CN202996120U - 机动车驾驶人精确定位测评考试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种机动车驾驶人精确定位测评考试系统，包括主控机、车载工控机和设置于考试车辆上的两部卫星定位接收机，卫星定位接收机的数据输出端连接所述车载工控机的数据输入端，所述车载工控机与主控机通信连接，所述卫星定位接收机为双频双星接收机，可接收GPS信号及GLONASS信号，并分别设于所述考试车辆顶面的前、后部，所述主控机连接有可用于显示模拟考试场地环境以及考试车辆的大屏幕，考试场地环境及考试车辆的模拟是利用车载工控机对卫星定位接收机接收的数据进行定位计算以还原出相应的几何图线实现的。本实用新型省去了大量的前期动土施工，极大地降低了后期维护成本，同时还显著提高了测量精确度和评价的准确率。

Description

机动车驾驶人精确定位测评考试系统

技术领域

本实用新型涉及一种机动车驾驶人考试系统，尤其涉及一种动土施工量小、测评准确率高、电子化程度高的驾驶技能考试系统。

背景技术

目前，驾驶技能考试中常用到大量需要动土施工设置的传感器，有预先埋设在考试场地上边线位置处的压电胶条，当车轮压到边线上时，可以被压电胶条所感知，从而判定压线；有预先埋设在各考试项目区域附近特别是入口处的磁体组和车载的磁感应装置，当考试车辆行驶到相应考试项目区域的入口时，磁感应装置感知到相应磁铁组所形成磁场，并将该处磁铁组所代表的编码传送至监控中心的主控机，从而使监控中心得知考试车辆的当前位置。

使用这类传感器的不足之处是考试场地前期的施工量大，其中压电胶条在使用过程中的维护保养检修费用高、寿命较短，而磁铁组尽管便于维护，但检测精度有限，需要大量的调试工作，且在道路考试中的实用性比较差，并且，无法判断出考试车辆的方向。

发明内容

为克服现有技术的上述缺陷，本实用新型提供一种机动车驾驶人精确定位测评考试系统，该系统利用卫星定位技术将边线、控制线、考试车辆轮廓都形成在考试场地坐标系中，通过对坐标值的比较分析判断考试车辆的实时位置、方向，以及是否压线、出线等，不仅省去了前期的大量施工，而且检测精度高、调试方便，并便于形成精确定位的电子地图，提高考试的电子化水平。

本实用新型的技术方案是：

一种机动车驾驶人精确定位测评考试系统，包括：

（1）设置于考试车辆上的至少两部卫星定位接收机，用于接收卫星定位信号并输出其天线单元所在地理位置的经纬度和高度信息以及车行的方向角度信息；

（2）考试场地坐标系统和设置于考试场地上的边线、控制线标识，所述边线、控制线标识以及考试场地的边界线的位置在考试场地坐标系中的坐标由卫星定位接收机事先测绘标定，并作为用于形成精确定位的电子地图的静态数据的一部分；

（3）车载工控机，其数据输入端连接所述卫星定位接收机的数据输出端，用于接收来自卫星定位接收机的经纬度和高度信息，据此解算出考试车辆轮廓曲线在考试场地坐标系中的实时位置坐标的值、比较判断出考试车辆相对于所述边线、控制线的实时方位状态，并输出结果数据；

（4）主控机，与所述车载工控机通信连接，用于接收并存储来自车载工控机的考试车辆轮廓曲线在考试场地坐标系中的实时位置坐标的值以及考试车辆相对于所述边线、控制线的实时方位状态数据。

所述卫星定位接收机优选为双频双星接收机。

所述卫星定位接收机可以为可同时接收GPS信号及GLONASS信号的接收机。

所述卫星定位接收机有两个，其天线单元分别设于所述考试车辆顶面的前部和后部的左右对称中心线上。

所述车载工控机与所述主控机无线通信连接。

所述机动车驾驶人精确定位测评考试系统还可以包括其轮廓曲线与其上所安装的天线单元的相对位置关系经过事先标定的考试车辆，标定所选取的车身上的有限个数的点包括车轮着地点和后视镜上的点。

对于上述任意一种所述机动车驾驶人精确定位测评考试系统，所述主控机可连接有显示屏，用于显示以所述边线、控制线标识以及考试车辆轮廓曲线为主要内容的精确定位的电子地图。

考试场地上还可以设置若干图像采集设备，考试车辆上则可以设置若干摄像头，所述摄像头部分朝向车内驾驶人、部分朝向车窗外景物，所述图像采集设备和摄像头分别与所述主控机无线通信连接。

所述显示屏优选设有画中画合成器，所述画中画合成器的视频输入信号来自所述图像采集设备和所述摄像头，视频输出信号构成所述显示屏的一路视频输入信号。

所述考试场地上还设有桩杆、悬杆，所述考试车辆上还可以设有车速传感器，所述车速传感器的信号输出端连接所述车载工控机的速度信号输入端。

本实用新型的有益效果为：

由于同一部考试车辆上设置多部卫星定位接收机，不仅可以确定考试车辆的位置，还可以确定考试车辆的方向；由于事先利用卫星定位接收机标定考试场地上的边线、控制线标识的位置，并将相应的位置数据作为形成精确定位的电子地图的静态数据，省去了现有技术下为预埋压电胶条或磁铁组一类传感器进行的前期施工，缩短了考试场地的施工周期，减少了日常维护、调整的工作量；由于事先利用卫星定位接收机标定考试车辆上的若干关键点相对车载卫星定位接收机的天线单元的位置关系，当获得天线单元的位置信息后，可以容易地确定考试车辆的轮廓曲线在考试场地坐标系中的位置，这些位置数据可作为形成精确定位的电子地图的动态数据，只要进行动、静态数据信息的对比分析，就可以判断考试车辆是否压线、出线等，这种检测方式省掉了大量传统采用的多种不同类型传感器，将检测器件、检测手段、检测基准都进行了统一，不仅降低了其他类型传感器的初期投资，降低了使用过程维护成本，还提高了检测精度和判定的准确率；由于采用双频双星接收机，可以消除电离层对电磁波信号的延迟的影响，即使在距离较远的情况下也能实现令人满意的精密定位；由于采用可同时接收GPS信号及GLONASS信号的接收机，可利用误差校正算法提高检测精度，也可以避免在一套卫星定位系统不工作或工作状态不良的情况下影响驾驶技能考试系统的工作，从而提高考试系统的可靠性。

附图说明

图1是本实用新型的车载卫星定位接收机的天线单元在考试车辆上的安装位置俯视示意图；

图2是本实用新型的车载卫星定位接收机、车载工控机和主控机连接关系示意图；

图3是本实用新型在倒车入库考试内容中应用的示意图；

图4是本实用新型在桩考中应用的示意图。

具体实施方式

如图1、2所示，本发明提供了一种机动车驾驶人精确定位测评考试系统，主要包括以下几个部分：（1）设置于考试车辆上的至少两部卫星定位接收机；（2）考试场地坐标系统和设置于考试场地上的边线、控制线标识，其中考试场地的边界线以及所述边线、控制线标识在考试场地坐标系中的位置坐标事先通过卫星定位接收机标定；（3）车载工控机2；和（4）主控机3。

其中，车载的卫星定位接收机包括天线单元1和接收单元，天线单元接收卫星定位信号，该卫星定位信号中含有天线至卫星的伪距离和距离的变化率信息，接收单元中的微处理器可根据这些信息按定位解算方法进行定位计算，计算出天线单元所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间、航向等信息并输出。所述卫星定位接收机优选为两个，如图2所示的m、n，其天线单元分别设于所述考试车辆顶面的前部和后部的左右对称中心线上，如图1所示，例如，对于考试车辆为小型车的情况，两天线单元优选分别设置在车顶盖和后备箱盖上。同一考试车辆上设置多个卫星定位接收机，可以在确定考试车辆的位置的同时还确定考试车辆同一时点的车行方向和俯仰角度。

为了便于直观、全面、实时地掌握驾驶技能考试的现场情况，基于考试场地构建一个考试场地坐标系，进而形成以考试场地以及场地上的考试车辆为主要内容的电子地图。所述边线、控制线是指驾驶技能考试中各项考试内容中涉及的车道边线、库位边线、停止线、起点线、停车控制线以及考试场地边界线等，如图3、4所示的车道边线、库位边线可归为边线，停车控制线、起点线、停止线可归为控制线，考试场地上用于示出这些线的标志即为所述的边线、控制性标识，其位置在考试场地坐标系中的坐标事先利用卫星定位接收机标定。所述边线、控制线多为直线，在某些考试项目中如“曲线行驶”考试内容中为可分解为若干段确定曲率半径的曲线，因此只要标定其上少量的点即可确定整条边线、控制线在场地坐标系中的位置。对于一个即有的考试场地来说，其位置固定不变，因此此处称这部分数据为用于形成精确定位的电子地图静态数据。

所述车载工控机的数据输入端连接所述卫星定位接收机的数据输出端，同时与所述主控机通信连接，主要为无线通信连接，如WIFI方式通信连接。所述车载工控机接收来自卫星定位接收机的经纬度和高度等信息，据此解算出考试车辆轮廓曲线在考试场地坐标系中的实时位置坐标的值、并将考试车辆轮廓曲线的实时位置与预存的所述边线、控制线的位置进行比较，得到考试车辆相对于所述边线、控制线的实时方位状态，判断考试车辆是否压线，并向主控机输出以上考试车辆轮廓曲线的实时位置、方位状态以及是否压线的结果数据，还可以依据两套天线接收的经纬度和高度信息计算车行方向和俯仰角度。所述主控机接收并存储来自车载工控机的上述结果数据，并根据需要将相应信息输出显示在与其连接的显示设备上。当然，上述比较和判断过程也可以在主控机中实现，这种情况下，车载工控机仅向主控机输出考试车辆轮廓曲线的实时位置数据信息。

对于一个即有的考试场地来说，考试过程中考试车辆的位置经常发生变化，因此此处将考试车辆轮廓曲线的实时位置数据称为用于形成精确定位的电子地图动态数据。

对于一辆即定的考试车辆，两天线单元的安装位置与考试车辆轮廓上的各点的位置关系是唯一的，可以采用现有技术下的多种测量方法确定，实用新型所采用的确定方法是利用卫星定位接收机事先标定。本实用新型中车载工控机解算考试车辆轮廓曲线在考试场地坐标系中的实时位置坐标的值优选采用下述方式：

在考试车辆上取有限个关键点，事先利用卫星定位接收机对这些关键点相对上述两天线单元的位置进行标定，即得到两天线单元与所述各关键点的相对位置关系，也即对应了两者间的位置变换关系，这种变换关系存储于车载工控机中。考试时，考试车辆每变换一个新的位置，就对应一组可表征两天线单元所在位置的卫星定位信号，也就是对应了两天线单元的位置信息，根据前述的位置变换关系就可以计算出各关键点在同一时刻的位置信息，从而可以容易地在考试场地坐标系中拟合出相应时刻考试车辆各部分的外形轮廓曲线，包括整车轮廓曲线，通过坐标值的对比分析，也就不难判断出考试车辆是否压线或出线。

由于驾驶技能考试中往往涉及大量的边线、控制线，如果按照以往的判断压线方式，需要预先在考试场地上埋设大量的压电传感器、传感胶条、磁铁组等用于感测车轮是否压线，导致场地施工量很大，且日常维护、检查的工作量也很大，改用卫星定位标定和感测方式以后，只需划线、标定各线和考试车辆即可，避免了大量的动土作业和日常维护，不仅减少了购进传统用各类传感器所涉成本，更重要的是完成一个考试场地整体标定只需要半天时间，极大地缩短了场地准备工期。

由于多数情况下，判断是否压线要考察的是车轮是否轧线或碰线，因此所述关键点优选包括考试车辆的车轮上的点，特别是车轮上的着地点；还有一些情况下，要考察的是车辆的车身是否超出边线、控制线，因此，所述关键点还优选包括车身上这样一些点：其沿铅直方向投影在考试场地地面上的点处于整个车身投影的最外边缘上，例如后视镜、前后保险杠上的点。相应地，所述考试车辆轮廓曲线上的点优选包括在轮胎、后视镜以及车身在考试场地地面上的正投影边缘线上所取的有限个数的点。当通过标定和检测这些关键点的位置就足以判断车辆是否压线，即确定各项驾驶技能考试的相应项目的结果时，实际上可以不进行对考试车辆轮廓的曲线拟合，而是直接以直线连接各对相邻的关键点以在考试场地坐标系中表示出考试车辆的轮廓。

上述检测手段可以应用于倒车入库、坡道定点停车和起步、侧方停车、曲线行驶、直角转弯等考试项目，模拟其中的边线、控制线、停车控制线，也可以应用于其他各考试项目如窄路掉头、通过连续障碍、模拟高速公路行驶等，模拟道路边线。通常，上述各种线的标识线宽为15cm，而本实用新型所采用的卫星定位方式所获得的位置精度可达到2cm，定向精度可达0.1度，完全能够满足驾驶人技能考试中的位置检测要求。

基于以上解算方式，本实用新型的机动车驾驶人精确定位测评考试系统还可以包括其轮廓曲线与其上所安装的天线单元的相对位置关系经过事先标定的考试车辆，标定所选取的有限个数的点即为上述的关键点。

所述卫星定位接收机优选为双频双星接收机，可以同时接收L1、L2两个频段的载波信号，利用双频对电离层延迟的不同，可以消除电离层对电磁波信号的延迟的影响，因此在距离较远的情况下也能实现令人满意的精密定位。

所述卫星定位接收机可以为可同时接收两种卫星定位系统的卫星定位信号的接收机，本实用新型中优选为可同时接收GPS（全球定位系统，是美国卫星定位系统“GLOBAL POSITION SYSTEM”的简称）信号及GLONASS（格洛纳斯，是俄语中“全球卫星导航系统GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTE”的缩写）信号的接收机。在同时接收GPS和GLONASS两种卫星定位信号的情况下，可利用误差校正算法使一套数据作为对另一套数据的校正参考，或相互校正，最终得出一套经过校正后的位置数据信息，提高检测精度；另外，在一种卫星定位系统不能工作或者受到较大的环境影响时，不影响另一种卫星定位系统的正常工作，从而提高本实用新型的测评考试系统的工作可靠性。

与所述主控机连接的显示设备可以是显示屏，当然也可以是多个显示屏（如背投电视）单元拼接而成的一种超大屏幕显示系统，用于显示以所述边线、控制线标识以及考试车辆轮廓曲线为主要内容的电子地图，其显示效果类似图3、4的效果。

此外，考试场地上还可以设置若干图像采集设备，所述图像采集设备可依次布设在考试道路的上方，以采集高空俯视的中、远景图像，且多个图像采集设备分设在不同的监视区域。考试车辆上则可以设置若干摄像头，所述摄像头部分朝向车内驾驶人、部分朝向车窗外景物。所述图像采集设备和摄像头均与所述主控机无线通信连接，其中摄像头可以经由所述车载工控机与所述主控机无线通信连接，所述主控机接收来自图像采集设备和车内摄像头采集的图像并送至显示屏输出。所述主控机中安装有支持视频切换的控制软件，当考试车辆从一个监视区域离开后驶进下一个监视区域时，所述主控机可适时地将显示画面从前一监视区域的图像采集设备传来的画面切换至后一监视区域的图像采集设备传来的画面，以便于监控中心的工作人员容易地分辨出各考试车辆。摄像头可以采集考试车辆的近景信息，特别是驾驶人的操作情况和对各考试项目的反应情况，以及从驾驶人的视角所观察到的车外情况等，如在道路驾驶技能考试中的起步、直线行驶、直行通过路口、路口左转弯、路口右转弯等环节，监视驾驶人是否进行了必要的检查车门、仪表，观察后视镜和道路交通情况等操作，这些信息都传送至主控机，可以方便监控中心的工作人员对驾驶人在考试中的表现进行综合评价，再结合前述的精确定位电子地图的使用，显著提高了考试系统的电子化水平，减少了以往只有跟车监考人员可以观察到驾驶人的细微反应所带来的不可避免的人为因素的影响。

所述显示屏优选设有画中画合成器，所述画中画合成器的视频输入信号来自所述图像采集设备和所述摄像头，视频输出信号构成所述显示屏的一路视频输入信号。通过所述画中画合成器将来自所述图像采集设备的远景图像视频信号和来自所述摄像头的近景图像视频信号合成为一路视频信号，并且，优选将远景图像作为主画面，近景图像作为子画面以画中画的形式显示在所述显示屏上。通过软、硬件控制在针对同一考试车辆的远景图像和近景图像间建立对应关系，既方便观察，又避免了人为感官误差或粗心大意导致的误判。

所述显示屏通常为多个，部分用于显示电子地图，部分用于显示远、近景图像信息。其中，精确定位电子地图技术的采用可以实现考试场地整体和某个局部之间的切换显示，并可以放大、缩小。

所述考试场地上还设有桩杆、悬杆，用于桩考和通过限宽门的考试。所述考试车辆上还可以设有车速传感器，所述车速传感器的信号输出端连接所述车载工控机的速度信号输入端，用于检测考试车辆的车速，以达到判定考试车辆是否达到相应考试项目中所要求车速（包括匀速、加减速、指定速度值）的目的。

所述总控机用于发送、接收、存储和处理考试信息，并对考试过程进行控制，对考试结果进行判定，其与显示屏放置在监控中心，与考试管理系统软件等组成主控子系统；所述边线、控制线、桩杆、悬杆以及设置在考试场地上的各类传感器（包括图像采集设备）等构成场地子系统，用于采集和发送各考试项目的考试信息；考试车辆、车载工控机、车载卫星定位接收机、车速传感器、摄像头等则构成车载子系统，用于采集、处理和发送考试车辆的考试信息，并接收来自主控子系统、场地子系统的考试信息；主控子系统、场地子系统、车载子系统以及用于实现相互间通信的有线和/或无线通信网络共同构成了驾驶人考试系统。 

Claims (10)

1.一种机动车驾驶人精确定位测评考试系统，其特征在于包括：

（1）设置于考试车辆上的至少两部卫星定位接收机，用于接收卫星定位信号并输出其天线单元所在地理位置的经纬度和高度、航向信息；

（2）考试场地坐标系统和设置于考试场地上的边线、控制线标识，所述边线、控制线标识以及考试场地的边界线的位置在考试场地坐标系中的坐标由卫星定位接收机事先测绘标定；

（3）车载工控机，其数据输入端连接所述卫星定位接收机的数据输出端，用于接收来自卫星定位接收机的经纬度和高度信息，并输出结果数据；

（4）主控机，与所述车载工控机通信连接，用于接收并存储来自车载工控机的考试车辆轮廓曲线在考试场地坐标系中的实时位置坐标的值以及考试车辆相对于所述边线、控制线的实时方位状态数据。

2.如权利要求1所述的机动车驾驶人精确定位测评考试系统，其特征在于所述卫星定位接收机为双频双星接收机。

3.如权利要求2所述的机动车驾驶人精确定位测评考试系统，其特征在于所述卫星定位接收机为可同时接收GPS信号及GLONASS信号的接收机。

4.如权利要求3所述的机动车驾驶人精确定位测评考试系统，其特征在于所述卫星定位接收机有两个，其天线单元分别设于所述考试车辆顶面的前部和后部的左右对称中心线上。

5.如权利要求4所述的机动车驾驶人精确定位测评考试系统，其特征在于所述车载工控机与所述主控机无线通信连接。

6.如权利要求5所述的机动车驾驶人精确定位测评考试系统，其特征在于还包括其轮廓曲线与其上所安装的天线单元的相对位置关系经过事先标定的考试车辆，标定所选取的车身上的有限个数的点包括车轮着地点和后视镜上的点。

7.如权利要求1、2、3、4、5或6所述的机动车驾驶人精确定位测评考试系统，其特征在于所述主控机连接有显示屏，用于显示以所述边线、控制线标识以及考试车辆轮廓曲线为主要内容的精确定位的电子地图。

8.如权利要求7所述的机动车驾驶人精确定位测评考试系统，其特征在于考试场地上设有若干图像采集设备，考试车辆上设有若干摄像头，所述摄像头部分朝向车内驾驶人、部分朝向车窗外景物，所述图像采集设备和摄像头分别与所述主控机无线通信连接。

9.如权利要求8所述的机动车驾驶人精确定位测评考试系统，其特征在于所述显示屏设有画中画合成器，所述画中画合成器的视频输入信号来自所述图像采集设备和所述摄像头，视频输出信号构成所述显示屏的一路视频输入信号。

10.如权利要求9所述的机动车驾驶人精确定位测评考试系统，其特征在于所述考试场地上还设有桩杆、悬杆，所述考试车辆上还设有车速传感器，所述车速传感器的信号输出端连接所述车载工控机的速度信号输入端。

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