每个采样周期内的行车距离进行相加，可以得到从车辆运行开始至车辆运行到当前采样周期这一时段内车辆的第一运行距离。
步骤309，定位控制器根据定位二维码的位置，获取定位二维码与车辆的出发位置之间的第二运行距离。
本实施例中，定位控制器通过对二维码图像进行解析获得定位二维码的位置后，可以根据定位二维码的位置，获取定位二维码与车辆出发位置之间的第二运行距离。
举例而言，假设车辆当前划过的定位二维码的绝对位置信息(即该定位二维码与起始站之间的距离)为CK0+115.6m，则定位控制器获取的第二运行距离为CK0+115.6m。
步骤310，定位控制器将第一运行距离与第二运行距离进行比较，判断第一运行距离与第二运行距离之间的误差是否在预设的误差范围内。
定位控制器获取了车辆的第一运行距离以及第二运行距离之后，可以进一步计算第一运行距离与第二运行距离之间的差值，并将差值的绝对值与预设的误差范围进行比较，判断第一运行距离与第二运行距离之间的误差是否在预设的误差范围之内。当第一运行距离与第二运行距离之间的误差在预设的误差范围之内时，执行步骤311；当第一运行距离与第二运行距离之间的误差超过预设的误差范围时，则执行步骤312。
步骤311，定位控制器根据第一运行距离确定车辆所处的位置。
当第一运行距离与第二运行距离之间的误差在预设的误差范围之内时，表明计算所得的车辆的第一运行距离较为准确，此时可以根据第一运行距离确定车辆所处的位置，即将车辆运行了第一运行距离后所处的位置作为当前的列车位置。
步骤312，定位控制器利用定位二维码的位置更新车辆所处的位置。
当第一运行距离与第二运行距离之间的误差超过预设的误差范围时，表明计算所得的车辆的第一运行距离不准确，此时可以利用定位二维码的位置更新车辆所处的位置，即将定位二维码的位置作为车辆当前所处的位置。
本实施例的基于二维码的车辆定位方法，通过定位控制器接收车速采集装置发送的车辆的运行速度，根据运行速度和预设的采样周期计算车辆的第一运行距离，并根据定位二维码的位置获取第二运行距离，将第一运行距离和第二运行距离进行比较，当两者的误差在预设的误差范围之内时，根据第一运行距离确定车辆所处的位置，当两者的误差超过预设的误差范围时，利用定位二维码的位置更新车辆所处的位置，能够对车辆的位置进行校正，进一步提高车辆定位精度。
进一步地，在本发明实施例一种可能的实现方式中，定位控制器还可以从接收到的二维码图像中提取出定位二维码的类型信息，以用于指示控制中心对车辆按照定位二维码的类型进行运行控制。
其中，定位二维码携带的类型信息包括但不限于二维码类型、线路ID号和线路数据等。其中，二维码类型包括但不限于加速、限速、停车、减速等；线路信息则为实际线路的具体数据，比如该定位二维码相对于基准点(比如线路起始点)的距离。
定位控制器从二维码图像中提取出定位二维码的类型信息之后，可以将提取的类型信息发送给车辆的控制中心，以便控制中心根据类型信息对车辆进行控制，保证车辆的安全运行。
在本发明实施例一种可能的实现方式中，定位控制器还可以从二维码图像中提取出定位二维码的标识号，定位二维码的标识号为定位二维码的编码，比如QR0100、QR0101等。定位控制器120提取出当前定位二维码的标识号之后，可以与前一次提取出的定位二维码的标识号进行比较，进而根据获取的相邻两个定位二维码的标识号的比较结果，确定车辆的行驶方向。
需要说明的是，上述示例仅用于解释说明本发明，不能作为对本发明的限制，本发明所述的定位系统及定位方法不仅适用于U型轨，还适用于一字轨(单轨)或其他轨道类型的交通，因此本发明不限于具体实施方式中所述的实施例。
为了实现上述实施例，本发明还提出一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时，实现如前述实施例所述的基于二维码的车辆定位方法。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (21)
1.一种基于二维码的车辆定位系统，其特征在于，包括：
图像采集装置、定位控制器以及设置在轨道上的定位二维码；所述图像采集装置与所述定位控制器连接；
所述图像采集装置，用于对所述定位二维码进行图像采集，获取二维码图像，并将所述二维码图像发送给所述定位控制器；
所述定位控制器，用于接收所述二维码图像并对所述二维码图像进行解析，获取所述定位二维码的位置，根据所述定位二维码的位置，实时校正所述车辆的位置。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：与所述定位控制器连接的车速采集装置；
所述车速采集装置，用于周期性采集所述车辆的运行速度，将所述运行速度发送给所述定位控制器；
所述定位控制器，还用于根据所述运行速度计算所述车辆在每个采样周期内的行车距离，并将每个采样周期内的行车距离累加得到所述车辆的第一运行距离。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述定位控制器，还用于根据所述定位二维码的位置，获取所述定位二维码与所述车辆的出发位置之间的第二运行距离，将所述第一运行距离与所述第二运行距离进行比较，如果所述第一运行距离与所述第二运行距离之间的误差在预设的误差范围内，根据所述第一运行距离确定所述车辆所处的位置。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述定位控制器，还用于如果所述第一运行距离与所述第二运行距离之间的误差超出预设的误差范围，则利用所述定位二维码的位置更新所述车辆所处的位置。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述定位二维码中携带类型信息；所述定位控制器，还用于从所述二维码图像中提取所述类型信息，并将所述类型信息发送给所述车辆的控制中心，所述类型信息用于指示所述控制中心对所述车辆按照所述定位二维码的类型进行运行控制。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述定位控制器，还用于从所述二维码图像中提取所述定位二维码的标识号，并与前一次提取出的所述定位二维码的标识号进行比较，根据比较结果确定所述车辆的行驶方向。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述定位控制器，还用于在对所述二维码图像解析出现错误时记录错误次数，如果所述错误次数到达预设的次数时，则发出提醒消息。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述定位二维码设置在由反光材料合成的反光面板上，所述反光面板，用于触发所述图像采集装置启动进行图像采集。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，分别在所述轨道的第一内侧和第二内侧设置所述定位二维码。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述轨道的同侧等间距的设置有所述定位二维码，所述轨道的不同侧相邻的所述定位二维码交错设置。
11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像采集装置包括：安装支架和摄像单元；所述安装支架与所述车辆的转向架连接，所述摄像单元设置在所述安装支架上。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述安装支架包括至少两个安装部件；在每个所述安装部件上设置一个所述摄像单元。
13.根据权利要求1-12任一项所述的系统，其特征在于，所述定位控制器还用于：对所述二维码图像进行防伪识别，以判断所述二维码图像对应的所述定位二维码是否为伪二维码，若为伪二维码，记录所述定位二维码的位置。
14.一种基于二维码的车辆定位方法，其特征在于，包括：
图像采集装置对所述定位二维码进行图像采集，获取二维码图像；
所述图像采集装置将所述二维码图像发送给定位控制器；
所述定位控制器接收所述二维码图像并对所述二维码图像进行解析，获取所述定位二维码的位置；
根据所述定位二维码的位置，实时校正所述车辆的位置。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括：
车速采集装置周期性采集所述车辆的运行速度，将所述运行速度发送给所述定位控制器；
所述定位控制器根据所述运行速度计算所述车辆在每个采样周期内的行车距离；
所述定位控制器将每个采样周期内的行车距离累加得到所述车辆的第一运行距离。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述定位控制器将每个采样周期内的行车距离累加得到所述车辆的第一运行距离之后，还包括：
所述定位控制器根据所述定位二维码的位置，获取所述定位二维码与所述车辆的出发位置之间的第二运行距离；
所述定位控制器将所述第一运行距离与所述第二运行距离进行比较；
当所述第一运行距离与所述第二运行距离之间的误差在预设的误差范围内时，所述定位控制器根据所述第一运行距离确定所述车辆所处的位置。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括：
当所述第一运行距离与所述第二运行距离之间的误差超出预设的误差范围时，所述定位控制器利用所述定位二维码的位置更新所述车辆所处的位置。
18.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括：
所述定位控制器从所述二维码图像中提取所述定位二维码的类型信息；所述类型信息用于指示所述控制中心对所述车辆按照所述定位二维码的类型进行运行控制；
所述定位控制器将所述类型信息发送给所述车辆的控制中心。
19.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括：
所述定位控制器从所述二维码图像中提取所述定位二维码的标识号，并与前一次提取出的所述定位二维码的标识号进行比较，根据比较结果确定所述车辆的行驶方向。
20.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括：
所述定位控制器在对所述二维码图像解析出现错误时记录错误次数，如果所述错误次数到达预设的次数时，则发出提醒消息。
21.根据权利要求14-20任一项所述的方法，其特征在于，还包括：所述定位控制器对所述二维码图像进行防伪识别，以判断所述二维码图像对应的所述定位二维码是否为伪二维码，若为伪二维码，记录所述定位二维码的位置，若非伪二维码，则对所述二维码图像进行解析处理。
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| GR01 | Patent grant | ||
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