CN110595498A - 一种车载导航系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种车载导航系统，其包括车道识别模块、导航模块和提示模块，其中，所述车道识别模块用于识别所在车辆所行驶道路上的道路标识信息，并将识别出的道路标识信息发送给所述导航模块；所述导航模块根据收到的道路标识信息并结合自身的导航轨迹给出所在车辆下一刻的导航信息，并将所述导航信息发送给所述提示模块进行导航信息发布。本发明的车载导航系统能够对车辆所在行驶车道进行定位，并能结合车道上的导向标识进行导航，同时还能将直观的实时车道导航信息提供给车辆的驾驶员。

Description

一种车载导航系统及车辆

技术领域

本发明涉及车载导航系统领域。

背景技术

随着城市规模的不断扩张，城市道路交通网络日新月异，同时也变得越来越错综复杂。这也给车辆驾驶员带来了很大的驾驶困扰。举例来讲，车辆驾驶员可能会因为不熟悉城市道路，无法找到有效的到达目的地的路径，浪费大量宝贵的时间。因此，导航系统成为广大车辆驾驶员出行的标配工具。

对于导航系统而言，由于仅起辅助作用，普通的导航电子地图的绝对坐标精度大约是10米，民用的卫星定位系统的精度也在10米左右，融合航迹推算或惯性导航后，车载导航系统的最大精度为3米。而中国的车道为3.5米，所以，一般常见的导航系统是无法确认行驶车辆所在的实时行驶车道的。

由于手机导航系统的地图能实时更新，因此，驾驶员普遍喜欢手机导航。但手机导航采用的是基于基站的移动定位，其定位精度低于卫星定位。因此，导航系统中的提示音，通常是“请在最右侧车道行驶”，“请走中间两车道”等。当车辆行驶至交叉路口，尤其是复杂的高架下，叉路多，转向的提示通常无法准确描述行使路径，驾驶员容易失误走错道。

为了避免上述情况的发生，已知的常用方式是提高导航的准确性。对此，一般常用的方法有两种：一种是提高导航电子地图的精度；另一种是提高定位的精度。

目前开发出的高精度导航电子地图，其精度可达20厘米，同时还能帮助汽车预先感知路面复杂信息，如坡度、曲率、航向等。但其成本高昂，无法直观显示，主要用于自动驾驶的后台处理。

而对于提高定位精度而言，当前的主要技术是差分GPS。差分GPS的工作流程是：在用户接收机附近设置一个经纬度坐标已知的差分基准站，基准站将接收的卫星定位信号与已知的精确坐标比较，得出修正值，将修正值传输给用户接收机，用户接收机结合卫星定位信号与差分修正值，计算出自己的坐标，从而提高定位精度。差分GPS定位精度高，可以达到厘米级，但是其需要大量的基准站，成本高昂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种车载导航系统，其能够对车辆所在行驶车道进行定位，并能结合车道上的导向箭头进行导航，同时还能将直观的实时车道导航信息提供给车辆的驾驶员。

为此，本发明一个方面提出如下技术方案：

一种车载导航系统，包括车道识别模块、导航模块和提示模块，其中

所述车道识别模块包括图像采集单元和数据处理单元，所述图像采集单元被配置用于采集所在行驶车辆前方道路上的图像信息，其中所述图像信息包括行驶道路上的道路标识信息，并将所述图像信息传递给所述数据处理单元；

所述数据处理单元被配置用于处理所述图像信息并识别出其中的所述道路标识信息中的车道线信息，然后根据所述车道线信息计算出所在车辆在行驶道路上的车道数量信息以及实时所处车道的信息，再将所述车道数量信息和所处车道信息发送给所述导航模块；

所述导航模块被配置为根据所述车道数量信息和所处车道信息并结合自身的导航轨迹给出所在车辆下一刻的导航信息，并将所述导航信息发送给所述提示模块进行导航信息发布。

进一步的，依据本发明一个实施方式提出的车载导航系统，其中所述提示模块包括显示屏和语音单元，所述显示屏为人机交互界面。

进一步的，依据本发明一个实施方式提出的车载导航系统，其中采集到的所述道路标识信息还包括导向标识、人行横道标识、减速标识、限速标识。

进一步的，依据本发明一个实施方式提出的车载导航系统，其中所述车道识别模块的数据处理单元还将识别出的道路标识信息发送给所述提示模块，所述提示模块被配置为根据接收到的所述道路标识信息，通过其语音单元发出相应的语音提示。例如，接收的道路标识为人行横道信息时，作出相应的语音提示，如：“前方人行横道”，“请减速行驶”。

进一步的，依据本发明一个实施方式提出的车载导航系统，其中所述图像采集单元包括基于Mobileye芯片的摄像头，其设置在所在车辆的前部，用以采集前方道路上的图像信息。

进一步的，依据本发明一个实施方式提出的车载导航系统，其中所述数据处理单元是基于距离算法进行定位计算，其采用以下三阶函数公式来计算车道线：

y = a0 + a1*x + a2*x² + a3*x³

其中公式中的参数通过所述图像采集单元采集到的2个或以上数量帧幅的图像数据获得；其中a0表示所述图像采集单元到车道线的距离。

进一步的，依据本发明一个实施方式提出的车载导航系统，其中所述数据处理单元还将其计算得出的实时车道图像数据发送给所述导航模块，所述导航模块将自身获得的车辆位置和导航方向覆盖到接收到所述实时车道图像上，并输出到所述提示模块的显示屏中进行显示。

进一步的，依据本发明一个实施方式提出的车载导航系统，其中所述车道识别模块、导航模块和提示模块之间通过车载网络通信进行数据传输。具体可以是采用CAN、MOST、Flexray、Ethernet等车载总线中的一种或者多种。

本发明的有益效果包括：本发明一个方面提出的车载导航系统，通过设置车道识别模块来进行所在车辆在行驶道路上的车道实时定位，不仅能提高定位精度，而且能根据实时采集到的道路标识语音提示驾驶员，提高了导航的准确性及驾驶的安全性。而且，其开发成本较低，具有极为广阔的市场推广使用前景。

附图说明

图1是依据本发明一个实施方式提出的车载导航系统的逻辑结构示意图。

图2为使用本发明提出的所述车载导航系统的车辆进行车道定位的示意图。

图3为使用本发明提出的所述车载导航系统的车辆进行车道变道的示意图。

图1至图3中的附图标记说明如下。

车道识别模块	10	图像采集单元	12
				数据处理单元	14	导航模块	20
提示模块	30	显示屏	32
				语音单元	34	所在车辆	100

具体实施方式

以下将结合附图和实施例，对本发明一个方面提出的车载导航系统的技术方案作进一步的详细描述。

请参阅图1所示，依据本发明一个实施方式，车载导航系统包括车道识别模块10、导航模块20和提示模块30。

其中，所述车道识别模块10被配置用于识别车道上的道路标识。所述道路标识包括但不限于：车道线，导向标识（如直行标识、左转标识、右转标识、调头标识等），人行横道标识，减速标识，以及限速标识等。

所述车道识别模块10将识别并计算出的车道定位、车道数量、车道线类型、道路标识及道路图像发送给所述导航模块20。所述车道识别模块10还将识别出的道路标识发送给所述提示模块30。

进一步的，所述车道识别模块10包括图像采集单元12和数据处理单元14。其中，所述图像采集单元12被配置用于采集所在行驶车辆前方道路上的图像信息，所述图像信息包括行驶道路上的道路标识信息，并将所述图像信息传递给所述数据处理单元14。所述数据处理单元14被配置用于处理所述图像信息并识别出其中的道路标识信息。

进一步的，所述图像采集单元12具体可以是采用基于Mobileye芯片摄像头，其设置在所在车辆的前部，以采集前方道路上的道路标识，例如，其可以采集车辆前方60米的行驶道路的图像信息。

进一步的，所述数据处理单元14是基于距离算法进行所在车辆的定位计算。其中由于组成中国道路的几何元素一般为：直线，圆，二阶缓和曲线。所以采用以下三阶函数公式来计算收到的所述采集到的图像中的车道线：

y = a0 + a1*x + a2*x² + a3*x³

公式中的参数通过所述图像采集单元12采集到的2个或以上数量帧幅的图像数据获得，一般为4帧图像数据，但不限于此；其中a0表示所述图像采集单元12到车道线的距离。

其中，所述导航模块20通过卫星定位结合航迹推算，在与其内设置的电子地图进行匹配，从而对所在车辆的行进道路进行路径规划。其中所述车道识别模块10获得的所在车道信息以及车道数量信息会将所在车辆准确定位到某条车道上，然后所述导航模块20由路径规划生成目的地行驶路径，并结合收到的由所述车道识别模块10识别出的道路导向标识及车道线类型，以及结合行驶路径，确定下一时刻的导航方向。所述导航模块20将车辆位置和导航方向覆盖到接收到的所述识别出的实时车道图像上，并输出到所述提示模块30。

所述提示模块30包括显示屏32和语音单元34。其中，所述显示屏32为人机界面，以及显示所述导航模块20输出的图像信息，例如，识别出的实时车道信息、车辆位置信息以及导航方向等。所述语音单元34用于语音提示，并根据接收到的所述识别出的道路标识，如人行横道、减速标示、限速字符等，作出相应的语音提示。例如：前方人行横道请减速行驶，从而提高驾驶的安全性。

进一步的，其中所述车道识别模块10、导航模块20和提示模块30之间可以是通过车载网络通信进行相互间的数据传输。具体可以是采用CAN、MOST、Flexray、Ethernet等车载总线中的一种或者多种，具体可随实际需要而定，并不作限定。

进一步的，在一个具体实施方式中，所述车道识别模块10的图像采集单元12采集行驶道路前方的道路标识信息并将图像信息发送给所述数据处理单元14。所述数据处理单元14通过四帧摄像头数据确认上述揭示的三阶函数公式中涉及的各参数。

其中，a0表示车载摄像头到车道线的距离。如图2所示，车辆行驶在三车道的道路中，所述数据处理单元14识别出4根车道线并编号，由车道线的数量计算出车道数为3。通过所述三阶函数确认出所述图像采集单元12到每根车道线的距离为d1、d2、d3、d4，如图可以得出其中d1和d4大致相等，d2和d3大致相等，而d1大于d2。

由此可以判断所在车辆100位于2和3车道线之间，且由车道线2和3组成的车道位于3根车道的中间车道。并且由|d1- d2|、|d2+d3|以及|d3- d4|，可以得到各车道线类型。

如果车辆处在变道过程中，例如，所在车辆骑行在车道线2上，则将出现所述图像采集单元12到2号车道线的距离小于半个车宽（通常所述图像采集单元12安装于车辆中间），此时判断出所在车辆处于变道过程中。

如图3所示，其中假设行驶路径确定前方路口需要左转，所述车道识别模块10定位其所在车辆处在中间车道行驶，且识别出的导向标识为左侧车道左转，则由所述导航模块20发出左转的变道导航指令。若无导向标识，则根据所述导航模块内的电子地图中的导向标识，通常包括此路段的左转车道及右转车道，进行变道导航。进一步的，若识别出的导向标识与电子地图中的不同，则以实际识别的为准。

本发明一个方面提出的车载导航系统，其通过设置车道识别模块来进行所在车辆在行驶道路上的车道实时定位，不仅能提高定位精度，而且能根据实时采集到的道路标识语音提示驾驶员，提高了导航的准确性及驾驶的安全性。且，其开发成本较低，具有极为广阔的市场推广使用前景。

本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种车载导航系统，其特征在于，其包括车道识别模块、导航模块和提示模块；其中

所述车道识别模块包括图像采集单元和数据处理单元，所述图像采集单元被配置用于采集所在行驶车辆前方道路上的图像信息，所述图像信息包括行驶道路上的道路标识信息，并将所述图像信息传递给所述数据处理单元；

所述数据处理单元被配置为处理所述图像信息并识别出其中的所述道路标识信息中的车道线信息，根据所述车道线信息计算出所在车辆在行驶道路上的车道数量信息以及实时所处车道的信息，再将所述车道数量信息和所处车道信息发送给所述导航模块；

所述导航模块被配置为根据接收到的所述车道数量信息和所处车道信息，结合自身的导航轨迹给出所在车辆下一刻的导航信息，并将所述导航信息发送给所述提示模块进行导航信息发布。

2.根据权利要求1所述的一种车载导航系统，其特征在于，其中所述提示模块包括显示屏和语音单元，所述显示屏为人机交互界面。

3.根据权利要求1所述的一种车载导航系统，其特征在于，其中所述采集到的所述道路标识信息还包括导向标识、人行横道标识、减速标识、限速标识。

4.根据权利要求1所述的一种车载导航系统，其特征在于，其中所述车道识别模块的数据处理单元还会将识别出的道路标识信息发送给所述提示模块，所述提示模块会根据接收到的所述道路标识信息，通过其语音单元发出相应的语音提示。

5.根据权利要求1所述的一种车载导航系统，其特征在于，其中所述图像采集单元包括基于Mobileye芯片的摄像头，其设置在所在车辆的前部，用以采集前方道路上的图像信息。

6.根据权利要求1所述的一种车载导航系统，其特征在于，其中所述数据处理单元是基于距离算法进行定位计算，其采用以下三阶函数公式来计算车道线：

y = a0 + a1*x + a2*x² + a3*x³

其中公式中的参数通过所述图像采集单元采集到的2个或以上数量帧幅的图像数据获得，其中a0表示所述图像采集单元到车道线的距离。

7.根据权利要求1所述的一种车载导航系统，其特征在于，其中所述数据处理单元还将其计算得出的实时车道图像数据发送给所述导航模块，所述导航模块将自身获得的车辆位置和导航方向覆盖到接收到所述实时车道图像上，并输出到所述提示模块的显示屏中进行显示。

8.根据权利要求1所述的一种车载导航系统，其特征在于，其中所述车道识别模块、导航模块和提示模块之间通过车载网络通信进行数据传输。

9.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括有如权利要求1-8任意一项所述的车载导航系统。