CN113362629A - 基于交通标志信息线的区域定位导航系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于交通标志信息线的区域定位导航系统及其工作方法，属于定位导航领域。本发明的定位导航系统，包括内含距离和位置信息的交通标志信息线、视频采集单元、控制单元和移动单元，交通标志信息线铺设于区域道路上，视频采集单元和控制单元安装于移动单元上；移动单元移动时，视频采集单元采集交通标志信息线的图像，控制单元识别计算获得该点的位置信息和移动距离，结合电子地图实现移动单元导航。本发明克服现有技术中车辆定位导航存在成本较高的现状，利用城市大量铺设的交通标志线，和目前已成熟应用的视频识别技术相结合，实现区域内的高精度低成本定位导航，可以应用于自动驾驶、自动泊车等领域。

Description

基于交通标志信息线的区域定位导航系统及其工作方法

技术领域

本发明涉及定位导航技术领域，更具体地说，涉及基于交通标志信息线的区域定位导航系统及其工作方法。

背景技术

定位和导航技术的发展大大改变了人们的出行体验，卫星导航，基站定位，UWB定位等技术目前已广泛应用于物体定位，车辆导航和自动驾驶等领域。但现有的定位和导航技术在实际应用中存在以下不足：(1)室外定位精度一般在米级，进一步提高定位精度须采用信号增强技术，成本增加；(2)室内定位由于没有卫星信号而须布设较多路测设备，且需要在被定位的物体上安装车载定位设备，这种定位方式定位精度差且成本较高，成为制约自动泊车、车位定位等领域发展的重要因素。

经检索，关于自动驾驶的停车定位技术已有相关专利公开，如中国专利申请号：2020114736942，发明创造名称为：一种基于自动驾驶的停车系统和方法，该申请案包括至少三个超声波信号发射单元，分别布置在停车场内各自固定位置处，分别用于发送超声波定位信号；自动驾驶车辆，用于在接收到用户触发的停车指令时，从至少三个超声波信号发射单元分别接收超声波定位信号，计算与至少三个超声波信号发射单元的各自距离，确定自动驾驶车辆在停车场内的坐标；定位服务器，用于基于自动驾驶车辆在停车场内的坐标分配停车场内的空车位，并基于停车场的电子地图规划到达该空车位的行车路径，将行车路径发送给自动驾驶车辆，从而由自动驾驶车辆基于行车路径自动驾驶到空车位。

又如中国专利申请号：2019109876714，发明创造名称为：自动驾驶车辆的停车控制系统，该申请案配置为：基于3D电子地图监视进入停车场的自动驾驶车辆的位置和移动，基于从停车场中的各种传感器收集到的传感器数据以及从自动驾驶车辆接收到的车辆信息来计算至自动驾驶车辆的驾驶员所选择的停车位的行驶轨迹，并且将关于计算出的行驶轨迹的信息提供给自动驾驶车辆。自动驾驶车辆基于从停车控制装置接收的行驶轨迹行驶至停车位，并且停放在停车位中。以上申请案均涉及对自动驾驶车辆的智能泊车技术，但对于上述提到的定位精度及定位成本问题并无过多关注。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中车辆定位导航存在成本较高、精度不足的现状，拟提供基于交通标志信息线的区域定位导航系统及其工作方法，本发明的导航系统，利用城市大量铺设的交通标志线，和目前已成熟应用的视频识别技术相结合，实现区域内的高精度低成本定位导航，可以应用于自动驾驶、自动泊车等多项领域，具有广阔的应用前景。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的基于交通标志信息线的区域定位导航系统，包括内含距离和位置信息的交通标志信息线、视频采集单元、控制单元和移动单元，其中交通标志信息线铺设于区域的道路上，视频采集单元和控制单元安装于移动单元上；移动单元在区域内移动时，视频采集单元采集交通标志信息线的图像，控制单元识别计算获得该点的位置信息和移动距离，结合该区域电子地图实现移动单元导航。

更进一步地，交通标志信息线由宽度相同、反光效果不同的不同类标志线段，按照一定规则沿长度方向组合分布形成。

更进一步地，交通标志信息线包括等距信息线，由I类标志线段和II类标志线段长度固定且交替分布，形成等距信息线。

更进一步地，交通标志信息线还包括二进制码信息线，由III类标志线段和IV类标志线段组合分布，且III类标志线段和IV类标志线段的数量之和为固定值，形成二进制码信息线。

更进一步地，二进制码信息线安装于区域内道路的特定位置，二进制码信息线中心位置的地理坐标值存储于该区域的电子地图上。

更进一步地，等距信息线安装于相邻两个二进制码信息线之间的连接路段上或道路边缘的交通标志线上。

更进一步地，交通标志信息线沿道路方向安装于道路两侧或车道中间，由涂料在道路表面涂覆形成，反光效果不同的标志线段采用不同颜色的涂料涂覆，或者其中一类采用一种颜色涂料，另一类采用道路原始表面。

本发明的基于交通标志信息线的区域定位导航系统的工作方法，包括以下步骤：

S1、在区域的道路上安装交通标志信息线，将二进制码信息线中心位置的地理坐标值输入该区域的电子地图，将每一段等距信息线标志线段的数量输入该区域的电子地图；

S2、移动单元沿道路移动，视频采集单元实时采集交通标志信息线的图像，并传输给控制单元进行识别和计算；

S3、控制单元识别到二进制码信息线时，在电子地图上标定出移动单元的位置和所在的道路。

S4、控制单元获得移动单元通过的等距信息线标志线段的数量，计算出离开二进制码信息线的距离；

S5、控制单元融合步骤S3和S4获得的信息，可以实现移动单元的实时定位和导航。

更进一步地，当应用于超出特定区域的导航工作时，用获得的特定地点地理坐标信息和移动距离信息与其他定位导航系统相融合，包括但不限于GPS、UWB定位、蓝牙定位系统，获得更准确的定位导航。

本发明的基于交通标志信息线的区域定位导航系统的工作方法，应用于路侧停车位状态巡检时，二进制码信息线安装于车位线上，移动单元为采集车牌信息的视频巡检车，其上设置的视频采集单元完成对车牌拍照获取车牌信息，同时对路侧停车位上的二进制码信息线拍照识别，控制单元通过对采集到的视频图像识别分析，获得车位号信息和停在该路侧停车位上的车辆车牌信息，由此生成该车辆的缴费订单。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明的区域定位导航系统，是基于交通标志信息线来进行位置距离定位判断，而交通标志线目前已大量存在与城市道路和地下停车场、机场、园区等区域内，采用内置距离和位置信息的交通标志信息线定位不需要额外安装路侧设备，改造投入大大减少，成本较低。

(2)本发明的的区域定位导航系统，所采用的视频采集单元是目前所有具有自动驾驶功能车辆的标准配置，所采用的视频识别技术也是目前行业内成熟技术，实践中不需要在车辆上安装额外的移动定位装置，便于推广应用。

(3)本发明的的区域定位导航系统，采用不同颜色的标志线段作为计算移动距离和识别位置信息的物理载体，相比在路面涂覆数字字符更加耐磨而且视频识别成功率较高，定位识别准确度较高。

(4)本发明的的区域定位导航系统工作方法，基于交通标志信息线的精确设置，结合现有的卫星定位等技术，可以有效提升区域内定位的精度，并可以实现距离和位置信息的相互校验和标定，充分拓展定位导航技术的应用区域。

附图说明

图1为本发明的区域定位导航系统的结构示意图；

图2为本发明中等距信息线的结构示意图；

图3为本发明中二进制码信息线的结构示意图；

图4为实施例中地下停车场应用状态示意图；

图5为实施例中路侧停车位巡检的应用状态示意图。

示意图中的标号说明：

100、交通标志信息线；200、特定位置A；201、特定位置B；203、空车位；204、路侧停车位；300、等距信息线；301、I类标志线段；302、II类标志线段；400、二进制码信息线；401、III类标志线段；402、IV类标志线段；500、移动单元；600、视频采集单元；700、控制单元。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

如图1所示，本实施例的基于交通标志信息线的区域定位导航系统，包括内含距离和位置信息的交通标志信息线100、视频采集单元600、控制单元700和移动单元500，其中交通标志信息线100铺设于区域的道路上，视频采集单元600和控制单元700安装于移动单元500上；移动单元500在区域内移动时，视频采集单元600采集交通标志信息线100的图像，控制单元700识别计算获得该点的位置信息和移动距离，结合该区域电子地图实现移动单元500导航。图1中在特定位置A 200和特定位置B 201均安装了二进制码信息线400，在两个二进制码信息线400中间安装了等距信息线300，在道路对侧的交通标志线上也安装了等距信息线300和二进制码信息线400。

具体地，交通标志信息线100由宽度相同、反光效果不同的不同类标志线段，按照一定规则沿长度方向组合分布形成。其中交通标志信息线100包括等距信息线300和二进制码信息线400。如图2所示为等距信息线300示意图，由I类标志线段301和II类标志线段302长度固定且交替分布，形成等距信息线300，每一组I类标志线段301和II类标志线段302形成的固定间距长度为d。

如图3所示为二进制码信息线400示意图，由III类标志线段401和IV类标志线段402组合分布，且III类标志线段401和IV类标志线段402的数量之和为固定值，形成二进制码信息线400。二进制码信息线400的标志线段的宽度一般小于等距信息线300的标志线段宽度。如图3中所示的二进制码为0110110010，其中两边的0码为起始和结束位，实际的编码信息共8位为11011001。二进制码信息线400安装于区域内道路的特定位置，如建筑入口、车位和道路上的交通标志线上等，二进制码信息线400中心位置的地理坐标值存储于该区域的电子地图上。等距信息线300安装于相邻两个二进制码信息线400之间的连接路段上或道路边缘的交通标志线上。

本实施例中交通标志信息线100沿道路方向安装于道路两侧或车道中间，由涂料在道路表面涂覆形成，反光效果不同的标志线段采用不同颜色的涂料涂覆，或者其中一类采用一种颜色涂料，另一类采用道路原始表面。需要说明的是，形成等距信息线300的两类标志线段反光效果不同、形成二进制码信息线400的两类标志线段反光效果不同即可，不要求等距信息线300和二进制码信息线400各自采用不同类标志线段。

本实施例的上述基于交通标志信息线的区域定位导航系统的工作方法，包括以下步骤：

S1、在区域的道路上安装交通标志信息线100，将二进制码信息线400中心位置的地理坐标值输入该区域的电子地图，将每一段等距信息线300标志线段的数量输入该区域的电子地图；

S2、移动单元500沿道路移动，视频采集单元600实时采集交通标志信息线100的图像，并传输给控制单元700进行识别和计算；

S3、控制单元700识别到二进制码信息线400时，在电子地图上标定出移动单元500的位置和所在的道路。

S4、控制单元700获得移动单元500通过的等距信息线300标志线段的数量，计算出离开二进制码信息线的距离；

S5、控制单元700融合步骤S3和S4获得的信息，可以实现移动单元500的实时定位和导航。

当应用于超出特定区域的导航工作时，可以用以上获得的特定地点地理坐标信息和移动距离信息与其他定位导航系统相融合，包括但不限于GPS、UWB定位、蓝牙定位等系统，获得更准确的定位导航。需要说明的是，本实施例的导航系统及其工作方法，亦可以实现对盲人的友好应用，此时移动单元500可以采用集成为盲人的穿戴设备或盲人随身携带的移动设备，当盲人进入该区域时，移动单元500和其上设置的视频采集单元600可以根据交通标志信息线100的信息进行采集，并通过语音播报形式对盲人进行导航。

实施例2

本实施例的基于交通标志信息线的区域定位导航系统，如图4所示给出了地下停车场应用场景，地下停车场内沿停车场内道路两侧均铺设有等距信息线300，所有车位和其他关键点位如电梯入口、车库出入口及不同的车道上均铺设有二进制码信息线400，且每个位置对应的二进制码均是唯一。地下停车场安装有车位状态监测系统，车位实时状态信息和停车场的电子地图均存储于云端后台，所有登录用户可以通过手机APP、小程序或网站方位停车场的电子地图和获取车位状态。本实施例中移动单元500为具有自动驾驶功能的车辆，车体四周具有自带的视频摄像头。当车主驾驶移动单元500进入地下停车场后，可在电梯入口处停车，车主下车后通过手机访问停车场系统后台，由后台将空车位信息、电子地图和导航路径下发给移动单元500的控制单元700，然后车主通过手机控制移动单元500进入自动驾驶模式。移动单元500通过自带的视频采集单元600采集到的电梯入口处的二进制码信息线400，获取对应的二进制码完成自身的准确定位，并根据导航地图推荐的路径驶向空车位203。在行驶过程中，视频采集单元600不断采集路边的等距信息线300，不断更新移动单元500在导航地图中的实时位置，同时与采集到的二进制码信息线400的位置做比对修正，最终找到空车位203并停进去。车主离开时同样通过手机软件控制移动单元500采用类似方式行驶到电梯入口，上车后驾驶移动单元500离开停车场。

实施例3

本实施例的基于交通标志信息线的区域定位导航系统，如图5所示给出了路侧停车位状态巡检的应用场景。路侧的车位收费系统通常是在车位上安装车位检测器检测车位的状态变化，并采用视频巡检车巡回采集车位上的车辆车牌信息，然后通过巡检车定位将车位状态信息与车牌信息链接，形成收费订单。本实施例则利用交通标志信息线100进行信息采集与识别，如图5所示，车位的区域道路上同样安装有交通标志信息线100，包括每个路侧停车位204的车位线上均铺设有二进制码信息线400，移动单元500为采集车牌信息的视频巡检车，其上设置的视频采集单元600完成对车牌拍照获取车牌信息，同时对路侧停车位204上的二进制码信息线400拍照识别，控制单元700通过对采集到的视频图像识别分析，获得车位号信息和停在该路侧停车位204上的车辆车牌信息，由此生成该车辆的缴费订单。需要说明的是，根据实际应用的车位环境不同，本实施例中可单独只在对应车位铺设二进制码信息线400，配合进行车位状态巡检即可；亦可在有需要时，将二进制码信息线400和等距信息线300配合分别铺设，来进行车位状态巡检，在此不再赘述。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.基于交通标志信息线的区域定位导航系统，其特征在于：包括内含距离和位置信息的交通标志信息线(100)、视频采集单元(600)、控制单元(700)和移动单元(500)，其中交通标志信息线(100)铺设于区域的道路上，视频采集单元(600)和控制单元(700)安装于移动单元(500)上；移动单元(500)在区域内移动时，视频采集单元(600)采集交通标志信息线(100)的图像，控制单元(700)识别计算获得该点的位置信息和移动距离，结合该区域电子地图实现移动单元(500)导航。

2.根据权利要求1所述的基于交通标志信息线的区域定位导航系统，其特征在于：交通标志信息线(100)由宽度相同、反光效果不同的不同类标志线段，按照一定规则沿长度方向组合分布形成。

3.根据权利要求2所述的基于交通标志信息线的区域定位导航系统，其特征在于：交通标志信息线(100)包括等距信息线(300)，由I类标志线段(301)和II类标志线段(302)长度固定且交替分布，形成等距信息线(300)。

4.根据权利要求3所述的基于交通标志信息线的区域定位导航系统，其特征在于：交通标志信息线(100)还包括二进制码信息线(400)，由III类标志线段(401)和IV类标志线段(402)组合分布，且III类标志线段(401)和IV类标志线段(402)的数量之和为固定值，形成二进制码信息线(400)。

5.根据权利要求4所述的基于交通标志信息线的区域定位导航系统，其特征在于：二进制码信息线(400)安装于区域内道路的特定位置，二进制码信息线(400)中心位置的地理坐标值存储于该区域的电子地图上。

6.根据权利要求4所述的基于交通标志信息线的区域定位导航系统，其特征在于：等距信息线(300)安装于相邻两个二进制码信息线(400)之间的连接路段上或道路边缘的交通标志线上。

7.根据权利要求2-6任一项所述的基于交通标志信息线的区域定位导航系统，其特征在于：交通标志信息线(100)沿道路方向安装于道路两侧或车道中间，由涂料在道路表面涂覆形成，反光效果不同的标志线段采用不同颜色的涂料涂覆，或者其中一类采用一种颜色涂料，另一类采用道路原始表面。

8.基于交通标志信息线的区域定位导航系统的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、在区域的道路上安装交通标志信息线(100)，将二进制码信息线(400)中心位置的地理坐标值输入该区域的电子地图，将每一段等距信息线(300)标志线段的数量输入该区域的电子地图；

S2、移动单元(500)沿道路移动，视频采集单元(600)实时采集交通标志信息线(100)的图像，并传输给控制单元(700)进行识别和计算；

S3、控制单元(700)识别到二进制码信息线(400)时，在电子地图上标定出移动单元(500)的位置和所在的道路；

S4、控制单元(700)获得移动单元(500)通过的等距信息线(300)标志线段的数量，计算出离开二进制码信息线(400)的距离；

S5、控制单元(700)融合步骤S3和S4获得的信息，可以实现移动单元(500)的实时定位和导航。

9.根据权利要求8所述的基于交通标志信息线的区域定位导航系统的工作方法，其特征在于：当应用于超出特定区域的导航工作时，用获得的特定地点地理坐标信息和移动距离信息与其他定位导航系统相融合，包括但不限于GPS、UWB定位、蓝牙定位系统，获得更准确的定位导航。

10.基于交通标志信息线的区域定位导航系统的工作方法，其特征在于：应用于路侧停车位状态巡检时，二进制码信息线(400)安装于车位线上，移动单元(500)为采集车牌信息的视频巡检车，其上设置的视频采集单元(600)完成对车牌拍照获取车牌信息，同时对路侧停车位(204)上的二进制码信息线(400)拍照识别，控制单元(700)通过对采集到的视频图像识别分析，获得车位号信息和停在该路侧停车位(204)上的车辆车牌信息，由此生成该车辆的缴费订单。

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