RU2706250C1 - Способ навигации наземного транспортного средства - Google Patents

Способ навигации наземного транспортного средства Download PDF

Info

Publication number
RU2706250C1
RU2706250C1 RU2018143804A RU2018143804A RU2706250C1 RU 2706250 C1 RU2706250 C1 RU 2706250C1 RU 2018143804 A RU2018143804 A RU 2018143804A RU 2018143804 A RU2018143804 A RU 2018143804A RU 2706250 C1 RU2706250 C1 RU 2706250C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frames
vehicle
marks
change
areas
Prior art date
Application number
RU2018143804A
Other languages
English (en)
Inventor
Андрей Сергеевич Карпенков
Олег Владимирович Мартынов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное общеобразовательное учреждение высшего образования "Ковровская государственная технологическая академия имени В.А. Дегтярева"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное общеобразовательное учреждение высшего образования "Ковровская государственная технологическая академия имени В.А. Дегтярева" filed Critical Федеральное государственное бюджетное общеобразовательное учреждение высшего образования "Ковровская государственная технологическая академия имени В.А. Дегтярева"
Priority to RU2018143804A priority Critical patent/RU2706250C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2706250C1 publication Critical patent/RU2706250C1/ru

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/10Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
    • G01C21/12Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
    • G01C21/16Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42Determining position
    • G01S19/48Determining position by combining or switching between position solutions derived from the satellite radio beacon positioning system and position solutions derived from a further system
    • G01S19/49Determining position by combining or switching between position solutions derived from the satellite radio beacon positioning system and position solutions derived from a further system whereby the further system is an inertial position system, e.g. loosely-coupled
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08GTRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/09Arrangements for giving variable traffic instructions
    • G08G1/0962Arrangements for giving variable traffic instructions having an indicator mounted inside the vehicle, e.g. giving voice messages
    • G08G1/0968Systems involving transmission of navigation instructions to the vehicle

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Navigation (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)

Abstract

Изобретение относится к измерительной технике. Способ навигации наземного транспортного средства заключается в получении кадров, изображающих окружение транспортного средства, установлении изменения позиции между кадрами, проведении оценки изменения направления движения транспортного средства. После получения кадров осуществляют выделение областей размером не менее 50×50 пикселей, измеряют расстояния от транспортного средства до каждой точки этих областей, определяют в каждой выделенной области точки (метки), запоминают относительное положение меток в областях, проводят поиск выделенных ранее областей на последующих кадрах изображения, оценивают достоверность этого поиска, измеряют расстояния от транспортного средства до определенных ранее меток, вычисляют изменение относительного положения меток между кадрами. При этом установление изменения позиции между кадрами осуществляют на основе изменения относительного положения меток между кадрами и оценки достоверности поиска областей, оценку изменения направления движения и координат местоположения транспортного средства проводят с учетом изменения позиции между кадрами и расстояний до меток, а определение расстояния до точек изображения осуществляют дальномером. Достигается повышение точности вычисления позиции транспортного средства в пространстве. 2 ил.

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в системах позиционирования наземных транспортных средств.
Известен способ локализации робота в плоскости локализации [Патент РФ №2662913, 2015, МПК B25J 9/16], заключающийся в том, что получают опорную панораму, состоящую из множества RGB изображений и/или трехмерных изображений, проводят оценку ориентации робота посредством корреляции частей опорной панорамы с частями панорамы запроса и определяют оценку положения робота посредством использования итерационной технологии ближайших точек.
Вначале вычисляют локализацию (оценка координат x, у и направления движения), основанную на одометрии. Затем вычисляют ориентацию робота с помощью виртуального компаса с учетом данных первого этапа. После чего осуществляют оценку направления движения на основе совмещения образцов изображений, которое выполняют на двух пирамидах изображений. Затем выполняют оценку координат робота посредством использования итерационного способа ближайших точек (Iterative Closest Points - ICP).
Недостатком этого способа является тот факт, что потребность во множестве RGB изображений и/или трехмерных изображений существенно удорожает способ. Кроме того, увеличивается вычислительное время обработки информации.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сути и достигаемому результату является способ навигации сельскохозяйственного транспортного средства [Патент РФ №2508622, 2015, МПК A01F 15/08, G08G 1/0968]. Способ заключается в том, что от устройства создания трехмерных изображений (стереокамеры или устройства, работающими на принципе времени пролета) получают кадры (или изображения, или картины), изображающие окружение транспортного средства в различные моменты времени при движении транспортного средства. Устанавливают отличительные признаки в кадрах и получают трехмерную информацию о них. Осуществляют подбор в пары отличительных признаков, найденных в одном кадре, с отличительными признаками, найденными в более раннем кадре. Устанавливают изменения позиции между кадрами на основе относительных положений подобранных в пары отличительных признаков в кадрах. Проводят оценку изменения направления движения и координат местоположения транспортного средства на основе изменения позиции между кадрами.
Недостатком этого способа является низкая точность вычисления позиции транспортного средства в пространстве в случае слабо изменяющегося изображения за счет того, что на изображениях плохо выявляются отличительные признаки.
Задачей данного изобретения является устранение указанного недостатка.
Это достигается тем, что в способе навигации наземного транспортного средства, заключающемся в получении кадров, изображающих окружение транспортного средства в различные моменты времени при его движении, установлении изменения позиции между кадрами, проведении оценки изменения направления движения и координат местоположения транспортного средства, после получения кадров осуществляют выделение областей размером не менее 50×50 пикселей, измеряют расстояния от транспортного средства до каждой точки этих областей. Определяют в каждой выделенной области точки (метки), имеющие минимальное расстояние до транспортного средства. Запоминают относительное положение меток в областях. Проводят поиск выделенных ранее областей на последующих кадрах изображения. Оценивают достоверность этого поиска. Измеряют расстояния от транспортного средства до определенных ранее меток. Вычисляют изменение относительного положения меток между кадрами. При этом установление изменения позиции между кадрами осуществляют на основе изменения относительного положения меток между кадрами и оценки достоверности поиска областей. Оценку же изменения направления движения и координат местоположения транспортного средства проводят с учетом изменения позиции между кадрами и расстояний до меток. Определение расстояния до точек изображения осуществляют дальномером.
Поиск выделенных областей не менее 50×50 пикселей на двух последовательных кадрах не требует большого числа неоднородностей в изображении, что позволяет с высокой степенью достоверности определить изменение положения меток и приводит к повышению точности определения изменения направления движения и координат местоположения транспортного средства в случае слабо изменяющегося изображения по сравнению с поиском пар отличительных признаков, при котором для этого случая высока вероятность неверного сопоставления отличительных признаков в пары.
Нахождение параметра определяющего достоверность поиска области позволяет в случае достоверности поиска одной из областей ниже заданного порога уменьшить весовой коэффициент влияния этой области на вычисление изменении позиции транспортного средства по совокупности областей, что практически нереализуемо при поиске отличительных признаков.
Кроме того, возможность определения расстояний до точек фиксированных областей с помощью дальномера, что затруднительно при поиске отличительных признаков из-за потребности нахождения расстояний до большого количества разбросанных по изображению точек при движении, в свою очередь, повышает точность вычисления координат.
Все это позволяет повысить точность определения направления движения и координат местоположения транспортного средства, при слабо изменяющемся изображении, примерно на 40% по сравнению с прототипом.
На фиг. 1 представлена схема навигационного устройства наземного транспортного средства, реализующего предлагаемый способ.
На фиг. 2 - схема выделения фиксированных областей.
Устройство содержит спутниковую навигационную систему 1, дальномер 2, видеокамеру 3 и решающее устройство 4.
Реализация предлагаемого способа осуществляется следующим образом. В зоне уверенного приема сигнала спутниковой навигационной системы 1 на основе ее данных определяют координаты и положение наземного транспортного средства, то есть xo, yo, zo, αko, βko, ψko, где
xo, yo, zo - координаты наземного транспортного средства
αko, βko, ψko - курс, тангаж и крен наземного транспортного средства. В то же время по данным с видеокамеры 3 выделяют фиксированные области размером не менее 50×50 пикселей (фиг. 2). Данные области расположены по противоположным четвертям декартовой системы, что обеспечивает сравнительно низкую ошибку определения изменений углов α и β при возникновении крена. Число областей (Nob), таким образом, кратно двум. В пределах каждой фиксированной области определяют точку (метку) с минимальным расстоянием до наземного транспортного средства. Расстояние до всех точек фиксированных областей определяют по дальномеру 2. Положения каждой метки относительно начала соответствующей фиксированной области запоминают. Координаты метки рассчитывают решающим устройством 4 по расстоянию от наземного транспортного средства до метки j-ой области, полученное с дальномера, координатам (в пикселях) метки j-ой области видеоизображения, получаемые с видеокамеры 3 и коэффициента перевода из пикселей в метры, полученного при калибровке видеокамеры 3. Затем, при входе наземного транспортного средства в зону с отсутствием сигнала либо недостоверности данных из спутниковой навигационной системы решающим устройством 4 проводят отслеживание положений фиксированных областей по текущему изображению с видеокамеры 3. Отслеживание проводят по максимуму свертки сканируемой области со специальной функцией, формируемой по цветовой характеристике пикселей при сканировании текущего видеоизображения. Положение метки в пределах отслеженной области соответствует положению в первичной области. Затем решающим устройством 4 проводят расчет текущего положения наземного транспортного средства на основе данных о расстоянии от наземного транспортного средства и координат в пикселях метки j-ой отслеженной области в текущем и предыдущем кадре видеоизображения и расчет текущих координат наземного транспортного средства через известные координаты меток отслеженных областей. После чего решающим устройством 4 осуществляют расчет оценки вероятности соответствия отслеженной области исходной фиксированной области. Если данная вероятность больше некоторой заданной доверительной вероятности, то уменьшается весовой коэффициент влияния этой области на вычисление изменении позиции транспортного средства по совокупности областей. Если отслеживаемая область выходит из заданной области обзора, то проводят выделение новой фиксированной области, находят метку и заново определяют ее координаты. Пример. Экспериментальная проверка способа была проведена в стационарных условиях. Видеокамера с известными углами (αko, βko, ψko) размещалась в точке с известными координатами (хо, уо, zo). В этом положении выделялись четыре фиксированных области размером 100×100 пикселей. С помощью лазерного дальномера определялись метки в каждой области (точки с минимальным расстоянием) и находились расстояния до меток. Камера перемещалась в новое положение так, что бы фиксированные области не выходили из области обзора камеры и отслеживались при ее перемещении с вероятностью не превышающую доверительную вероятность (Pd > 0,7). В новом положении определялись расстояния от камеры и координаты меток. По этим данным пересчитывались новые углы и координаты камеры.

Claims (1)

  1. Способ навигации наземного транспортного средства, заключающийся в получении кадров, изображающих окружение транспортного средства в различные моменты времени при его движении, установлении изменения позиции между кадрами, проведении оценки изменения направления движения и координат местоположения транспортного средства, отличающийся тем, что после получения кадров осуществляют выделение областей размером не менее 50×50 пикселей, измеряют расстояния от транспортного средства до каждой точки этих областей, определяют в каждой выделенной области точки (метки), имеющие минимальное расстояние до транспортного средства, запоминают относительное положение меток в областях, проводят поиск выделенных ранее областей на последующих кадрах изображения, оценивают достоверность этого поиска, измеряют расстояния от транспортного средства до определенных ранее меток, вычисляют изменение относительного положения меток между кадрами, при этом установление изменения позиции между кадрами осуществляют на основе изменения относительного положения меток между кадрами и оценки достоверности поиска областей, оценку изменения направления движения и координат местоположения транспортного средства проводят с учетом изменения позиции между кадрами и расстояний до меток, а определение расстояния до точек изображения осуществляют дальномером.
RU2018143804A 2018-12-11 2018-12-11 Способ навигации наземного транспортного средства RU2706250C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018143804A RU2706250C1 (ru) 2018-12-11 2018-12-11 Способ навигации наземного транспортного средства

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018143804A RU2706250C1 (ru) 2018-12-11 2018-12-11 Способ навигации наземного транспортного средства

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2706250C1 true RU2706250C1 (ru) 2019-11-15

Family

ID=68579868

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018143804A RU2706250C1 (ru) 2018-12-11 2018-12-11 Способ навигации наземного транспортного средства

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2706250C1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2318222C2 (ru) * 2002-12-19 2008-02-27 Организасьон Энтергувернманталь Дит Ажанс Спасьяль Еропеэн Способ и система навигации в реальном масштабе времени, использующие три несущих радиосигнала, передаваемых спутником, и ионосферные коррекции
RU2508622C2 (ru) * 2008-06-20 2014-03-10 АГРОКОМ ГмбХ & Ко. Аграрсистем КГ Способ навигации сельскохозяйственного транспортного средства и сельскохозяйственное транспортное средство
RU2562707C2 (ru) * 2009-09-23 2015-09-10 ниармэп острэйлиа пти лтд Системы и способы захвата изображений большой площади по частям, включающие в себя каскадные камеры и/или калибровочные признаки
US10042361B2 (en) * 2015-12-07 2018-08-07 Beijing Unistrong Science & Technology Co., Ltd. System and method for terrestrial vehicle navigation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2318222C2 (ru) * 2002-12-19 2008-02-27 Организасьон Энтергувернманталь Дит Ажанс Спасьяль Еропеэн Способ и система навигации в реальном масштабе времени, использующие три несущих радиосигнала, передаваемых спутником, и ионосферные коррекции
RU2508622C2 (ru) * 2008-06-20 2014-03-10 АГРОКОМ ГмбХ & Ко. Аграрсистем КГ Способ навигации сельскохозяйственного транспортного средства и сельскохозяйственное транспортное средство
RU2562707C2 (ru) * 2009-09-23 2015-09-10 ниармэп острэйлиа пти лтд Системы и способы захвата изображений большой площади по частям, включающие в себя каскадные камеры и/или калибровочные признаки
US10042361B2 (en) * 2015-12-07 2018-08-07 Beijing Unistrong Science & Technology Co., Ltd. System and method for terrestrial vehicle navigation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7398506B2 (ja) ローカライゼーション基準データを生成及び使用する方法及びシステム
US6442476B1 (en) Method of tracking and sensing position of objects
US8427472B2 (en) Multidimensional evidence grids and system and methods for applying same
JP4926127B2 (ja) 移動体搭載用前方撮像制御装置
US10909395B2 (en) Object detection apparatus
Nair et al. Moving obstacle detection from a navigating robot
KR20100007726A (ko) 이미징 센서 및 디지털화된 맵을 이용한 관성 측정
US11465743B2 (en) System and method for selecting an operation mode of a mobile platform
WO2008009966A2 (en) Determining the location of a vehicle on a map
JP6552448B2 (ja) 車両位置検出装置、車両位置検出方法及び車両位置検出用コンピュータプログラム
CN108596117B (zh) 一种基于二维激光测距仪阵列的场景监控方法
JP2018077162A (ja) 車両位置検出装置、車両位置検出方法及び車両位置検出用コンピュータプログラム
US11770506B2 (en) Multi-source 3-dimensional detection and tracking
CA2914188C (en) Method and system for coordinating between image sensors
US11016176B2 (en) Method, device and system for mapping position detections to a graphical representation
CN114371484A (zh) 车辆定位方法、装置、计算机设备和存储介质
Becker et al. Cost-effective camera based ground truth for indoor localization
RU2706250C1 (ru) Способ навигации наземного транспортного средства
WO2002012830A1 (en) Height measurement apparatus
CN112050830B (zh) 一种运动状态估计方法及装置
JP7548087B2 (ja) 自律走行車
Li et al. CAD-vision-range-based self-localization for mobile robot using one landmark
CN116358600A (zh) 点云地图定位能力测评系统和方法
Gomez et al. Calibration and Comparison of Visual Tracking on the Ground for Multi Camera Tracking

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201212