RU2646771C1

RU2646771C1 - Method of tracing vehicle route

Info

Publication number: RU2646771C1
Application number: RU2016145460A
Authority: RU
Inventors: Андрей Михайлович Сайкин; Денис Владимирович Ендачёв; Геннадий Саитянович Туктакиев; Владимир Владимирович Евграфов; Алексей Леонович Шагурин; Александр Владимирович Журавлёв; Сергей Евгеньевич Бузников
Priority date: 2016-11-21
Filing date: 2016-11-21
Publication date: 2018-03-07

Abstract

FIELD: transportation.

SUBSTANCE: method of tracing the route of an automatic vehicle relates to methods of organising movement of automatically controlled vehicles and can be used in any sector of the economy for automated transportation of various goods and passengers. Method for tracing an automatic vehicle traveling route in which continuous synchronous scanning of a roadway with road markings is carried out by at least two linear photosensitive devices (LPD) mounted on a gyrostabilized platform in a vehicle, located at a given height above the roadway and accordingly directed to two different sections of the roadway located at two different distances from the vehicle, respectively near and far, positioned in space and tied to their position relative to the roadway. Obtained images are converted geometrically and mathematically. Based on image comparison results, the spatial shape of the roadway is determined.

EFFECT: improving the quality of tracing and subsequent control of the vehicle on the roadway in the presence of interference.

5 cl, 5 dwg

Description

Способ трассировки маршрута движения автоматического транспортного средств (АТС) относится к способам организации движения автоматически управляемых транспортных средств, и может быть использован в любой отрасли народного хозяйства для автоматизированных перевозок различных грузов и пассажиров.The method of tracing the route of movement of automatic vehicles (ATS) relates to methods of organizing the movement of automatically controlled vehicles, and can be used in any industry for the automated transportation of various cargo and passengers.

Трассировка - процесс описания маршрута и его особенностей, например, нанесенной дорожной разметки, связанных с изменением режима движения транспортных средств (ТС), соотносящиеся с изменением рельефа маршрута (углов наклона или подъема ТС на дорожном полотне, что в авиации называется углами тангажа) и его пространственного направления в плоскости движения ТС по дорожному полотну (что в авиации называется углами рыскания, в том числе и от случайных факторов, произвольных, вызванных наличием люфтов в соединениях деталей рулевых механизмов ТС или неровностями на дорожном полотне).Tracing is the process of describing a route and its features, for example, marked road markings associated with a change in the mode of movement of vehicles (TS), correlated with a change in the terrain of the route (tilt or elevation of the vehicle on the road, which in aviation is called pitch angles) and its spatial direction in the plane of vehicle movement along the roadway (which in aviation is called yaw angles, including random factors arising from the presence of backlash in the joints of steering gear parts TC or irregularities in the road surface).

Известен способ трассировки маршрута движения (см. патент США №US 5097329 «Process for judging a runway», заявитель HONDA MOTOR CO LTD (HONDA GIKEN KOGYO KABUSHIKI KAISHA), опубл. 17. 03.1992), включающий получение изображения маршрута на двумерном отображении изображения, его обработку путем применения математического метода с использованием операторов Собеля, позволяющих получить градиентные границы, и на их основе оценивают изменение пространственной формы дорожного маршрута.A known method of tracing a route of movement (see US patent No. US 5097329 "Process for judging a runway", applicant HONDA MOTOR CO LTD (HONDA GIKEN KOGYO KABUSHIKI KAISHA), publ. 17. 03.1992), including obtaining a route image in two-dimensional image display, its processing by applying the mathematical method using Sobel operators, which allow to obtain gradient boundaries, and on their basis the change in the spatial shape of the road route is estimated.

При этом сложно соотнести линейные размеры маршрута и их пространственное положение особенно с учетом возможности наличия на нем уклонов или подъемов. Полученные таким путем данные о дорожном маршруте сложно использовать для управления движением автономного ТС, так как будет сложно определить его пространственное положение и прогнозировать его длительное движение. При этом для длительного движения необходимо анализировать большой объем графической информации.It is difficult to correlate the linear dimensions of the route and their spatial position, especially taking into account the possibility of the presence of slopes or rises on it. Obtained in this way, data on the road route is difficult to use to control the movement of an autonomous vehicle, since it will be difficult to determine its spatial position and predict its long-term movement. At the same time, for a long movement it is necessary to analyze a large amount of graphic information.

Известен способ оценки маршрута движения (см. патент США №US 5379353 «Apparatus and method for controlling a moving vehicle utilizing a digital differential analysis circuit», заявитель HONDA MOTOR CO LTD (HONDA GIKEN KOGYO KABUSHIKI KAISHA), опубл. 03.01.1995) включающий получение изображения маршрута на двумерном отображении изображения, его обработку путем применения математического метода с использованием преобразования Хафа или преобразования Хока и получения прямых или иных линий на указанном изображении, описывающих форму дорожного маршрута.A known method of assessing the route of movement (see US patent No. US 5379353 "Apparatus and method for controlling a moving vehicle utilizing a digital differential analysis circuit", applicant HONDA MOTOR CO LTD (HONDA GIKEN KOGYO KABUSHIKI KAISHA), published 03.01.1995) including obtaining a route image on a two-dimensional image display, processing it by applying a mathematical method using the Hough transform or Hawk transform and obtaining straight or other lines on the specified image that describe the shape of the road route.

Основным недостатком известного способа является то, что он сложен в реализации из-за большого объема математических операций и полученные таким путем данные о дорожном маршруте сложно хранить и использовать для управления движением ТС, так же будет сложно определить его пространственное положение на дорожном маршруте.The main disadvantage of this method is that it is difficult to implement due to the large volume of mathematical operations and the data on the road route obtained in this way is difficult to store and use to control the movement of the vehicle, it will also be difficult to determine its spatial position on the road route.

Известен способ оценки маршрута движения (см. патент США №US 8224031 «Road line recognition apparatus», заявитель SAITO TORU; FUJI HEAVY IND LTD (SAITO TORU, FUJI JUKOGYO KABUSHIKI KAISHA) опубл. 17.07.2012) включающий получение с основной стерео камеры стерео кадров, их преобразование путем использования аффинного преобразования для выполнения коррекции изображения.A known method of assessing the route of movement (see US patent No. US 8224031 "Road line recognition apparatus", the applicant SAITO TORU; FUJI HEAVY IND LTD (SAITO TORU, FUJI JUKOGYO KABUSHIKI KAISHA) publ. 17.07.2012) including receiving stereo from the main stereo camera frames, their conversion by using affine transformation to perform image correction.

Метод очень сложный и требует исключительно сложного и дорогостоящего оборудования.The method is very complex and requires extremely complex and expensive equipment.

Известен способ оценки маршрута движения автоматического транспортного средства, включает сканирование дорожного полотна, имеющего разметку, по меньшей мере, одним линейным фоточувствительным прибором (ЛФП), с одновременным определением углового размера контрастных элементов и расстояния до них и их границ, соответственно ЛФП направленным на участки дорожного полотна, расположенные на различном расстоянии от ТС (см. заявку США №, US 2013202155, заявитель KARANAM GOPAL GUDHUR, опубл. 08.08.2013) включающий определение математическими методами границ.A known method for assessing the route of movement of an automatic vehicle includes scanning a roadway marked with at least one linear photosensitive device (LFP), while determining the angular size of the contrast elements and the distance to them and their boundaries, respectively, LFP directed to sections of the road canvases located at different distances from the vehicle (see application US No. US 2013202155, applicant KARANAM GOPAL GUDHUR, published 08.08.2013) including the determination by mathematical methods of boundaries.

Основным недостатком известной конструкции для реализации способа является сложность использования и потребность в больших вычислительных возможностях бортового компьютера.The main disadvantage of the known design for implementing the method is the complexity of use and the need for great computing capabilities of the on-board computer.

Известен способ оценки маршрута движения (см. патент США №9047518, METHOD FOR THE DETECTION AND TRACKING OF LANE MARKINGS, заявитель DELPHI TECHNOLOGIES, INC), опубл. 02.06.2015) включающий получение методом XAAPa структуры разметки.A known method of assessing the route of movement (see US patent No. 9047518, METHOD FOR THE DETECTION AND TRACKING OF LANE MARKINGS, applicant DELPHI TECHNOLOGIES, INC), publ. 06/02/2015) including obtaining the XAAPa markup structure.

Известный метод сложен и требует больших вычислительных возможностей бортового компьютера.The known method is complex and requires great computing capabilities on-board computer.

Известен способ оценки маршрута движения (см. патент США №8462988, METHOD AND SYSTEM FOR UNIVERSAL LANE BOUNDARY DETECTION, заявитель VALEO SCHALTER UND SENSOREN GMBH и BOON CATHY, опубл. 06.11.2013) включающий вычисление расстояние до элементов разметки и их истинных размеров в виде двух мерной матрицы. В которой происходит поиск элементов полосы движения и определение возможности аварийного выхода из нее и корректирования положения ТС на дорожном полотне.A known method of evaluating the route of movement (see US patent No. 8462988, METHOD AND SYSTEM FOR UNIVERSAL LANE BOUNDARY DETECTION, applicant VALEO SCHALTER UND SENSOREN GMBH and BOON CATHY, published on November 6, 2013) includes calculating the distance to marking elements and their true sizes in the form two dimensional matrix. In which there is a search for lane elements and determining the possibility of an emergency exit from it and adjusting the position of the vehicle on the roadway.

Основным недостатком способа является обработка двумерных матриц (аналогов визуального кадра) для выявления элементов разметки. Это требует большой оперативной памяти устройства и высокопроизводительного процессора, так как двумерные матрицы (визуальные кадры) меняются с большой частотой, соразмерной с частотой развертки и смены кадра.The main disadvantage of this method is the processing of two-dimensional matrices (analogues of the visual frame) to identify markup elements. This requires a large RAM memory of the device and a high-performance processor, since two-dimensional matrices (visual frames) change with a high frequency, commensurate with the frequency of sweep and frame change.

Известен способ оценки маршрута движения (см. патент США №5835028, Lane marker position sensor and alarm, заявитель BENDER, LEE, WOOD, J. RODGER, опубл. 10.11.1998) включающий накопление сканов в реальном размере дорожного полотна, необходимых для создания изображения дорожного полотна из линейны сканов и последующего сравнения их с реальным изображением, получаемым с видео камеры.A known method of assessing the route of movement (see US patent No. 5835028, Lane marker position sensor and alarm, applicant BENDER, LEE, WOOD, J. RODGER, publ. 10.11.1998) including the accumulation of scans in the real size of the roadway required to create an image the roadbed from linear scans and their subsequent comparison with the real image obtained from the video camera.

Предложенный способ требует компьютера с большой производительностью для сравнения реальных изображений, получаемых из видео камеры с формируемым из сканов изображением.The proposed method requires a computer with high performance for comparing real images obtained from a video camera with an image formed from scans.

Известен способ оценки маршрута движения и управления автоматическим ТС (см. патент США №. 5414625, System and method for providing steering control for autonomous vehicle, заявитель NISSAN MOTOR CO., LTD, опубл. 1995-05-09) включающий на основании имеющихся сканов построение и нанесение на дорожный маршрут направляющей линии, по которой совместно с разметкой полосы движения происходит автоматическое управление ТС.A known method for evaluating the route of movement and control of an automatic vehicle (see US patent No. 5414625, System and method for providing steering control for autonomous vehicle, applicant NISSAN MOTOR CO., LTD, publ. 1995-05-09) including on the basis of available scans construction and drawing on the road route of a guide line along which, together with the marking of the lane, the vehicle is automatically controlled.

Основным недостатком известного способа управления является необходимость нанесения дополнительной направляющей линии. Это значительно усложняет процесс управления и подготовки транспортного маршрута.The main disadvantage of this control method is the need for an additional guide line. This greatly complicates the process of managing and preparing the transport route.

Известен способ трассировки маршрута движения автоматического транспортного средства, (см. патент США US 8755997 А1, заявитель HONEYWELL INTERNATIONAL INC, опубл. 17.06.2014) который включает непрерывное сканирование дорожного полотна лазерным сканером, имеющего дорожную разметку, по меньшей мере, двумя фоточувствительными приборами (ФП), установленными на транспортном средстве (ТС) располагаемыми на заданной высоте над дорожным полотном, полученные синхронно фоточувствительными приборами изображения математически обрабатывают, преобразуют элементы изображения в единый одинаковый размер, получают смасштабированное непрерывное изображения дорожного полотна, полученные синхронно фоточувствительными приборами изображения математически обрабатывают, например методом RANSAC (процесс консенсуса случайной выборки), выявляют элементы дорожной разметки, определяют положение осевой линии дорожного полотна и элементов разметки на сканах и оценивают их пространственную форму, а по положению в пространстве элементов дорожной разметки и осевой линии, определяют положение и отклонение ТС на полосе движения, при необходимости корректируют соответствующий скан, полученные данные записывают в долговременную память.A known method of tracing the route of movement of an automatic vehicle (see US patent US 8755997 A1, applicant HONEYWELL INTERNATIONAL INC, publ. 06/17/2014) which includes continuous scanning of the roadway with a laser scanner having a road marking, at least two photosensitive devices ( FP) installed on a vehicle (TS) located at a given height above the roadway, images obtained synchronously by photosensitive devices are mathematically processed, image elements are transformed For example, using the RANSAC method (random sampling consensus process), the road marking elements are detected, the axial line of the roadway and marking elements on the scans are identified and evaluated spatial shape, and the position in space of the road marking elements and the center line determine the position and deviation of the vehicle in the lane movements, if necessary, adjust the corresponding scan, the received data is recorded in long-term memory.

Основным недостатком известного способа является сканирование поверхности дорожного полотна лазерным лучом методом построчечной развертки. Узкий лазерный луч охватывает малую часть поверхности. При этом или требуется слишком большой объем памяти для хранения информации об отсканированной поверхности дорожного полотна или информация о ней будет частичной с пропусками между зигзагообразными проходами лазерного луча.The main disadvantage of this method is to scan the surface of the roadway with a laser beam using the builder's scan method. A narrow laser beam covers a small part of the surface. In this case, either too much memory is required to store information about the scanned surface of the roadway or information about it will be partial with gaps between the zigzag passes of the laser beam.

Известен способ трассировки маршрута движения автоматического транспортного средства, (см. опубликованную заявку США US 8723660, заявитель AUTOMOTIVE RESEARCH & TEST CENTER, опубл. 13.05.2014) который включает непрерывное сканирование дорожного полотна, имеющего дорожную разметку, по меньшей мере, двумя фоточувствительными приборами (ФП), установленными на транспортном средстве (ТС) располагаемыми на заданной высоте над дорожным полотном и соответственно направленными на два разных участка дорожного полотна, расположенные на двух различных расстояниях от ТС, соответственно ближнем и дальнем, полученные синхронно фоточувствительными приборами изображения математически обрабатывают по методу Собеля, выявляют элементы дорожной разметки, определяют положение осевой линии дорожного полотна и элементов разметки на сканах, а по положению в пространстве элементов дорожной разметки и осевой линии, определяют положение и отклонение ТС на полосе движения, при необходимости корректируют соответствующий скан, а полученные данные записывают в долговременную память.There is a method of tracing the route of movement of an automatic vehicle, (see published application US US 8723660, applicant AUTOMOTIVE RESEARCH & TEST CENTER, published May 13, 2014) which includes continuous scanning of a roadway having a road marking by at least two photosensitive devices ( FP) installed on a vehicle (TS) located at a given height above the roadway and accordingly directed to two different sections of the roadway located at two different distances from the vehicle, respectively, near and far, obtained simultaneously by photosensitive devices, the images are mathematically processed using the Sobel method, the road marking elements are detected, the axial line of the roadway and marking elements are determined on the scans, and the position and deviation of the vehicle are determined by the spatial position of the road marking elements and the axial line on the lane, if necessary, adjust the corresponding scan, and the obtained data is recorded in long-term memory.

Недостатком известного способа является невозможность определения пространственной формы дорожного полотна.The disadvantage of this method is the inability to determine the spatial shape of the roadway.

Известен способ трассировки маршрута движения автоматического транспортного средства, (см. патент США US 8422736, заявитель TOMTOM GLOBAL CONTENT B.V, опубл. 16.04.2013), который включает непрерывное сканирование дорожного полотна, имеющего дорожную разметку, по меньшей мере, двумя фоточувствительными приборами (ФП), установленными на транспортном средстве (ТС) располагаемыми на заданной высоте над дорожным полотном, полученные синхронно фоточувствительными приборами изображения математически обрабатывают, преобразуют элементы изображения в единый одинаковый размер, получают смасштабированное непрерывное изображения дорожного полотна, полученные синхронно фоточувствительными приборами изображения математически обрабатывают, например методом ортотрансформирования, выявляют элементы дорожной разметки, определяют положение осевой линии дорожного полотна и элементов разметки на сканах и оценивают их пространственную форму, а по положению в пространстве элементов дорожной разметки и осевой линии, определяют положение и отклонение ТС на полосе движения, при необходимости корректируют соответствующий скан, а полученные данные записывают в долговременную память.A known method of tracing the route of movement of an automatic vehicle (see US patent US 8422736, applicant TOMTOM GLOBAL CONTENT BV, published 04.16.2013), which includes continuous scanning of a roadway having a road marking, at least two photosensitive devices (FP ) mounted on a vehicle (TS) located at a given height above the roadway, the images obtained synchronously by photosensitive devices are mathematically processed, the image elements are converted into a single image new size, scaled continuous images of the roadway are obtained, images obtained synchronously by photosensitive devices are mathematically processed, for example, by the orthorectification method, road marking elements are detected, the axial line of the roadway and marking elements on the scans are determined and their spatial shape is estimated, and their position in the space of elements road marking and center line, determine the position and deviation of the vehicle in the lane, if necessary, adjust t the corresponding scan, and the received data is recorded in long-term memory.

Основным недостатком известного способа является сложный для реализации способ геокодированного ортотрансформированного преобразования изображений и привязка их реальному дорожному полотну путем использования инструмента, который представляет собой одометр, измеряющий расстояние, пройденное автомобилем путем измерения количества оборотов одного или нескольких колес.The main disadvantage of this method is the difficult to implement method of geocoded orthorectified image conversion and linking them to a real roadway by using a tool that is an odometer that measures the distance traveled by a car by measuring the number of revolutions of one or more wheels.

Известен способ трассировки маршрута движения автоматического транспортного средства, (см. патент США US 8594380 B2, заявитель NEC CORPORATION, опубл. 26.11.2013), который включает непрерывное получение изображения дорожного полотна, имеющего дорожную разметку, по меньшей мере, двумя фоточувствительными приборами (ФП), установленными на транспортном средстве (ТС) располагаемыми на заданной высоте над дорожным полотном, полученные синхронно фоточувствительными приборами изображения математически обрабатывают, выявляют элементы дорожной разметки, определяют положение осевой линии дорожного полотна и элементов разметки на сканах и оценивают их пространственную форму, по положению в пространстве элементов дорожной разметки и осевой линии, определяют положение и отклонение ТС на полосе движения, при необходимости корректируют соответствующий скан, а полученные данные записывают в долговременную память.A known method of tracing the route of movement of an automatic vehicle, (see US patent US 8594380 B2, applicant NEC CORPORATION, publ. 11/26/2013), which includes continuous image acquisition of a roadway having a road marking, at least two photosensitive devices (FP ) mounted on a vehicle (TS) located at a given height above the roadway, the images obtained synchronously by photosensitive devices are mathematically processed, the elements of the road marking are identified, determined they determine the position of the axial line of the roadway and marking elements on the scans and evaluate their spatial shape, by the position in space of the elements of the road marking and the axial line, determine the position and deviation of the vehicle in the lane, adjust the corresponding scan if necessary, and record the data in long-term memory .

Известный метод является очень сложным и требует дорогостоящего специализированного аппаратного оборудования и программного обеспечения.The known method is very complex and requires expensive specialized hardware and software.

Известен способ трассировки маршрута движения автоматического транспортного средства, (см. патент США №8364334, заявитель HONEYWELL INT INC, опубл 29.01.2013) который включает непрерывное сканирование дорожного полотна, имеющего дорожную разметку, по меньшей мере одним лазерным локатором, установленным на транспортном средстве (ТС) располагаемыми на заданной высоте над дорожным полотном и соответственно направленными на участок дорожного полотна, полученные сканы математически обрабатывают, преобразуют элементы изображения в единый одинаковый размер, получают смасштабированное непрерывное изображения дорожного полотна, полученные синхронно фоточувствительными приборами изображения математически обрабатывают, выявляют элементы дорожной разметки, определяют положение осевой линии дорожного полотна и элементов разметки на сканах и оценивают их пространственную форму, по положению в пространстве элементов дорожной разметки и осевой линии, определяют положение и отклонение ТС на полосе движения, при необходимости корректируют соответствующий скан, а полученные данные записывают в долговременную память.A known method of tracing the route of movement of an automatic vehicle, (see US patent No. 8364334, applicant HONEYWELL INT INC, published 01.29.2013) which includes continuous scanning of a roadway having a road marking, at least one laser locator mounted on a vehicle ( TS) located at a given height above the roadway and accordingly directed to a section of the roadway, the received scans are mathematically processed, the image elements are converted into a single identical size ery, receive scaled continuous images of the roadway, images obtained synchronously by photosensitive devices mathematically process, identify road marking elements, determine the axial line of the roadway and marking elements on the scans and evaluate their spatial shape, according to the position in space of the road marking elements and the axial line, determine the position and deviation of the vehicle in the lane, if necessary, adjust the corresponding scan, and the received data recording yut in long-term memory.

Основным недостатком известного способа является узкий лазерный луч сканирования, требующий достаточной частоты развертки, и при движении с определенной скоростью частоты развертки будет недостаточно для получения полного изображения дорожного полотна. Кроме этого постоянное измерение и запись данных сканирования, таких как дальность расположения каждой точки сканируемой поверхности требует большого объема оперативной и долговременной памяти процессора и для построения формы поверхности потребуется процессор с большой производительностью.The main disadvantage of this method is a narrow laser scanning beam, requiring a sufficient sweep frequency, and when moving at a certain speed, the sweep frequency will not be enough to obtain a complete image of the roadway. In addition, the continuous measurement and recording of scanning data, such as the range of each point on the surface to be scanned, requires a large amount of operational and long-term memory of the processor, and a processor with high performance is required to build the surface shape.

Известен способ трассировки маршрута движения автоматического транспортного средства и оценки состояния дорожного полотна и обнаружения предметов на нем, (см. патент США №8723660, DUAL-VISION DRIVING SAFETY WARNING DEVICE AND METHOD THEREOF, заявители CHEN YU-SUNG, SU YI-FENG, CHEN CHIA-TSENG и AUTOMOTIVE RESEARCH & TEST CENTER, опубл. 13.05.2014), который включает непрерывное сканирование дорожного полотна, имеющего дорожную разметку, по меньшей мере, двумя фоточувствительными приборами (ФП), установленными на транспортном средстве (ТС) располагаемыми на заданной высоте над дорожным полотном и соответственно направленными на два разных участка дорожного полотна, расположенные на двух различных расстояниях от ТС, соответственно ближнем и дальнем, полученные синхронно фоточувствительными приборами изображения математически обрабатывают, полученные синхронно фоточувствительными приборами изображения математически обрабатывают, например методом Собеля, выявляют элементы дорожной разметки, и по динамическому изменению размеров предмета, движущегося относительно ТС, по сравнению со стандартными элементами разметки и попаданию его в зону ближнего ФП определяют опасность ситуации.A known method of tracing the route of movement of an automatic vehicle and assessing the condition of the roadway and detecting objects on it, (see US patent No. 8723660, DUAL-VISION DRIVING SAFETY WARNING DEVICE AND METHOD THEREOF, applicants CHEN YU-SUNG, SU YI-FENG, CHEN CHIA-TSENG and AUTOMOTIVE RESEARCH & TEST CENTER, published May 13, 2014), which includes continuous scanning of a roadway having a road marking by at least two photosensitive devices (FP) mounted on a vehicle (TS) located at a given height above the roadway and Directly directed to two different sections of the roadway, located at two different distances from the vehicle, respectively near and far, the images obtained synchronously by photosensitive devices are mathematically processed, the images obtained synchronously by photosensitive devices are mathematically processed, for example, by the Sobel method, road marking elements are detected, and dynamic resizing an object moving relative to the vehicle, compared with standard marking elements and falling into Well low AF determine danger situation.

Основным недостатком известного способа является получение и анализ каждой двумерной матрицы пиксельного изображения скана, что приводит к большому объему анализируемой визуальной информации. При этом способ не учитывает реальный профиль и форму дорожного полотна, то есть отклонение реального положения сканов и разметки дорожного полотна в реальности на различном расстоянии от каждого из двух фоточувствительных приборов, так как оценка расстояний проводится приблизительными методами, на пример по углу схождения в перспективе положения элементов разметки и это приводит к невозможности учета пространственной формы дорожного полотна и из-за отклонения реального расстояния до элементов дорожной разметки от идеализированного расчетного получается незапланированная ошибка в определении расстояний и размеров дорожной разметки, так как при одном и том же угле сканирования реальное расстояние до разметки может отличаться от расстояния по горизонтали.The main disadvantage of this method is the receipt and analysis of each two-dimensional matrix of the pixel image of the scan, which leads to a large amount of analyzed visual information. Moreover, the method does not take into account the real profile and shape of the roadway, that is, the deviation of the real position of the scans and the marking of the roadway in reality at different distances from each of the two photosensitive devices, since the distance is estimated using approximate methods, for example, by the angle of convergence in perspective of the position marking elements and this leads to the impossibility of taking into account the spatial shape of the roadway and because of the deviation of the real distance to the road marking elements from the idealized obtained unplanned calculated error in determining the distance and road marking dimensions, since one and the same angle scanning actual distance markings may be different from the horizontal distance.

Известен способ трассировки маршрута движения автоматического транспортного средства, (см. патент США US 8755997 B2, заявитель HONEYWELL INT INC, опубл. 17.06.2014) который включает непрерывное сканирование дорожного полотна, имеющего дорожную разметку, по меньшей мере, двумя фоточувствительными приборами (ФП), установленными на транспортном средстве (ТС) располагаемыми на заданной высоте над дорожным полотном, полученные фоточувствительными приборами изображения математически обрабатывают, преобразуют элементы изображения в единый одинаковый размер, получают смасштабированное непрерывное изображения дорожного полотна, полученные синхронно фоточувствительными приборами изображения математически обрабатывают, например методом RANSAC, выявляют элементы дорожной разметки, определяют положение осевой линии дорожного полотна и элементов разметки на сканах и оценивают их пространственную форму.A known method of tracing the route of movement of an automatic vehicle, (see US patent US 8755997 B2, applicant HONEYWELL INT INC, publ. 06/17/2014) which includes continuous scanning of a roadway having a road marking, at least two photosensitive devices (FP) installed on a vehicle (TS) located at a predetermined height above the roadway, the images obtained by photosensitive devices are mathematically processed, the image elements are converted into a single identical size, oluchayut scaled continuous image of the roadway, photosensitive devices synchronously received image mathematically treated, for example by RANSAC, identify elements of road marking, determine the position of the axial line of the roadway and marking elements on scans and evaluated their spatial form.

На основании обработки данных методом RANSAC определяют пространственную форму дорожного полотна. Известный метод требует большого числа математических действий, что не всегда возможно обработать с достаточной быстротой, из-за необходимости использования большого объема постоянной памяти ЭВМ. Это затрудняет оперативное использование полученных данных в реальной практике управления движением автономного TC.Based on the data processing by the RANSAC method, the spatial shape of the roadway is determined. The known method requires a large number of mathematical actions, which is not always possible to process with sufficient speed, due to the need to use a large amount of constant computer memory. This complicates the operational use of the obtained data in real practice of motion control of an autonomous TC.

Известен способ трассировки маршрута движения автоматического транспортного средства, (см. опубликованную заявку США US 2013202155 A1, заявитель KARANAM GOPAL GUDHUR, опубл. 08.08.2013) который включает непрерывное сканирование дорожного полотна, имеющего дорожную разметку, по меньшей мере, двумя фоточувствительными приборами (ФП), установленными на транспортном средстве (ТС) располагаемыми на заданной высоте над дорожным полотном и соответственно направленными на два разных участка дорожного полотна, расположенные на двух различных расстояниях от ТС, соответственно ближнем и дальнем, полученные синхронно фоточувствительными приборами изображения математически обрабатывают, преобразуют элементы изображения в единый одинаковый размер, получают смасштабированное непрерывное изображения дорожного полотна, полученные синхронно фоточувствительными приборами изображения математически обрабатывают, например методом Хафа, выявляют элементы дорожной разметки, определяют положение осевой линии дорожного полотна и элементов разметки на сканах и оценивают их пространственную форму, а по положению в пространстве элементов дорожной разметки и осевой линии, определяют положение и отклонение ТС на полосе движения, при необходимости корректируют соответствующий скан, а полученные данные записывают в долговременную память.There is a method of tracing the route of movement of an automatic vehicle, (see published application US US 2013202155 A1, applicant KARANAM GOPAL GUDHUR, published 08.08.2013) which includes continuous scanning of a roadway having a road marking by at least two photosensitive devices (FP ) mounted on a vehicle (vehicle) located at a predetermined height above the roadway and respectively directed to two different sections of the roadway located at two different distances from the vehicle, respectively Accordingly, the near and far images obtained synchronously by photosensitive devices are mathematically processed, the image elements are converted into a single identical size, a continuous road scale image is obtained, the images obtained synchronously by photosensitive devices are mathematically processed, for example, by the Hough method, road marking elements are detected, the axial line position of the road is determined canvases and marking elements on scans and evaluate their spatial shape, and by the location in space of road marking elements and an axial line, determine the position and deviation of the vehicle in the lane, adjust the corresponding scan if necessary, and the data obtained is recorded in long-term memory.

Основным недостатком является отсутствие синхронизации полученных сканов по времени и их расположения в пространстве, что не позволяет однозначно определить величину, размеры и форму в пространстве дорожного полотна и разметки на нем из-за отсутствия точной привязки их взаимного положения в пространстве.The main disadvantage is the lack of synchronization of the received scans in time and their location in space, which does not allow us to unambiguously determine the size, size and shape in the space of the roadway and the markings on it due to the lack of an exact reference of their relative position in space.

Известен способ трассировки маршрута движения автоматического транспортного средства, (см. патент США №.7415335, Mobile data collection and processing system and methods, заявитель HARRIS CORPORATION, опубл. 19.08.2008), который включает непрерывное сканирование дорожного полотна, имеющего дорожную разметку, по меньшей мере, двумя линейными фоточувствительными приборами (ФП), установленными на транспортном средстве (ТС), располагаемыми на заданной высоте над дорожным полотном, при этом дополнительно определяют полученные синхронно фоточувствительными приборами изображения математически обрабатывают, преобразуют в стерео пару с элементами изображения в едином одинаковом смаштабированным размере, получают смасштабированное непрерывное изображения дорожного полотна, полученные синхронно фоточувствительными приборами изображения математически обрабатывают, выявляют элементы дорожной разметки, определяют положение осевой линии дорожного полотна и элементов разметки на сканах и оценивают их пространственную форму, а по положению в пространстве элементов дорожной разметки и осевой линии, определяют положение и отклонение ТС на полосе движения, при необходимости корректируют соответствующий скан, а полученные данные записывают в долговременную память в виде изображений линейного сканирования и связанных с ними соответствующих им данных о их пространственном положении и времени сканирования.A known method of tracing the route of movement of an automatic vehicle, (see US patent No. 7415335, Mobile data collection and processing system and methods, applicant HARRIS CORPORATION, publ. 08/19/2008), which includes continuous scanning of a roadway having a road marking, according to at least two linear photosensitive devices (FP) mounted on a vehicle (TS) located at a predetermined height above the roadway, while additionally determining mat images received simultaneously by photosensitive devices They are mathematically processed, transformed into stereo pair with image elements in the same uniformly scaled size, scaled continuous images of the roadway are obtained, images obtained synchronously by photosensitive devices are mathematically processed, road marking elements are detected, the axial line of the roadway and marking elements on the scans are determined and evaluated spatial shape, and according to the position in space of the elements of the road marking and the center line, define s and TC deviation lane, if necessary adjusting the corresponding scan and the data is recorded in non-volatile memory in the form of a linear image scanning and associated data corresponding to them on their spatial position and time of scanning.

Основным недостатком известного способа является весьма сложный метод определения формы поверхности дорожного полотна по методу стерео пары, так как используется при этом сложная процедура фотограмметрии (см. изображений линейного сканирования и связанных с ними данных о их пространственном положении и времени сканирования требуют большого объема оперативной и долговременной памяти ЭВМ.The main disadvantage of this method is the very complex method of determining the surface shape of the roadway using the stereo pair method, since this uses a complex photogrammetry procedure (see linear scanning images and the associated data on their spatial position and scanning time, requiring a large amount of operational and long-term computer memory.

Известный способ имеет наибольшее число совпадающих и/или аналогичных действий, а также наиболее близок по достигаемому техническому результату и решаемой задаче. По этой причине принимаем его в качестве прототипа.The known method has the largest number of matching and / or similar actions, and is also closest in terms of the technical result achieved and the problem being solved. For this reason, we take it as a prototype.

Задачей предлагаемого способа является упрощение процесса и повышение качества трассировки и последующего управления ТС на дорожном полотне в условиях воздействия помех от света, отраженного от блестящей поверхности, например, растаявшего битума, воды, стекла и т.п., а также при изменении формы и пространственного положения дорожного полотна, в том числе количества полос движения на нем, появления уклонов, подъемов, ответвлений, изменения направления и т.д.The objective of the proposed method is to simplify the process and improve the quality of tracing and subsequent control of the vehicle on the roadway under the influence of interference from light reflected from a shiny surface, such as melted bitumen, water, glass, etc., as well as when changing shape and spatial the position of the roadway, including the number of lanes on it, the appearance of slopes, lifts, branches, changes in direction, etc.

При решении задачи техническими средствами достигаются нижеследующие технические результаты.When solving the problem by technical means, the following technical results are achieved.

Как и в известном способе трассировки маршрута движения автоматического транспортного средства, который принят нами в качестве прототипа, при котором проводят непрерывное сканирование дорожного полотна с дорожной разметкой, по меньшей мере, двумя линейными фоточувствительными приборами (ЛФП), установленными на транспортном средстве (ТС) располагаемыми на заданной высоте над дорожным полотном и соответственно направленными на два разных участка дорожного полотна, расположенные на двух различных расстояниях от ТС, соответственно ближнем и дальнем, позиционированных в пространстве и привязанных к их положению относительно дорожного полотна, полученные синхронно линейными фоточувствительными приборами изображения обрабатывают геометрически, то есть преобразуют элементы изображения в единый одинаковый размер, получают смасштабированное в едином масштабе непрерывное изображение дорожного полотна, полученные синхронно фоточувствительными приборами смасштабированное изображение повторно математически обрабатывают, выявляют такие элементы сканирования, как осевая линия дорожного полотна, сплошные, прерывистые или иные линии дорожной разметки, границы дорожного полотна и границы сканирования, определяют положение элементов сканирования и оценивают их пространственную форму, по положению относительно линейных фоточувствительных приборов (ЛФП) в пространстве элементов дорожной разметки и осевой линии и других элементов сканирования, определяют положение и отклонение ТС на полосе движения, при необходимости корректируют положение ТС и полученные данные записывают в долговременную память в виде изображений линейного сканирования и связанных с ними соответствующих им данных о их пространственном положении и времени сканирования. Фоточувствительные приборы в виде ЛФП выбраны не случайно, так как прямоугольная ПЗС матрица (матричный фотопреобразующий прибор с зарядовой связью) имеет не рациональное расположение фоточувствительных элементов, требующее при сканировании пилообразной строчечной развертки процесса снятия сигнала с нее. Линейное расположение фоточувствительных элементов ЛФП позволяет повысить плотность их расположения в линейной ПЗС матрице и соответственно увеличить разрешающую способность линейных фоточувствительных приборов при заданной частоте сканирования или развертки, или даже синхронную параллельную съемку сигнала со всех фоточувствительных элементов ЛФП одновременно.As in the known method of tracing the route of movement of an automatic vehicle, which we adopted as a prototype, in which continuous scanning of the roadway with road marking is carried out with at least two linear photosensitive devices (LFP) mounted on a vehicle (TS) located at a given height above the roadway and respectively directed to two different sections of the roadway located at two different distances from the vehicle, respectively near the distance and distance, positioned in space and tied to their position relative to the roadway, the images obtained synchronously by linear photosensitive devices are processed geometrically, that is, the image elements are converted into a single identical size, and a continuous image of the roadway scaled on a single scale, obtained by a synchronized photosensitive device, is scaled image is mathematically re-processed; scanning elements such as axes are detected the main line of the roadway, solid, broken, or other lines of the road marking, the border of the roadway and the boundary of the scan, determine the position of the scanning elements and evaluate their spatial shape, according to the position relative to linear photosensitive devices (LFP) in the space of the road marking elements and the axial line and others scanning elements, determine the position and deviation of the vehicle in the lane, if necessary, adjust the position of the vehicle and the received data is recorded in long-term memory in ie linear scan images and associated data corresponding to them on their spatial position and time of scanning. Photosensitive devices in the form of LFPs were not chosen randomly, since a rectangular CCD matrix (charge-coupled matrix photoconverting device) has a non-rational arrangement of photosensitive elements, which requires a sawtooth line scan to scan the signal from it. The linear arrangement of the photosensitive elements of the LFP allows you to increase the density of their location in a linear CCD matrix and, accordingly, increase the resolution of linear photosensitive devices at a given scan or sweep frequency, or even synchronous parallel recording of the signal from all the photosensitive elements of the LFP simultaneously.

Предложенный способ имеет отличительные от прототипа действия, которые позволяют решить поставленную техническую задачу путем использования новых действий и достичь новых технических результатов.The proposed method has distinctive actions from the prototype, which allow us to solve the technical problem by using new actions and achieve new technical results.

При реализации предложенного способа трассировки маршрута движения автоматического транспортного средства, проводят следующие действия.When implementing the proposed method of tracing the route of movement of an automatic vehicle, the following actions are carried out.

Линейные фоточувствительные приборы (ЛФП) устанавливают на гиростабилизированную платформу, что позволяет исключить помехи от изменения положения ТС по тангажу (изменению положения в вертикальной плоскости) и рысканию (то же в горизонтальной плоскости) во время движения по дорожному полотну, например, из-за его неровностей или других его дефектов или других случайных факторов.Linear photosensitive devices (LFP) are installed on a gyro-stabilized platform, which eliminates interference from changes in vehicle position in pitch (change in position in the vertical plane) and yaw (the same in the horizontal plane) while driving on the road, for example, because of irregularities or other defects thereof or other random factors.

Определяют лазерным дальномером реальное эталонное или рассчитывают эталонное положение кратчайшего расстояния до сканируемой поверхности по выбранному эталонному положению ТС на дорожном полотне для обоих сканов. Такое эталонное положение выбирают или рассчитывают, исходя из условия расположения гиростабилизированной платформы над ровной горизонтальной поверхностью дорожного полотна.The actual reference is determined by a laser range finder or the reference position of the shortest distance to the scanned surface is calculated from the selected reference position of the vehicle on the roadway for both scans. Such a reference position is selected or calculated based on the conditions for the location of the gyrostabilized platform above a flat horizontal surface of the roadway.

За эталонное положение ТС может быть выбрано любое определенное его положение на дорожном полотне, например, строго по осевой линии дорожного полотна или на выбранной полосе движения ТС. Для эталонного положения ЛФП определяют или рассчитывают кратчайшее расстояние до плоскости сканирования.Any reference position on the roadway can be selected for the vehicle’s reference position, for example, strictly along the axial line of the roadway or on the selected lane of the vehicle. For the reference position of the LFP, the shortest distance to the scan plane is determined or calculated.

В реальных условиях ближний фоточувствительный прибор, направляют перпендикулярно к дорожному полотну и определяют его эталонное положение, отклонение от гировертикали, определяют реальную высоту ЛФП над дорожным полотном,In real conditions, the near photosensitive device is directed perpendicular to the roadway and its reference position is determined, the deviation from the gyrovertical is determined by the actual height of the LFP above the roadway,

При этом реальное расстояние до дорожного полотна ближнего скана может быть равным эталонному при горизонтальном положении реального дорожного полотна. При незначительных отклонениях его от гировертикали и изменении реального расстояния, в пределах ошибки измерения можно не учитывать изменение этой величины.In this case, the real distance to the roadway of the near scan can be equal to the reference when the horizontal position of the real roadway. With minor deviations from the gyrovertical and a change in the real distance, within the measurement error, you can ignore the change in this value.

Дальний ЛФП направляют под заданным эталонным углом к горизонтали.The distant LFP is sent at a given reference angle to the horizontal.

Перед началом движения ТС расстояние между ближним и дальним сканами по направлению осевой линии разбивают на равные или пропорциональные участки.Before the vehicle starts to move, the distance between the near and far scans in the direction of the center line is divided into equal or proportional sections.

При этом за нулевую отметку соответственно принимают положение ближнего скана перед началом движения ТС;In this case, the position of the near scan before the start of the vehicle movement is taken as the zero mark;

Проводят эталонное сканирование одного участка.A reference scan of one area is performed.

Одновременно со сканированием дальним фоточувствительным прибором методом лазерного дальномера определяют расстояние до границ сканирования, и других элементов сканирования дорожного полотна в плоскости сканирования, геометрически обрабатывают полученное изображение и геометрически приводят к единому масштабу, которое проводится на основе тригонометрических соотношений. Это действие упрощает дальнейшие математические преобразования и уменьшает пространственные искажения, например, из-за перспективного расположения элементов сканирования, то есть изображения элементов сканирования двух сканов ближнего и дальнего, наблюдаемых под разными углами с учетом реального изображения в перспективе.Simultaneously with scanning with a long-range photosensitive device, the distance to the boundaries of scanning and other scanning elements of the roadway in the scanning plane is determined by the laser range finder method, the resulting image is geometrically processed and geometrically reduced to a single scale, which is based on trigonometric ratios. This action simplifies further mathematical transformations and reduces spatial distortions, for example, due to the perspective location of the scanning elements, that is, the image of the scanning elements of two near and far scans, observed at different angles taking into account the real image in perspective.

Повторно математически обрабатывают и получают два смасштабированных в едином масштабе, непрерывных эталонных изображения участка дорожного полотна с элементами сканирования. В смасштабированном изображении синхронно полученном фоточувствительными приборами выявляют элементы сканирования, например, линии дорожной разметки. Эталонное сканирование эталонного участка позволяет сравнить и проверить соответствие размеров смасштабированных стандартных элементов разметки на дорожном полотне и скорректировать масштабы для ближнего и/или дальнего сканов, если указанные размеры значительно отличаются.Re-mathematically process and get two scaled on a single scale, continuous reference image of a section of the roadway with scanning elements. In a scaled image synchronously obtained by photosensitive devices, scanning elements, for example, road marking lines, are detected. The reference scan of the reference section allows you to compare and check the compliance of the sizes of the scaled standard marking elements on the roadway and adjust the scales for the near and / or far scans, if the indicated sizes differ significantly.

При этом все элементы сканирования математически выявляются на обоих сканах при помощи известных математических методов, например, методом Собеля, Хаара, Хафа или другими.Moreover, all scanning elements are mathematically detected on both scans using well-known mathematical methods, for example, Sobel, Haar, Hough or others.

Проводят реальное сканирование дорожного полотна с элементами дорожной разметки для трассировки пути движения автоматического транспортного средства.A real scan of the roadway with road marking elements is carried out to trace the path of the automatic vehicle.

На обоих сканах ближнем и дальнем эталонного и реального сканирования каждого участка ставят синхронизированные отметки времени. При этом синхронизированные отметки позволяют описать для обоих сканов дополнительные условия, в которых производилась съемка, например, реальные погодные условия, уровень естественной освещенности по времени суток и т.д. При этом отметки не занимают много места в памяти бортовой ЭВМ.On both scans of the near and far reference and real scans of each section, synchronized time stamps are set. At the same time, synchronized marks make it possible to describe additional conditions for both scans in which the survey was taken, for example, real weather conditions, the level of natural illumination by time of day, etc. In this case, the marks do not take up much space in the memory of the onboard computer.

На обоих сканах ближнем и дальнем эталонного и реального сканирования каждого участка ставят отметки пространственного положения. Это позволяет сравнивать одинаковые участки, полученные ближним и дальним ЛПФ.On both scans of the near and far reference and real scans of each section, spatial position marks are put. This allows you to compare the same areas obtained by the near and far PSL.

Предпочтительно указанные отметки ставить синхронно по границам выбранных участков, а участки - выбирать одинаковой длины.It is preferable to put the indicated marks synchronously along the borders of the selected sections, and the sections - to choose the same length.

Определяют реальное положение элементов сканирования в смасштабированном размере относительно осевой линии дорожного полотна, сравнивают с эталонными значениями и определяют изменение положения в процессе движения и сканирования;The actual position of the scanning elements in a scaled size relative to the center line of the roadway is determined, compared with the reference values and the change in position during movement and scanning is determined;

По указанным реальным данным, обработанным геометрически и математически, например, методом Собеля, выявляют границы реальных элементов дорожной разметки, что позволяет однозначно определить границы сканируемых элементов дорожной разметки, а по их стандартным размерам и взаимному положению, которое регулируется и устанавливается нормативными документами, например, такими как ГОСТ Р 51256-2011 (Технические средства организации дорожного движения. Разметка дорожная. Классификация. Технические требования), Правила Дорожного Движения, СНИПы, Правила строительства дорожных сооружений и т.д., выявить и исключить вносящие ошибку дефекты дорожного полотна.According to the indicated real data processed geometrically and mathematically, for example, by the Sobel method, the boundaries of the real road marking elements are revealed, which allows you to uniquely determine the boundaries of the scanned road marking elements, and by their standard sizes and mutual position, which is regulated and established by regulatory documents, for example, such as GOST R 51256-2011 (Technical means of traffic management. Road marking. Classification. Technical requirements), Rules of the Road, SNIPs, Rules for the construction of road structures, etc., to identify and eliminate errors of the roadbed that introduce errors.

Контроль пространственного положения ТС при его движении осуществляют любым известным способом с помощью любых известных устройств или других средств, например, для этого могут быть использованы любые известные инерциальные (см. Патент №2335805 РФ, заявители Бузников С.Е., Елкин Д.С. Опубл. 10.10.2008, Или Патент РФ №2513439, заявители Бузников С.Е., Шабанов Н.С. Опубл. 20.04.2014, Бюл. №11.) или спутниковые, такие как GPS и/или ГЛОНАСС, системы определения пространственного положения ТС.The spatial position of the vehicle during its movement is controlled by any known method using any known devices or other means, for example, any known inertial devices can be used for this (see Patent No. 2,335,805 of the Russian Federation, applicants Buznikov S.E., Elkin D.S. Published on October 10, 2008, or RF Patent No. 2513439, applicants Buznikov S.E., Shabanov N.S. Published on 04.20.2014, Bull. No. 11.) or satellite, such as GPS and / or GLONASS, spatial detection systems provisions of the vehicle.

Полученные одинаковые по положению в пространстве участки сканов сравнивают и контролируют ошибки сканирования,The obtained scan sections of the same spatial position compare and control scanning errors,

Определяют реальное положение элементов сканирования в смасшабированом размере относительно кратчайшего расстояния до плоскости сканирования дальнего скана и осевой линии дорожного полотна, сравнивают с эталонными значениями и определяют изменение положения в процессе движения и сканирования.The actual position of the scanning elements is determined in a scaled size relative to the shortest distance to the scanning plane of the far scan and the axial line of the roadway, compared with reference values and the change in position during movement and scanning is determined.

Определяют на ближнем скане положение пересечения его с осевой линией, определяют отклонение направления движения реального положения ТС относительно осевой линии, при необходимости корректируют его положение на дорожном полотне, что значительно упрощает анализ и управление движением осуществляющего трассировку ТС. Это позволяет оперативно исправить случайное рыскание ТС по дорожному полотну.The position of its intersection with the center line is determined on the near scan, the deviation of the direction of movement of the vehicle’s real position relative to the center line is determined, if necessary, its position on the roadway is adjusted, which greatly simplifies the analysis and control of the vehicle tracing. This allows you to quickly fix the accidental yaw of the vehicle on the roadway.

По изменению кратчайшего расстояния до дальнего скана в его сравнении с расчетным расстоянием, полученным из условия горизонтального и прямого дорожного полотна, определяют уклон или подъем дорожного полотна в вертикальной плоскости. По эталонному определенному перед началом движения определяют реальное или расчетное кратчайшее расстояние до плоскости сканирования, полученное при заданном эталонном угле наклона к горизонтали. По изменению отклонения величины кратчайшего расстояния до дальнего скана (при увеличении определяют уклон, а при уменьшении - подъем) определяют изменение формы дорожного полотна в вертикальной плоскости,By changing the shortest distance to the far scan in comparison with the estimated distance obtained from the condition of horizontal and straight roadway, the slope or rise of the roadway in the vertical plane is determined. The actual or estimated shortest distance to the scanning plane obtained at a given reference angle of inclination to the horizontal is determined from the reference determined before the start of movement. By changing the deviation of the shortest distance to the far scan (with increasing determine the slope, and with decreasing - the rise) determine the change in the shape of the roadway in a vertical plane,

При перемещении вправо или влево точки кратчайшего расстояния в дальнем скане относительно точки пересечения с осевой линией, то есть по изменению положения точки пересечения кратчайшего расстояния с плоскостью сканирования относительно пересечения с осевой линией дорожного полотна определяют изменение направления дорожного полотна (направление поворота). Направление смещения точки пересечения с осевой линией указывает направление поворота дорожного полотна в горизонтальной плоскости. Осевая линия дорожного полотна обычно располагается симметрично с учетом суммарной ширины дорожного полотна, в которую должны входить все постоянно присутствующие элементы дорожного полотна или только реально исследуемых полос движения. Положения осевой линии и других элементов сканирования математически вычисляется как для всех, так и каждого в отдельности элементов сканирования, позволяющих двигаться всем ТС в выбранном направлении и исключает все элементы, запрещающие это движение согласно Правилам дорожного движения, такие как размещение и количество полос, с учетом знаков направления или изменения движения, разметки, разделительных сооружений, обочин и т.д.When moving the right or left point of the shortest distance in the far scan relative to the intersection with the center line, that is, by changing the position of the point of intersection of the shortest distance with the scanning plane relative to the intersection with the axial line of the roadway, the change in the direction of the roadway (direction of rotation) is determined. The direction of displacement of the intersection point with the center line indicates the direction of rotation of the roadway in the horizontal plane. The axial line of the roadway is usually located symmetrically, taking into account the total width of the roadway, which should include all constantly present elements of the roadway or only really studied lanes. The positions of the center line and other scanning elements are mathematically calculated for both all and individually scanning elements that allow all vehicles to move in the selected direction and excludes all elements prohibiting this movement according to the Rules of the road, such as the location and number of lanes, taking into account signs of direction or change of movement, marking, dividing structures, roadsides, etc.

По отклонению от осевой линии положения кратчайшего расстояния до дальнего скана в ранее описанном порядке определяют величину, изменение и направление поворота дорожного полотна в горизонтальной плоскости, а аналогичным образом по указанным выше действиям, т.е. по изменению положения крайних точек дорожного полотна относительно точки кратчайшего расстояния до дальнего скана и относительно точки пересечения с осевой линией определяют изменение направление поперечного уклона (формы виража) дорожного полотна соответственно в вертикальной и горизонтальной плоскостях,The deviation from the centerline of the position of the shortest distance to the farthest scan in the previously described order determines the magnitude, change and direction of rotation of the roadway in the horizontal plane, and in the same way by the above actions, i.e. by changing the position of the extreme points of the roadway relative to the point of the shortest distance to the far scan and relative to the point of intersection with the axial line, the change in the direction of the transverse slope (shape of the turn) of the roadway, respectively, in the vertical and horizontal planes,

По полученным одинаково расположенным в пространстве участкам ближнего и дальнего сканов сравнивают и контролируют ошибки сканирования, при необходимости корректируют эти ошибки, а затем все ближние и дальние сканы последовательно записывают в долговременную память.Using the equally located in space areas of the near and far scans, the scanning errors are compared and controlled, if necessary, these errors are corrected, and then all the near and far scans are sequentially recorded in the long-term memory.

Затем также по полученным одинаковым по положению в пространстве ближнему и дальнему сканам также сравнивают и контролируют не только ошибки сканирования, но и выявляют наличие изменений одних и тех же элементов разметки дорожного полотна, по их изменению делают вывод о наличии посторонних дефектов и/или предметов на дорожном полотне.Then, according to the near and far scans obtained with the same spatial position, they also compare and control not only the scanning errors, but also detect the presence of changes in the same road marking elements, and make a conclusion about the presence of extraneous defects and / or objects on roadbed.

Определяют их реальное положение относительно кратчайшего расстояния до плоскости сканирования и осевой линии дорожного полотна, сравнивают с эталонными значениями и определяют изменение положения в процессе движения и сканирования.Their actual position relative to the shortest distance to the scanning plane and the axial line of the roadway is determined, compared with reference values and the change in position during movement and scanning is determined.

При необходимости корректируют положение ТС на дорожном полотне, возвращая его к эталонному положению относительно осевой линии, для облегчения геометрического преобразования.If necessary, adjust the position of the vehicle on the roadway, returning it to the reference position relative to the center line, to facilitate geometric transformation.

При достижении ближним сканом границы очередного участка ставят метку подтверждения и определяют расстояние до дальнего скана, на котором ставят отметку границы следующего участка.When the near scan reaches the border of the next section, a confirmation mark is put and the distance to the far scan is determined, at which the border of the next section is marked.

Все эталонные, ближние и дальние сканы последовательно записывают в долговременную память.All reference, near and far scans are sequentially recorded in long-term memory.

В способе трассировки маршрута движения автоматического транспортного средства проводят сканирование на каждом расстоянии, по меньшей мере, в двух различных частотных диапазонах (ИК, видимого света, УФ), что позволяет устранить влияние бликов и неравномерности отражающей способности поверхности дорожного полотна и повысить различимость однотипных элементов сканирования при различных погодных и суточных условиях.In the method of tracing the route of movement of an automatic vehicle, scanning is carried out at each distance in at least two different frequency ranges (IR, visible light, UV), which eliminates the influence of glare and uneven reflectivity of the surface of the road surface and increases the distinguishability of the same type of scanning elements under various weather and daily conditions.

В способе трассировки маршрута движения автоматического транспортного средства проводят контроль привязки сканов к местности по контрольным меткам на дорожном полотне, на обочине или дополнительных сооружениях (ограждениях, километровых или осветительных столбах), например, в виде световозвращающих покрытий (которые могут быть в виде штрихкода), что упрощает привязку к местности и уточняет пространственное положение элементов разметки дорожного полотна. Что особенно важно для магистралей, имеющих мало изменений формы и пространственного положения дорожного полотна. Такая привязка к реальным отметкам пространственного положения и сравнительная простота непрерывного определения пространственной формы дорожного полотна, позволяет упростить и повысить качество управления АТС путем возможности планирования изменения параметров управления АТС в соответствии с дорожными условиями, например, торможением при спуске или увеличением подачи топлива при подъеме.In the method of tracing the route of movement of an automatic vehicle, the scans are referenced to the terrain by reference marks on the roadway, on the side of the road or additional structures (fences, kilometer or lighting poles), for example, in the form of retroreflective coatings (which can be in the form of a barcode), which simplifies geo-referencing and clarifies the spatial position of road marking elements. What is especially important for highways with few changes in the shape and spatial position of the roadway. Such a reference to the actual spatial position marks and the comparative simplicity of continuously determining the spatial shape of the roadway allows us to simplify and improve the quality of the ATS control by the possibility of planning changes in the ATS control parameters in accordance with road conditions, for example, braking during descent or an increase in fuel supply during ascent.

В способе трассировки маршрута движения автоматического транспортного средства снимают (получают) сканы участков на виражах (поворотах) с разной скоростью и разрешающей способностью ЛФП, что позволяет вместо прямоугольных по форме участков сканов получить сканы, соответствующие пространственным формам дорожного полотна, например, в виде секторов.In the method of tracing the route of movement of an automatic vehicle, scans of sections on turns (turns) are taken (received) at different speeds and resolution of the LFP, which allows instead of rectangular scan sections to receive scans corresponding to the spatial forms of the roadway, for example, in the form of sectors.

На рисунках представлены:The figures show:

На Фиг. 1 показан вид с боку положения точек сканирования при определении параметров эталонного сканирования.In FIG. 1 shows a side view of the position of the scanning points when determining the parameters of the reference scan.

На Фиг. 2 показано определение методом лазерного дальномера расстояний до элементов сканирования, соотношения при геометрической обработке элементов непрерывного изображения для получения смасштабированного изображения из соотношений в прямоугольном треугольнике.In FIG. Figure 2 shows the determination by the laser range finder of the distances to the scanning elements, the ratios during the geometric processing of continuous image elements to obtain a scaled image from the ratios in a right triangle.

На Фиг. 3 условно показаны на виде с боку положения точек сканирования при изменении рельефа дорожного полотна.In FIG. 3 are conventionally shown in the side view of the position of the scanning points when changing the terrain of the roadway.

На Фиг. 4 показано условное взаимное расположение участков сканов при повороте дорожного полотна в горизонтальной плоскости.In FIG. 4 shows the relative relative position of the sections of the scans when turning the roadway in a horizontal plane.

На Фиг. 5 показано на виде сверху взаимное расположение ближнего и дальнего сканов в перспективе при различных направлениях и формах дорожного полотна.In FIG. 5 shows a top view of the relative position of the near and far scans in perspective for various directions and forms of the roadway.

На Фиг. 1 показано расчетное эталонное расстояние L, полученное при эталонном заданном угле γ наклона к горизонтали и расположении гиростабилизированной платформы 1 на высоте h над дорожным полотном.In FIG. 1 shows the calculated reference distance L obtained at a reference predetermined angle γ of inclination to the horizontal and the location of the gyrostabilized platform 1 at a height h above the roadway.

Реальное сканирование, как и эталонное может производиться непрерывно одновременно на всю поперечную ширину дорожного полотна линейными фоточувствительным приборами (при этом ЛПФ получается громоздким, но не требующим геометрического преобразования, например, для ближнего скана, а размер для дальнего - увеличивается пропорционально расстоянию и с учетом вида перспективы) или, что является более предпочтительным, ЛФП для ближнего и дальнего скана снабжается соответствующим необходимым объективом. (см. Фиг 2).Real scanning, like the reference one, can be performed continuously simultaneously over the entire transverse width of the roadway with linear photosensitive devices (in this case, the PSL is bulky, but does not require geometric transformation, for example, for the near scan, and the size for the far scan increases proportionally to the distance and taking into account the type prospects) or, which is more preferable, the LFP for the near and far scan is equipped with the appropriate necessary lens. (see Fig 2).

Для реализации предложенного способа может быть использовано устройство сканирования, установленное на гиростабилизированной платформе 1 на высоте h над дорожным полотном. Гиростабилизированная платформа 1 представляет собой устройство, в котором известными в современной технике средствами вне зависимости от внешних воздействий на транспортное средство ТС 2 парируются все возмущения положения транспортного средства ТС 2 вокруг или относительно трех осей координат, положение двух линейных фоточувствительных приборов (ЛФП) устройства сканирования при этом не меняется относительно горизонтальной плоскости. Первый ближний линейный фоточувствительный прибор 3 (ЛФП), направлен вертикально вниз и предназначен для получения ближнего скана, а второй дальний линейный фоточувствительный прибор 4, направлен под заданным эталонным углом γ к горизонтали и предназначен для получения дальнего скана. Оба ЛФП всегда одинаково располагаются относительно горизонтальной плоскости.To implement the proposed method, a scanning device mounted on a gyro-stabilized platform 1 at a height h above the roadway can be used. A gyro-stabilized platform 1 is a device in which, regardless of external influences on the vehicle TC 2, means that all disturbances in the position of the vehicle TC 2 around or relative to three coordinate axes, the position of two linear photosensitive devices (LFP) of the scanning device when this does not change relative to the horizontal plane. The first near linear photosensitive device 3 (LFP) is directed vertically downward and is intended to obtain a near scan, and the second distant linear photosensitive device 4 is directed at a given reference angle γ to the horizontal and is intended to obtain a distant scan. Both LFPs are always equally located relative to the horizontal plane.

Первый ближний ЛФП 3, предназначен для получения ближнего скана и расположен, так что плоскость сканирования всегда расположена вертикально, т.е. перпендикулярно горизонтальной плоскости и большей частью перпендикулярно дорожному полотну, и перпендикулярно вертикальной плоскости расположения осевой линии 6 дорожного полотна 5 (см. Фиг. 5). Второй дальний ЛФП 4 располагается под заданным углом γ к горизонтали в направлении осевой линии дорожного полотна 5 и предназначен для получения дальнего скана. При этом любой угол α_i сканирования будет определяться по Фиг. 2. Осевая линия 6 дорожного полотна 5 может быть любой формы (см. Фиг. 3, 4 или 5). прямой, дугообразной, ломаной (это бывает в случае примыкания или ответвления боковых дорог у основного, сканируемого дорожного полотна).The first near LFP 3, is designed to receive the near scan and is located, so that the scanning plane is always located vertically, i.e. perpendicular to the horizontal plane and mostly perpendicular to the roadway, and perpendicular to the vertical plane of the axial line 6 of the roadway 5 (see Fig. 5). The second distant LFP 4 is located at a predetermined angle γ to the horizontal in the direction of the axial line of the roadway 5 and is intended to obtain a distant scan. Moreover, any scanning angle α _i will be determined according to FIG. 2. The axial line 6 of the roadway 5 can be of any shape (see Fig. 3, 4 or 5). straight, arched, broken (this happens in the case of abutment or branching of the side roads at the main, scanned roadbed).

Все реальные расстояния до элементов сканирования на ближнем и дальнем сканах могут быть рассчитаны на основе геометрических соотношений или измерены, например, методом лазерного дальномера.All real distances to the scanning elements in the near and far scans can be calculated on the basis of geometric ratios or measured, for example, by the laser range finder method.

В качестве примера рассмотрим порядок расчета и геометрического преобразования размеров одного из элементов сканирования, например, (см. Фиг. 2) границы сканирования 7 на ближнем скане первого ближнего линейного фоточувствительного прибора 3. Граница сканирования 7 наблюдается ближним ЛФП 3 через объектив под острым углом α, измеряемым от направления 8 (луча) кратчайшего расстояния h до направления луча 9 на границу сканирования 7 (показано условно). Реальный размер расстояния R от точки пересечения направления 8 кратчайшего расстояния h с дорожным полотном на скане до границы сканирования 7 на дорожном полотне определяется по соотношениям прямоугольного треугольника.As an example, we consider the calculation and geometric transformation of the sizes of one of the scanning elements, for example, (see Fig. 2) of the scan boundary 7 on the near scan of the first near linear photosensitive device 3. Scan boundary 7 is observed by the near LFP 3 through the lens at an acute angle α measured from the direction 8 (beam) of the shortest distance h to the direction of beam 9 to the scan boundary 7 (shown conditionally). The actual size of the distance R from the intersection of the direction 8 of the shortest distance h with the roadbed on the scan to the scan border 7 on the roadway is determined by the ratios of the right triangle.

R=h×tg αR = h × tg α

Предпочтительно снабдить каждый ЛФП оптическими средствами 10 (объективами, линзами), установленными на транспортном средстве (ТС), что не меняет указанных соотношений, только при этом меняется масштаб изображения скана в соответствии с правилами линейной оптики.It is preferable to equip each LFP with optical means 10 (lenses, lenses) mounted on a vehicle (TS), which does not change the indicated ratios, only in this case the image scale of the scan changes in accordance with the rules of linear optics.

Кратчайшее расстояние h на ближнем скане (см. Фиг. 2) может быть определено методом лазерного дальномера (На рисунках не показан). С помощью этого же метода могут быть измерены параметры расположения элементов сканирования на дальнем скане (см. Фиг 5), кратчайшее расстояние до плоскости сканирования и определено их положение относительно осевой линии 6 дорожного полотна.The shortest distance h on the near scan (see Fig. 2) can be determined using the laser range finder (not shown in the figures). Using the same method, the location parameters of scanning elements on the far scan can be measured (see Fig. 5), the shortest distance to the scanning plane, and their position relative to the axial line 6 of the roadway can be determined.

На Фиг. 2 условно показаны основания для геометрического преобразования. На каждом скане определяется кратчайшее расстояние h до пересечения плоскости сканирования (в общем случае это будет плоскость расположения и направления действия фоточувствительных элементов соответствующего ЛФП) с дорожным полотном.In FIG. 2 conventionally shown the basis for the geometric transformation. On each scan, the shortest distance h to the intersection of the scanning plane is determined (in the general case, this will be the plane of the location and direction of action of the photosensitive elements of the corresponding LFP) with the roadway.

На гиростабилизированной платформе 1 дополнительно устанавливают устройство лазерного дальномера (на рисунках не показан), которое предназначено для измерения реальных расстояний до различных элементов сканирования, например, таких как границы линий разметки и/или границы сканирования в плоскости сканирования на дорожном полотне 5 и углов, под которыми они наблюдаются из ЛФП.A laser range finder device (not shown) is additionally installed on the gyro-stabilized platform 1, which is designed to measure real distances to various scanning elements, for example, such as the boundaries of marking lines and / or scanning boundaries in the scanning plane on the roadway 5 and angles by which they are observed from LFP.

Сущность геометрического преобразования каждого скана следует из ранее представленных зависимостей и заключается в ниже следующем.The essence of the geometric transformation of each scan follows from the previously presented dependencies and is as follows.

Из такого раздела геометрии как тригонометрия известно, что в прямоугольном треугольнике противолежащий катет R равен произведению прилежащего катета h на тангенс соответствующего острого угла α. Следовательно, все расстояния до каждой соответствующей точки на скане будут функцией тангенса острого угла α_i наблюдения этой точки. Таким образом можно для каждого фоточувствительного элемента линейного фоточувствительного прибора определить реальное или рассчитать смасштабированное положение на изображении дорожного полотна.From such a geometry section as trigonometry it is known that in a right triangle the opposite leg R is equal to the product of the adjacent leg h and the tangent of the corresponding acute angle α. Therefore, all the distances to each corresponding point on the scan will be a function of the tangent of the acute angle α _{i of} observation of this point. Thus, it is possible for each photosensitive element of a linear photosensitive device to determine the real or calculate the scaled position on the image of the roadway.

Способ трассировки маршрута движения автоматического транспортного средства с помощью описанного устройства сканирования с ЛФП осуществляется в нижеследующей последовательности.The method of tracing the route of movement of an automatic vehicle using the described scanning device with LFP is carried out in the following sequence.

Перед началом движения ТС определяют лазерным дальномером реальное эталонное, или измеряют другими средствами или рассчитывают эталонное положение кратчайшего расстояния h до сканируемой поверхности дорожного полотна 5 по выбранному эталонному положению ТС на дорожном полотне 5 для обоих сканов. Такое эталонное положение выбирают или рассчитывают, исходя из условия расположения гиростабилизированной платформы над ровной горизонтальной поверхностью дорожного полотна.Before starting the movement, the vehicle determines the actual reference with a laser rangefinder, or measures it by other means or calculates the reference position of the shortest distance h to the scanned surface of the roadway 5 from the selected reference position of the vehicle on the roadway 5 for both scans. Such a reference position is selected or calculated based on the conditions for the location of the gyrostabilized platform above a flat horizontal surface of the roadway.

За эталонное положение ТС может быть выбрано любое определенное его положение на дорожном полотне, например, строго по осевой линии дорожного полотна симметрично обочинам или эксцентрично на выбранной полосе движения ТС.Any specific position on the roadway can be selected for the vehicle’s reference position, for example, symmetrically on the roadsides along the axial line of the roadway or eccentrically on the selected lane of the vehicle.

В реальных условиях ближний первый фоточувствительный прибор 3, предназначенный для получения ближнего скана, направляют перпендикулярно к дорожному полотну 5 и определяют его эталонное положение, отклонение от гировертикали, и по нему определяют реальную высоту h ЛФП над негоризонтально расположенным дорожным полотном.In real conditions, the near first photosensitive device 3, designed to obtain a near scan, is directed perpendicular to the roadway 5 and its reference position, deviation from the gyro-vertical is determined, and the actual height h of the LFP over a non-horizontally located roadway is determined from it.

При этом реальное расстояние до дорожного полотна ближнего скана может быть равным эталонному при горизонтальном положении реального дорожного полотна или соответственно отличаться от него. При незначительных отклонениях его от гировертикали и изменении реального расстояния (в пределах ошибки измерения расстояния) эти изменения можно не учитывать.In this case, the real distance to the roadbed of the near scan can be equal to the reference when the horizontal position of the real roadway or, respectively, differ from it. With minor deviations from the gyrovertical and a change in the real distance (within the error of measuring the distance), these changes can be ignored.

Случайные изменения высоты при движении ТС над дорожным полотном, возникающие от вибраций из-за воздействия неровностей дорожного полотна или посторонних предметов на нем, могут быть скомпенсированы любым известным способом с помощью известных устройств или при математической обработке сканов, например, путем усреднения измерений траектории движения ТС любым известным методом.Random changes in height during the movement of the vehicle over the roadway resulting from vibrations due to irregularities in the roadway or foreign objects on it can be compensated by any known method using known devices or by mathematical processing of scans, for example, by averaging measurements of the vehicle's trajectory by any known method.

Дальний ЛФП направляют под заданным эталонным углом γ к горизонтали, который является дополнительным для угла наблюдения плоскости сканирования и равен 90° минус угол между вертикалью и лучом направления наблюдения плоскости сканирования α_набi.The distant LFP is directed at a given reference angle γ to the horizontal, which is additional for the viewing angle of the scanning plane and is equal to 90 ° minus the angle between the vertical and the beam of the observation direction of the scanning plane α _nabi .

Перед началом движения ТС расстояние между ближним и дальним скалами по направлению осевой линии 6 разбивают на равные или пропорциональные участки (на чертежах не показано, так как это может быть выполнено по разным условиям, например, в соответствии с требованиями измерений отклонения осевой линии при повороте.Before the vehicle begins to move, the distance between the near and far cliffs in the direction of the axial line 6 is divided into equal or proportional sections (not shown in the drawings, since this can be done under different conditions, for example, in accordance with the measurement requirements of the deviation of the axial line during rotation).

При этом за нулевую отметку соответственно принимают положение ближнего скана перед началом движения ТС.At the same time, the position of the near scan is taken as the zero mark before the vehicle starts to move.

Проводят эталонное сканирование одного заранее выбранного эталонного участка. Предпочтительно он должен быть прямой и горизонтально расположенный с одинаковыми по размерам элементами сканирования, что упрощает процесс юстировки.A reference scan of one pre-selected reference area is performed. Preferably, it should be straight and horizontally located with scanning elements of the same size, which simplifies the alignment process.

На обоих сканах ближнем и дальнем эталонного сканирования пробного участка ставят синхронизированные отметки времени.On both scans of the near and far reference scans of the test plot, synchronized time stamps are set.

На обоих сканах ближнем и дальнем эталонного сканирования пробного участка ставят отметки пространственного положения.On both scans of the near and far reference scanning of the test section, spatial position marks are put.

Одновременно со сканированием фоточувствительными приборами методом лазерного дальномера определяют расстояние до границ сканирования, и других элементов сканирования дорожного полотна в соответствующей плоскости сканирования.At the same time as scanning with photosensitive devices, the distance to the boundaries of scanning and other scanning elements of the roadway in the corresponding scanning plane is determined by the laser range finder method.

Затем геометрически обрабатывают полученное изображение и при этом геометрически приводят к единому масштабу.Then the resulting image is geometrically processed and geometrically reduced to a single scale.

Повторно математически обрабатывают и получают изображение двух пробных участков, то есть смасштабированные в едином масштабе непрерывные эталонные изображения соответственно участков дорожного полотна с элементами сканирования соответственно у ближнего и дальнего сканов. В смасштабированных изображениях синхронно полученномRe-mathematically process and obtain an image of two test sections, that is, continuous reference images scaled on a single scale, respectively, of sections of the roadway with scanning elements in the near and far scans, respectively. In scaled images synchronously received

фоточувствительными приборами выявляют одинаковые по размерам и форме элементы сканирования, например, линии дорожной разметки.photosensitive devices reveal scanning elements of the same size and shape, for example, road marking lines.

При этом все элементы сканирования математически могут быть выявлены при помощи известных математических методов преобразования изображения, например, методом Собеля, Хаара, Хафа или другими.Moreover, all scanning elements can be mathematically identified using well-known mathematical methods of image conversion, for example, by the Sobel, Haar, Hough or others.

Стандартные элементы сканирования имеют определенные стандартизованные размеры и стандартизованное взаимное положение (согласно требованиям установленным нормативными документами, например, такими как ГОСТ Р 51256-2011 (Технические средства организации дорожного движения. Разметка дорожная. Классификация. Технические требования), Правила Дорожного Движения, СНИПы и правила строительства дорожных сооружений и т.д.), что позволяет определить границы стандартных по размеру сканируемых элементов дорожной разметки на обоих эталонных участках, а по их стандартным размерам и взаимному положению, выявить и исключить вносящие ошибку мелкие и не стандартные дефекты дорожного полотна, например, такие как выбоины или битумированные трещины в дорожном полотне, после чего и сравнить элементы сканирования на двух указанных эталонных участках.Standard scanning elements have certain standardized sizes and standardized relative positions (according to the requirements established by regulatory documents, for example, such as GOST R 51256-2011 (Technical means of traffic management. Road marking. Classification. Technical requirements), Traffic rules, SNIPs and rules construction of road structures, etc.), which allows to determine the boundaries of standard-sized scanned road marking elements in both reference areas x, and their standard dimensions and mutual position, identify and eliminate errors which introduce small defects and non-standard road surface, such as a chipped or cracked in the bituminous road surface, and then compare the two scanning elements on the said reference sections.

Выявленные однотипные и/или одинаковые по размерам стандартные элементы сканирования на ближнем и дальнем сравнивают и корректируют коэффициенты масштаба для получения одинаковых смаштабированных размеров указанных элементов сканирования в пределах ошибок измерения этих элементов. При не значительном различии размеров, сопоставимых с ошибками измерений, масштабы ближнего и дальнего сканов принимаются равными. Это действие позволяет проверить правильность настройки и юстировки обоих ЛФП.Identified similar and / or identical in size standard scanning elements in the near and far compare and correct the scale factors to obtain the same scaled sizes of these scanning elements within the measurement errors of these elements. If the size difference is not significant, comparable with measurement errors, the scales of the near and far scans are taken equal. This action allows you to check the correct settings and alignment of both LFPs.

Далее проводят реальное сканирование дорожного полотна с элементами дорожной разметки.Next, a real scan of the roadway with road marking elements is carried out.

При дальнейшем реальном сканировании определяют реальное положение элементов сканирования в смасштабированном размере относительно кратчайшего расстояния до плоскости сканирования и осевой линии дорожного полотна, сравнивают с эталонными значениями и определяют изменение положения гиростабилизированной платформы и ТС в процессе движения и сканирования.With further real scanning, the real position of the scanning elements is determined in a scaled size relative to the shortest distance to the scanning plane and the axial line of the roadway, compared with reference values and the change in the position of the gyrostabilized platform and the vehicle during movement and scanning is determined.

Определяют на ближнем скане положение пересечения его с осевой линией, определяют отклонение направления движения реального положения ТС относительно осевой линии, при необходимости корректируют его эталонное положение на дорожном полотне относительно осевой линии, что значительно упрощает анализ и управление движением осуществляющего трассировку ТС. Это позволяет оперативно исправить случайное рыскание ТС по дорожному полотну и при необходимости корректировать положение ТС на дорожном полотне, возвращая его к эталонному положению относительно осевой линии.The position of its intersection with the center line is determined on the near scan, the deviation of the direction of movement of the vehicle’s real position relative to the center line is determined, if necessary, its reference position on the roadway relative to the center line is adjusted, which greatly simplifies the analysis and control of the vehicle tracing. This allows you to quickly fix the accidental yaw of the vehicle on the roadway and, if necessary, adjust the position of the vehicle on the roadway, returning it to the reference position relative to the center line.

По указанным реальным данным, обработанным геометрически и математически, например, методом Собеля, выявляют границы реальных элементов дорожной разметки, что позволяет однозначно определить границы сканируемых элементов дорожной разметки, а по их стандартным размерам и взаимному положению, которое регулируется и устанавливается нормативными документами, например такими как ГОСТ Р 51256-2011 (Технические средства организации дорожного движения. Разметка дорожная. Классификация. Технические требования), Правила Дорожного Движения, СНИПы, Правила строительства дорожных сооружений и т.д., выявить и исключить вносящие ошибку дефекты дорожного полотна.According to the specified real data processed geometrically and mathematically, for example, by the Sobel method, the boundaries of real road marking elements are revealed, which allows you to uniquely determine the boundaries of the scanned road marking elements, and by their standard sizes and mutual position, which is regulated and established by regulatory documents, for example, as GOST R 51256-2011 (Technical means of traffic management. Road marking. Classification. Technical requirements), Rules of the Road, SNIPs, Rules for the construction of road structures, etc., to identify and eliminate errors of the roadbed that introduce errors.

Реальное сканирование, также как и эталонное может производиться непрерывно одновременно на всю поперечную ширину дорожного полотна линейными фоточувствительным приборами (при этом не требуется геометрического преобразования для ближнего скана, а размер для дальнего увеличивается пропорционально расстоянию и с учетом вида перспективы) или, что является более предпочтительным, ЛФП с необходимым объективом или другими оптическими средствами и последующим математическим преобразованием размеров элементов сканирования дорожного полотна в единый одинаковый масштаб размеров элементов, а разбиение на участки сканов непрерывного изображения, предпочтительно выбирать с заданной их одинаковыми шириной и/или пропорциональной длиной вдоль осевой линии дорожного полотна, которую можно выбирать по желанию производителя работ по сканированию, причем с необходимой разной переменной их величиной, выбранной по необходимой частоте сканирования, но с обязательной отметкой реальной ширины и длины участка каждого скана. Это особенно важно при изменении формы дорожного полотна.Real scanning, as well as a reference one, can be performed continuously simultaneously across the entire transverse width of the roadway with linear photosensitive devices (in this case, geometric transformation is not required for the near scan, and the size for the far one increases proportionally to the distance and taking into account the type of perspective) or, which is more preferable , LFP with the necessary lens or other optical means and the subsequent mathematical transformation of the dimensions of the scanning elements of the road floor They are divided into a uniform scale of sizes of elements, and the division into sections of scans of a continuous image is preferably chosen with a given width and / or proportional length along the center line of the roadway, which can be selected at the request of the manufacturer of the scanning work, and with the required different variable the value selected according to the required scanning frequency, but with the obligatory mark of the actual width and length of the section of each scan. This is especially important when changing the shape of the roadway.

При этом ширину, длину или другой размер участков вдоль осевой линии дорожного полотна предпочтительно выбирать одинаковой или кратной (размеру) расстоянию между положениями плоскостей сканирования ближнего и дальнего ЛФП.In this case, the width, length or other size of the sections along the axial line of the roadway is preferably chosen to be the same or a multiple (size) of the distance between the positions of the scanning planes of the near and far LFP.

На обоих сканах как ближнем, так и дальнем реального сканирования каждого участка ставят синхронизированные отметки времени.On both scans, both near and far real scans of each section set synchronized time stamps.

На обоих сканах как ближнем, так и дальнем реального сканирования каждого участка ставят отметки их пространственного положения.On both scans, both near and far real scans of each area are marked with their spatial position.

Предпочтительно указанные отметки ставить по границам выбранных участков.It is preferable to put the indicated marks on the borders of the selected areas.

Имеющиеся незначительные расхождения, полученные в следствие ошибок измерения, не учитывают. Обработанные геометрически и математически практически одинаковые по масштабу, размерам, форме и положению в пространстве сканы легко сравнивать. Полученные одинаковые по положению в пространстве сканы сравнивают, определяют и контролируют ошибки сканирования, при необходимости корректируют технические ошибки.The existing minor discrepancies resulting from measurement errors are not taken into account. Scans processed geometrically and mathematically are almost identical in scale, size, shape and position in space. The scans obtained with the same position in space are compared, determined and controlled by scanning errors, and if necessary, technical errors are corrected.

После этого все ближние и дальние сканы последовательно записывают в долговременную память.After that, all near and far scans are sequentially recorded in long-term memory.

Также по полученным одинаковым по положению в пространстве участкам ближнего и дальнего сканов проводят сравнение и при наличии значительных расхождений делают вывод о наличии критических дефектов дорожного полотна и/или посторонних предметов на нем. При необходимости проводят повторное сканирование.Also, the sections of the near and far scans obtained that are identical in position in space are compared and, if there are significant discrepancies, they conclude that there are critical defects of the roadway and / or foreign objects on it. If necessary, re-scan.

Этот процесс сравнения и анализа можно производить в стационарных условиях на мощной не транспортабельной ЭВМ, при этом все элементы сканирования могут быть приведены к одному виду, то есть могут быть устранены влияния случайных условий, таких как погода, сезон, время суток, отклонение от стандартных размеров элементов сканирования, возникающих из-за нештатной работы устройств, производящих разметку, и т.д.This process of comparison and analysis can be carried out under stationary conditions on a powerful non-transportable computer, while all the scanning elements can be brought to one form, that is, the effects of random conditions such as weather, season, time of day, deviation from standard sizes can be eliminated scanning elements arising due to abnormal operation of marking devices, etc.

Кроме этого описанным ниже способом можно определить пространственную форму дорожного полотна.In addition, the spatial form of the roadway can be determined by the method described below.

Для этого определяют реальное положение элементов сканирования и осевой линии в смасштабированном размере относительно кратчайшего расстояния до плоскости сканирования дальнего скана дорожного полотна, сравнивают с эталонными значениями и определяют изменение их положения в процессе движения и сканирования. (см. фиг. 3, 4 и 5)To do this, determine the actual position of the scanning elements and the center line in a scaled size relative to the shortest distance to the scanning plane of the far scan of the roadway, compare with reference values and determine the change in their position during movement and scanning. (see Figs. 3, 4 and 5)

Кроме этого, чтобы определить реальное положение элементов сканирования в пространстве, сначала определяют их положение относительно осевой линии дорожного полотна для дальнего скана, сравнивают с эталонными значениями и определяют изменение положения в процессе движения и сканирования.In addition, in order to determine the actual position of the scanning elements in space, first determine their position relative to the center line of the roadway for a distant scan, compare with reference values and determine the change in position during movement and scanning.

На Фиг. 3, 4 и 5 показано как по изменению кратчайшего расстояния до плоскости дальнего скана в его сравнении с эталонным или расчетным расстоянием L, полученным из условия горизонтального и прямого дорожного полотна, определяют уклон, подъем или поворот дорожного полотна в вертикальной и горизонтальной плоскостях.In FIG. 3, 4 and 5 show how the change in the shortest distance to the plane of the far scan in comparison with the reference or design distance L obtained from the condition of horizontal and straight roadway determines the slope, rise or rotation of the roadway in vertical and horizontal planes.

Так же как в предыдущем измерении перед началом движения определяют высоту гиростабилизированной платформы над дорожным полотном h и на его основе реальное или расчетное кратчайшее расстояние до эталонного L или реального горизонтального дорожного полотна, полученное при заданном эталонном угле γ наклона к горизонтальной плоскости.As in the previous measurement, before starting the movement, the height of the gyrostabilized platform above the roadway h is determined and on its basis the real or estimated shortest distance to the reference L or real horizontal roadway, obtained for a given reference angle γ of inclination to the horizontal plane.

При уклоне расстояние будет увеличиваться, до величины L₁ в точке 11, а при подъеме - уменьшаться до величины L₂ в точке 12 (см. Фиг. 3). По непрерывному изменению отклонения величины кратчайшего расстояния до дальнего скана от величины эталонного расстояния (при увеличении определяют уклон, а при уменьшении - подъем) определяют величину и реальную пространственную конфигурацию изменения формы дорожного полотна в вертикальной плоскости, исходя конечно из гипотетического условия прямолинейности дорожного полотна.With a slope, the distance will increase to L ₁ at point 11, and when rising, decrease to L ₂ at point 12 (see Fig. 3). By continuously changing the deviation of the shortest distance to the far scan from the reference distance (by increasing the slope, and by decreasing the rise), the magnitude and real spatial configuration of the change in the shape of the roadway in the vertical plane are determined, based on the hypothetical straightness of the roadway, of course.

При перемещении вправо или влево точки кратчайшего расстояния в дальнем скане относительно точки пересечения с осевой линией (см. Фиг. 4 и 5), то есть по изменению положения точки 13 кратчайшего расстояния до плоскости дальнего скана L_i относительно точки 14 пересечения осевой линией плоскости сканирования дорожного полотна определяют изменение и направление дорожного полотна (направление поворота) соответственно по направлению смещения точки 14, исходя конечно из гипотетического условия горизонтальности дорожного полотна.When moving the right or left point of the shortest distance in the far scan relative to the intersection with the center line (see Fig. 4 and 5), that is, by changing the position of point 13 of the shortest distance to the plane of the far scan L _i relative to the point 14 of the intersection of the scan plane by the center line the roadway determines the change and direction of the roadway (direction of rotation), respectively, in the direction of displacement of point 14, based on the hypothetical horizontal condition of the roadway, of course.

Осевая линия 6 обычно располагается симметрично краям (обочинам) дорожного полотна с учетом суммарной ширины дорожного полотна, в которую должны входить все постоянно присутствующие элементы дорожного полотна или только реально исследуемых полос движения. Расположение осевой линии можно выбрать и по другим параметрам, например, по выбранной полосе движения ТС. Осевая линия математически вычисляется для всех и каждого в отдельности элементов сканирования, позволяющих двигаться всем ТС в выбранном направлении и исключает все элементы, запрещающие это движение согласно Правилам дорожного движения, такие как размещение и количество полос, с учетом знаков, разметки, разделительных сооружений, бордюров и обочин.The axial line 6 is usually located symmetrically to the edges (shoulders) of the roadway, taking into account the total width of the roadway, which should include all permanently present elements of the roadway or only really studied lanes. The location of the center line can be selected by other parameters, for example, by the selected lane of the vehicle. The center line is mathematically calculated for each and every scanning element that allows all vehicles to move in the selected direction and excludes all elements prohibiting this movement according to the traffic rules, such as the location and number of lanes, taking into account signs, markings, dividing structures, borders and roadsides.

По отклонению осевой линии от положения эталонного кратчайшего расстояния до дальнего скана в общем случае одновременно в двух плоскостях, горизонтальной и вертикальной определяют величину, и пространственную конфигурацию изменения и направление поворота дорожного полотна, и аналогично указанным выше действиям по изменению положения крайних точек дорожного полотна относительно точки кратчайшего расстояния и точки пересечения осевой линии с плоскостью сканирования дальнего скана определяют изменение направление поперечного уклона (формы виража) дорожного полотна соответственно в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Это делают на основании аналогичных расчетов.The deviation of the axial line from the position of the reference shortest distance to the distant scan in the general case determines the magnitude and spatial configuration of the change and the direction of rotation of the roadway simultaneously in two planes, horizontal and vertical, and similarly to the above steps for changing the position of the extreme points of the roadway relative to the point the shortest distance and the intersection point of the center line with the scan plane of the far scan determine the change in the direction of the transverse slope a (bend form) of the roadway, respectively, in the vertical and horizontal planes. This is done on the basis of similar calculations.

При достижении ближним сканом границы очередного участка ставят метку подтверждения, включающую отметки синхронизации и пространственного положения ближнего и дальнего сканов, и определяют расстояние до дальнего скана, на котором ставят отметку границы следующего участка. Все эталонные, ближние и дальние сканы последовательно записывают в долговременную память.When the near scan reaches the border of the next section, a confirmation mark is placed, including the synchronization and spatial position marks of the near and far scans, and the distance to the far scan is determined, at which the border of the next section is marked. All reference, near and far scans are sequentially recorded in long-term memory.

В способе трассировки маршрута движения автоматического транспортного средства проводят синхронное сканирование на каждом расстоянии, по меньшей мере, в двух различных частотных диапазонах (ИК инфракрасный, видимый свет, УФ ультрафиолетовый, поляризованный свет и т.п.), что позволяет устранить влияние бликов и неравномерности отражающей и/или поглощающей способности поверхности дорожного полотна.In the method of tracing the route of movement of an automatic vehicle, synchronous scanning is carried out at each distance in at least two different frequency ranges (IR infrared, visible light, UV ultraviolet, polarized light, etc.), which eliminates the effect of glare and unevenness reflective and / or absorbing ability of the road surface.

В способе трассировки маршрута движения автоматического транспортного средства проводят контроль привязки сканов к местности, который можно производить по контрольным меткам на дорожном полотне, на обочине или дополнительных сооружениях (ограждениях, километровых или осветительных столбах), например, в виде катафотов - световозвращающих покрытий (которые могут быть в виде штрихкода), что упрощает привязку к местности и уточняет пространственное положение элементов разметки дорожного полотна. Что особенно важно для магистралей, имеющих мало изменений формы и пространственного положения дорожного полотна.In the method of tracing the route of movement of an automatic vehicle, the scans are referenced to the terrain, which can be made using check marks on the roadway, on the side of the road or additional structures (fences, kilometer or light poles), for example, in the form of reflectors - reflective coatings (which can be in the form of a barcode), which simplifies geo-referencing and clarifies the spatial position of road marking elements. What is especially important for highways with few changes in the shape and spatial position of the roadway.

В способе трассировки маршрута движения автоматического транспортного средства снимают (получают) сканы участков на виражах (поворотах) с разной скоростью и разрешающей способностью ЛФП, что позволяет вместо прямоугольных по форме участков сканов получить сканы более соответствующие пространственным формам дорожного полотна, например, в виде секторов 15.In the method of tracing the route of movement of an automatic vehicle, scans of sections on bends (turns) are taken (obtained) at different speeds and resolution of the LFP, which allows instead of rectangular scan sections to receive scans more appropriate to the spatial forms of the roadway, for example, in the form of sectors 15 .

Реальный механизм поворота и изменения пространственного положения сканирующего ЛФП может быть выбран и получен по различным критериальным требованиям, наиболее простым механизмом поворота дальнего ЛПФ на гиростабилизированной платформе, поворачивающий его адекватно величине поворота, может быть симметричный антипараллелограмм, установленный на поворотной оси.The real mechanism of rotation and change of spatial position of the scanning LFP can be selected and obtained according to various criteria requirements, the simplest mechanism of rotation of the distant LPL on a gyro-stabilized platform, turning it adequately to the rotation value, can be a symmetric antiparallelogram mounted on the rotary axis.

Claims

1. The method of tracing the route of movement of an automatic vehicle, in which:

conduct continuous scanning of the roadway with road marking by at least two linear photosensitive devices (LFP) mounted on a vehicle (TS) located at a given height above the roadway and accordingly directed at two different sections of the roadway located at two different distances from TS, respectively near and far, positioned in space and tied to their position relative to the roadway;

images obtained synchronously by linear photosensitive devices are processed geometrically;

Convert image elements into a single, scaled, equal size.

receive a unified scaled continuous image of the roadway;

the scaled image obtained synchronously by photosensitive devices is mathematically re-processed;

identify scanning elements such as the axial line of the roadway, solid, broken, or other lines of the road marking, the border of the roadway and the border of the scan;

determine the position of the scanning elements relative to the axial line of the roadway on the scans and evaluate their spatial shape;

and according to the position relative to linear photosensitive devices (LFP) in the space of road marking and axial line elements and other scanning elements, the position and deviation of the vehicle in the lane are determined, and if necessary, the position of the vehicle is adjusted;

the obtained data is recorded in long-term memory in the form of linear scanning images and associated data corresponding to them about their spatial position and scan time,

characterized in that

linear photosensitive devices (LFP) are installed on a gyro-stabilized platform;

determine the actual reference method using the laser range finder or calculate the reference position of the shortest distance to the scanned surface from the selected vehicle position on the roadway for both scans;

the near photosensitive device is directed perpendicular to the roadway and its reference position is determined, the deviation from the gyro-vertical, the actual height of the LFP above the roadway is determined;

distant LFP directed at a given reference angle to the horizontal;

before the vehicle starts to move, the distance between the near and far scans in the direction of the center line is divided into equal or proportional sections;

at the same time, the position of the near scan is taken as the zero mark before the vehicle starts to move;

carry out a reference scan of one area;

simultaneously with scanning by a distant photosensitive device using the laser range finder, the distance to the boundaries of scanning and other scanning elements of the roadway in the scanning plane is determined, the resulting image is geometrically processed and geometrically reduced to a single scale;

re-mathematically process and obtain a unified scaled continuous reference image of a section of the roadway with scanning elements, in a scaled image synchronously obtained by photosensitive devices, identify the same type of road marking elements, compare and adjust their scale if necessary;

in real conditions, the near photosensitive device is directed perpendicular to the roadway and its deviation from the gyro-vertical is determined;

conduct a real scan of the roadway with road marking elements;

on both scans of the near and far reference and real scans of each section, synchronized time stamps are set;

both scans of the near and far reference and real scans of each sections of scans mark the spatial position;

determine the actual position of the scan elements in a scaled size relative to the shortest distance to the scan plane of the far scan and the axial line of the roadway, compare with reference values and determine the change in position during movement and scanning;

by changing the deviation of the shortest distance from the reference value to the far scan, the slope or rise of the roadway in a vertical plane is determined;

and by changing the position of the point of the shortest distance of the distant scan relative to the point of intersection of the scan with the axial line of the roadway at the scanning location, determine the magnitude, change and direction of rotation of the roadway in the horizontal plane;

by changing the position of the extreme points of the roadway relative to the point of the shortest distance to the distant scan and relative to the point of intersection with the center line, a change in the direction of the transverse slope (bend shape) of the roadway in the vertical and horizontal planes, respectively;

then, according to the near and far scans obtained with the same spatial position, the scanning errors are compared and controlled, errors are corrected if necessary, and then all the near and far scans are sequentially recorded in long-term memory;

detect the presence of changes in the same road marking elements, draw conclusions about the presence of extraneous defects and / or objects on the road surface;

when the near scan reaches the border of the next section, put a confirmation mark and determine the distance to the far scan at which the border of the next section is marked;

all reference near and far scans are sequentially recorded in long-term memory;

if necessary, adjust the position of the vehicle on the roadway, returning it to the reference position relative to the center line.

2. A method of tracing a road path for driving an automatic vehicle according to claim 1, characterized in that the scanning at each distance is carried out in at least two different frequency ranges (IR, visible light, UV).

3. The method of tracing the road for the movement of an automatic vehicle according to claim 1, characterized in that the scanning at each distance is carried out by polarized light.

4. The method of tracing the road for the movement of an automatic vehicle according to claim 1, characterized in that the control of the binding of the scans to the terrain is carried out using control marks located either on the roadway or on the side of the road, or at additional structures (fences, kilometers or lighting poles).

5. A method of tracing a road for driving an automatic vehicle according to claim 1, characterized in that the sections on bends (turns) are removed with the rotation of the distant LFP on a gyrostabilized platform by the mechanism of a symmetric antiparallelogram synchronously with the rotation of the axis.