CN115797913A - 一种物流行李牵引车自动驾驶交通信号灯识别系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种物流行李牵引车自动驾驶交通信号灯识别系统，包括系统主体，包括物流行李牵引车，以及设置于物流行李牵引车上的GPS定位模块、地图导航模块、图像实时采集模块、图像匹配模块和控制模块。本发明的有益效果为够准确判断采集障碍并调节摄像角度消除视野盲区，同时调控其余摄像头补足调节摄像角度后的平视盲区以保持合适车距。
Description
技术领域
本发明涉及交通信号灯识别技术领域，特别是一种物流行李牵引车自动驾驶交通信号灯识别系统。
背景技术
物流行李牵引车的发展趋势是自动化驾驶技术，物流行李牵引车自动化驾驶依靠各种技术的协同结合，让车载电脑在无人情况下自动安全驾驶，实现行驶、停车、避让行人以及障碍物等一系列动作，这一技术的进步，必然成为未来物料行业发展的趋势。
在自动驾驶领域中，自动驾驶车辆在行经有交通信号灯的路口时,需要识别交通信号灯的颜色，进而根据交通信号灯颜色的指示进行相应驾驶操作。现有技术中，自动驾驶车辆在识别交通信号灯时，通常通过摄像头获取交通信号灯的图像，通过图像识别确定交通信号灯的颜色，并根据交通信号灯的颜色进行相应的驾驶操作。但是在现有技术中，由于车辆前方大客车或大卡车高度较高使摄像设备与交通信号灯之间形成采集盲区，出现识别交通信号灯错误的情况，并且该情况具有延后性，无法准确判断是否形成采集障碍，导致自动驾驶车辆不能得到准确的控制。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述或现有技术中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明的目的是提供一种物流行李牵引车自动驾驶交通信号灯识别系统，其能够准确判断采集障碍并调节摄像角度消除视野盲区，同时调控其余摄像头补足调节摄像角度后的平视盲区以保持合适车距。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种物流行李牵引车自动驾驶交通信号灯识别系统，其包括系统主体，包括物流行李牵引车，以及设置于物流行李牵引车上的GPS定位模块、地图导航模块、控制模块、图像实时采集模块和图像匹配模块。
作为本发明物流行李牵引车自动驾驶交通信号灯识别系统的一种优选方案，其中：物流行李牵引车包括车体，以及设置于车体后侧的护栏；图像实时采集模块设置于车体顶部。
作为本发明物流行李牵引车自动驾驶交通信号灯识别系统的一种优选方案，其中：图像实时采集模块包括后侧采集摄像组、设置于后侧采集摄像组前端的左侧摄像头、与左侧摄像头相对设置的右侧摄像组件，以及与右侧摄像组件连接的前视摄像组件。
作为本发明物流行李牵引车自动驾驶交通信号灯识别系统的一种优选方案，其中：前视摄像组件包括与控制模块连接的驱动电机、与驱动电机驱动端连接的齿轮圈、设置于齿轮圈齿面上的缓升坡、设置于齿轮圈、与齿轮圈齿面接触的加重轮、与加重轮中部活动连接的第一转轴、设置于加重轮一侧并与第一转轴固定连接的升降板、设置于升降板另一侧的并与第一转轴活动连接的弹性锁板，以及与升降板插接并固定设置于车体上的固定架。
作为本发明物流行李牵引车自动驾驶交通信号灯识别系统的一种优选方案，其中：弹性锁板包括L型摆臂、设置于L型摆臂顶部的三角锁头，以及设置于L型摆臂一侧的外沿拨板；固定架包括F型架体、与F型架体顶部铰接的前视摄像头、设置于F型架体一侧并与升降板插接的调节板，以及设置于调节板一侧的L型方形板；L型方形板的矩形缺口处与三角锁头外沿端长度适配。
作为本发明物流行李牵引车自动驾驶交通信号灯识别系统的一种优选方案，其中：右侧摄像组件包括与齿轮圈啮合的低齿轮、固定设置于低齿轮顶部的偏心轴、与偏心轴铰接的长摆臂、与长摆臂末端铰接的往复板、设置于往复板一侧的两组调向轴、与往复板限位插接的固定平台，以及设置于固定平台上的右侧摄像头。
作为本发明物流行李牵引车自动驾驶交通信号灯识别系统的一种优选方案，其中：固定平台包括设置于其一端的弹簧腔室、与弹簧腔室插接的顶杆、设置于固定平台一侧且相对设置的两组限位轴、设置于固定平台中部的第二转轴、与第二转轴活动连接的凸轮，以及设置于凸轮一侧并设置于两组限位轴之间的限位板。
作为本发明物流行李牵引车自动驾驶交通信号灯识别系统的一种优选方案，其中：顶杆始终保持与凸轮接触。
作为本发明物流行李牵引车自动驾驶交通信号灯识别系统的一种优选方案，其中：弹簧腔室设置有与顶杆插接的空间并设置有与顶杆末端连接的弹簧；顶杆始终保持顶出的趋势。
作为本发明物流行李牵引车自动驾驶交通信号灯识别系统的一种优选方案，其中：升降板设置于前视摄像头下方。
本发明的有益效果：1、通过GPS定位模块和地图导航模块可及时判断车辆在与交通信号合适距离处是否被障碍阻挡并通过控制模块及时调控图像实时采集模块消除视野障碍。2、控制模块只需通过一组电机转动前半周便可控制前视摄像组件保持倾斜斜视状态并消除视野障碍，并且同时使右侧摄像组件转向至前视消除由于前视摄像组件倾斜而出现的底部盲区以保持合适车距；电机转动后半周可对前视摄像组件解锁并恢复平视，同时使右侧摄像组件复位，整体过程只需控制电机转动，简单方便，便于重复调节。3、通过右侧摄像组件和前视摄像组件配合，即使在调节过程中始终保持平视视角不存在盲区，避免自动驾驶车辆不能得到准确的控制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为物流行李牵引车自动驾驶交通信号灯识别系统的使用场景示意图。
图2为物流行李牵引车自动驾驶交通信号灯识别系统的系统结构示意图。
图3为物流行李牵引车自动驾驶交通信号灯识别系统的图像实时采集模块安装示意图。
图4为物流行李牵引车自动驾驶交通信号灯识别系统的图像实时采集模块整体结构示意图。
图5为图4的局部放大示意图。
图6为图4的部分省略示意图。
图7为图4的部分省略示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1
参照图1~7，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种物流行李牵引车自动驾驶交通信号灯识别系统，其能够准确判断采集障碍并调节摄像角度消除视野盲区，同时调控其余摄像头补足调节摄像角度后的平视盲区以保持合适车距。参照图5，定义右侧摄像头104c-7所对方向旋转至前视摄像头104d-92所对方向为逆时针旋转。
具体的，系统主体100，包括物流行李牵引车101，以及设置于所述物流行李牵引车101上的GPS定位模块102、地图导航模块103、图像实时采集模块104、图像匹配模块105和控制模块106。
应说明的是，所述GPS定位模块102和地图导航模块103用于在车辆行驶中实时反馈车辆与相近交通信号灯的距离，辅助所述控制模块106判断在正常所述距离内是否存在障碍物遮挡；所述图像实时采集模块104用于采集车辆四周的影像以及交通信号灯的影像并传输至所述图像匹配模块105；所述图像匹配模块105用于存储交通信号灯影像并与采集的影像匹配，以辅助所述控制模块106控制车辆的运行。GPS定位模块102、地图导航模块103、图像匹配模块105、控制模块106以及本实施例中的各个摄像头均可采用现有技术，故不赘述。
进一步的，所述物流行李牵引车101包括车体101a，以及设置于所述车体101a后侧的护栏101b；所述图像实时采集模块104设置于所述车体101a顶部。
进一步的，所述图像实时采集模块104包括后侧采集摄像组104a、设置于所述后侧采集摄像组104a前端的左侧摄像头104b、与所述左侧摄像头104b相对设置的右侧摄像组件104c，以及与所述右侧摄像组件104c连接的前视摄像组件104d。
进一步的，所述前视摄像组件104d包括与所述控制模块106连接的驱动电机104d-1、与所述驱动电机104d-1驱动端连接的齿轮圈104d-2、设置于所述齿轮圈104d-2齿面上的缓升坡104d-3、设置于所述齿轮圈104d-2一侧的解锁杆104d-4、与所述齿轮圈104d-2齿面接触的加重轮104d-5、与所述加重轮104d-5中部活动连接的第一转轴104d-6、设置于所述加重轮104d-5一侧并与所述第一转轴104d-6固定连接的升降板104d-7、设置于所述升降板104d-7另一侧的并与所述第一转轴104d-6活动连接的弹性锁板104d-8，以及与所述升降板104d-7插接并固定设置于所述车体101a上的固定架104d-9。
进一步的，所述弹性锁板104d-8包括L型摆臂104d-81、设置于所述L型摆臂104d-81顶部的三角锁头104d-82、设置于所述L型摆臂104d-81一侧的外沿拨板104d-83，以及设置于所述弹性锁板104d-8一侧的扭簧104d-84；
所述固定架104d-9包括F型架体104d-91、与所述F型架体104d-91顶部铰接的前视摄像头104d-92、设置于所述F型架体104d-91一侧并与所述升降板104d-7插接的调节板104d-93，以及设置于所述调节板104d-93一侧的L型方形板104d-94；
所述L型方形板104d-94的矩形缺口处与所述三角锁头104d-82外沿端长度适配；因此三角锁头104d-82可与L型方形板104d-94挂靠固定。
应说明的是，扭簧104d-84具有使弹性锁板104d-8恢复原状的趋势，参照图6，此时三角锁头104d-82被L型方形板104d-94一侧的水平面限位，具有恢复的弹力。
进一步的，所述右侧摄像组件104c包括与所述齿轮圈104d-2啮合的低齿轮104c-1、固定设置于所述低齿轮104c-1顶部的偏心轴104c-2、与所述偏心轴104c-2铰接的长摆臂104c-3、与所述长摆臂104c-3末端铰接的往复板104c-4、设置于所述往复板104c-4一侧的两组调向轴104c-5、与所述往复板104c-4限位插接的固定平台104c-6，以及设置于所述固定平台104c-6上的右侧摄像头104c-7。
进一步的，所述固定平台104c-6包括设置于其一端的弹簧腔室104c-61、与所述弹簧腔室104c-61插接的顶杆104c-62、设置于所述固定平台104c-6一侧且相对设置的两组限位轴104c-63、设置于所述固定平台104c-6中部的第二转轴104c-64、与所述第二转轴104c-64活动连接的凸轮104c-65，以及设置于所述凸轮104c-65一侧并设置于两组所述限位轴104c-63之间的限位板104c-66。
进一步的，所述顶杆104c-62始终保持与所述凸轮104c-65接触。所述弹簧腔室104c-61设置有与所述顶杆104c-62插接的空间并设置有与所述顶杆104c-62末端连接的弹簧；所述顶杆104c-62始终保持顶出的趋势。所述升降板104d-7设置于所述前视摄像头104d-92下方。
较佳的，右侧摄像头104c-7底部管架设置于第二转轴104c-64外侧并与凸轮104c-65固定连接；因此右侧摄像头104c-7可跟随凸轮104c-65转动。固定平台104c-6一侧设置有与车体固定连接的固定块，因此可保证固定平台104c-6和右侧摄像头104c-7的稳定性。前视摄像组件104d的固定架104d-9底部与车体固定连接。凸轮104c-65的最大长度小于与弹簧腔室104c-61之间的距离，因此凸轮104c-65可转动经过弹簧腔室104c-61。
应说明的是，齿轮圈104d-2与低齿轮104c-1的直径设置为相等大小以保证能够在相同时间内旋转一周（图示为非相等）。在另外一种实施方式中，可将低齿轮104c-1的直径设置为图示齿轮圈104d-2直径一半的大小，可在齿轮圈104d-2调节前视摄像头104d-92的旋转一圈内，实现低齿轮104c-1旋转两圈，从而可控制右侧摄像头104c-7从右侧偏转至前视和从前视偏转至右侧两次，同时兼顾两向的视野；同理为达到更好的效果，可对低齿轮104c-1的直径进行适应性的调整。后侧采集摄像组104a包括后视摄像头、左视辅助摄像头以及右视辅助摄像头，起到辅助采集的功能。
在工作时，GPS定位模块102将车体101a位置与地图导航模块103提供的交通信号灯位置之间的距离实时反馈给控制模块106，当到达正常信号灯观测距离时，图像实时采集模块104无法采集相应信号灯信息时，控制模块106根据图像实时采集模块104采集的车辆障碍影像将控制车体101a减速留出车距并调节图像实时采集模块104。
齿轮圈104d-2与低齿轮104c-1的直径相等时，两者转速和旋转一周的时间相同；在调节时控制模块106只需控制驱动电机104d-1顺时针转动即可。驱动电机104d-1驱动齿轮圈104d-2顺时针转动，齿轮圈104d-2使低齿轮104c-1逆时针转动，由于固定平台104c-6的限位，通过低齿轮104c-1上的偏心轴104c-2和长摆臂104c-3可控制往复板104c-4往复直线运动。
参照图5，往复板104c-4将被拉向低齿轮104c-1位置并使外侧的一组调向轴104c-5逐渐靠近凸轮104c-65一侧的限位板104c-66，当与限位板104c-66接触后，调向轴104c-5将拨动限位板104c-66使凸轮104c-65绕第二转轴104c-64转动，凸轮104c-65转动时将挤压顶杆104c-62使其回缩至弹簧腔室104c-61内，直到凸轮104c-65最外端旋转过弹簧腔室104c-61，顶杆104c-62将弹出再次顶压凸轮104c-65，限位板104c-66与内端的限位轴104c-63抵靠限位，实现顶紧和稳定限位；因此与凸轮104c-65顶部连接的右侧摄像头104c-7偏移至前视方向，获取前视视野，避免遗漏。
接着顺时针转动的齿轮圈104d-2顶部的缓升坡104d-3将与加重轮104d-5接触使加重轮104d-5带动弹性锁板104d-8和升降板104d-7上升，当L型摆臂104d-81顶部的三角锁头104d-82到达L型方形板104d-94的矩形缺口处时，三角锁头104d-82在扭簧104d-84的作用下翻转并与矩形缺口处卡合，使弹性锁板104d-8挂靠在固定架104d-9一侧使升降板104d-7保持一定高度并通过升降板104d-7将前视摄像头104d-92顶起，维持斜向的较高高度，以越过障碍阻挡并获取交通信号灯的影像。
图像实时采集模块104采集车辆四周的影像以及交通信号灯的影像并传输至所述图像匹配模块105；所述图像匹配模块105将存储的交通信号灯影像与采集的影像匹配，以辅助所述控制模块106控制车辆的运行。
在驱动电机104d-1旋转的后半周，低齿轮104c-1重复上述相反运动，使右侧摄像头104c-7由前视方向偏移至右视实现复位；齿轮圈104d-2一侧的解锁杆104d-4将与L型摆臂104d-81一侧的外沿拨板104d-83接触，并拨动外沿拨板104d-83使L型摆臂104d-81偏转一定角度，使三角锁头104d-82脱离L型方形板104d-94，当失去支撑后，在弹性锁板104d-8底部的加重轮104d-5重力作用下将跌落在齿轮圈104d-2的齿面上，解锁杆104d-4继续转动使L型摆臂104d-81继续偏转一定角度，直到解锁杆104d-4滑过，L型摆臂104d-81在扭簧104d-84的作用下复位，三角锁头104d-82与L型方形板104d-94一侧水平面抵触。整体过程只需控制模块106控制驱动电机104d-1的启停即可，无需多余操作，简单方便并且每次调节后均可自动复位，便于重复多次高强度的使用。
综上，通过GPS定位模块和地图导航模块可及时判断车辆在与交通信号合适距离处是否被障碍阻挡并通过控制模块及时调控图像实时采集模块消除视野障碍。控制模块只需通过一组电机转动前半周便可控制前视摄像组件保持倾斜斜视状态并消除视野障碍，并且同时使右侧摄像组件转向至前视消除由于前视摄像组件倾斜而出现的底部盲区以保持合适车距；电机转动后半周可对前视摄像组件解锁并恢复平视，同时使右侧摄像组件复位，整体过程只需控制电机转动，简单方便，便于重复调节。通过右侧摄像组件和前视摄像组件配合，即使在调节过程中始终保持平视视角不存在盲区，避免自动驾驶车辆不能得到准确的控制。
重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的（例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值（例如，温度、压力等）、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等）。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征（即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或与实现本发明不相关的那些特征）。
应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种物流行李牵引车自动驾驶交通信号灯识别系统，其特征在于：包括，
系统主体（100），包括物流行李牵引车（101），以及设置于所述物流行李牵引车（101）上的GPS定位模块（102）、地图导航模块（103）、图像实时采集模块（104）、图像匹配模块（105）和控制模块（106）。
2.如权利要求1所述的物流行李牵引车自动驾驶交通信号灯识别系统，其特征在于：所述物流行李牵引车（101）包括车体（101a），以及设置于所述车体（101a）后侧的护栏（101b）；所述图像实时采集模块（104）设置于所述车体（101a）顶部。
3.如权利要求2所述的物流行李牵引车自动驾驶交通信号灯识别系统，其特征在于：所述图像实时采集模块（104）包括后侧采集摄像组（104a）、设置于所述后侧采集摄像组（104a）前端的左侧摄像头（104b）、与所述左侧摄像头（104b）相对设置的右侧摄像组件（104c），以及与所述右侧摄像组件（104c）连接的前视摄像组件（104d）。
4.如权利要求3所述的物流行李牵引车自动驾驶交通信号灯识别系统，其特征在于：所述前视摄像组件（104d）包括与所述控制模块（106）连接的驱动电机（104d-1）、与所述驱动电机（104d-1）驱动端连接的齿轮圈（104d-2）、设置于所述齿轮圈（104d-2）齿面上的缓升坡（104d-3）、设置于所述齿轮圈（104d-2）一侧的解锁杆（104d-4）、与所述齿轮圈（104d-2）齿面接触的加重轮（104d-5）、与所述加重轮（104d-5）中部活动连接的第一转轴（104d-6）、设置于所述加重轮（104d-5）一侧并与所述第一转轴（104d-6）固定连接的升降板（104d-7）、设置于所述升降板（104d-7）另一侧的并与所述第一转轴（104d-6）活动连接的弹性锁板（104d-8），以及与所述升降板（104d-7）插接并固定设置于所述车体（101a）上的固定架（104d-9）。
5.如权利要求4所述的物流行李牵引车自动驾驶交通信号灯识别系统，其特征在于：所述弹性锁板（104d-8）包括L型摆臂（104d-81）、设置于所述L型摆臂（104d-81）顶部的三角锁头（104d-82）、设置于所述L型摆臂（104d-81）一侧的外沿拨板（104d-83），以及设置于所述弹性锁板（104d-8）一侧的扭簧（104d-84）；
所述固定架（104d-9）包括F型架体（104d-91）、与所述F型架体（104d-91）顶部铰接的前视摄像头（104d-92）、设置于所述F型架体（104d-91）一侧并与所述升降板（104d-7）插接的调节板（104d-93），以及设置于所述调节板（104d-93）一侧的L型方形板（104d-94）；
所述L型方形板（104d-94）的矩形缺口处与所述三角锁头（104d-82）外沿端长度适配。
6.如权利要求5所述的物流行李牵引车自动驾驶交通信号灯识别系统，其特征在于：所述右侧摄像组件（104c）包括与所述齿轮圈（104d-2）啮合的低齿轮（104c-1）、固定设置于所述低齿轮（104c-1）顶部的偏心轴（104c-2）、与所述偏心轴（104c-2）铰接的长摆臂（104c-3）、与所述长摆臂（104c-3）末端铰接的往复板（104c-4）、设置于所述往复板（104c-4）一侧的两组调向轴（104c-5）、与所述往复板（104c-4）限位插接的固定平台（104c-6），以及设置于所述固定平台（104c-6）上的右侧摄像头（104c-7）。
7.如权利要求6所述的物流行李牵引车自动驾驶交通信号灯识别系统，其特征在于：所述固定平台（104c-6）包括设置于其一端的弹簧腔室（104c-61）、与所述弹簧腔室（104c-61）插接的顶杆（104c-62）、设置于所述固定平台（104c-6）一侧且相对设置的两组限位轴（104c-63）、设置于所述固定平台（104c-6）中部的第二转轴（104c-64）、与所述第二转轴（104c-64）活动连接的凸轮（104c-65），以及设置于所述凸轮（104c-65）一侧并设置于两组所述限位轴（104c-63）之间的限位板（104c-66）。
8.如权利要求7所述的物流行李牵引车自动驾驶交通信号灯识别系统，其特征在于：所述顶杆（104c-62）始终保持与所述凸轮（104c-65）接触。
9.如权利要求8所述的物流行李牵引车自动驾驶交通信号灯识别系统，其特征在于：所述弹簧腔室（104c-61）设置有与所述顶杆（104c-62）插接的空间并设置有与所述顶杆（104c-62）末端连接的弹簧；所述顶杆（104c-62）始终保持顶出的趋势。
10.如权利要求5~9任一所述的物流行李牵引车自动驾驶交通信号灯识别系统，其特征在于：所述升降板（104d-7）设置于所述前视摄像头（104d-92）下方。
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