CN102698424A - 一种无人驾驶车辆比赛自动分析处理与自动评分方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人驾驶车辆比赛自动分析处理与自动评分方法，包括步骤1：分布在赛道不同位置的工作人员操作各自的手持操作盒（1），按照编码协议将观察到的比赛情形输入到手持操作盒（1）；步骤2：比赛情形以编码形式经无线网络（2）传输到终端***（3）；步骤3：终端***（3）在接收到编码数据时，采用消息驱动机制，确认数据为有效数据，然后进行数据分析处理，在计算机的软件界面上显示相关数据，并自动保存数据。

Description

一种无人驾驶车辆比赛自动分析处理与自动评分方法

技术领域

本发明涉及自动记分评分方法，尤其涉及一种应用于无人驾驶车辆比赛自动分析处理与自动评分方法。

背景技术

国内外均已举办无人驾驶车辆挑战赛，如美国DARPA举行的Urban Challenge、中国举办的“智能车未来挑战”赛。目前，对比赛项目的记分工作都是手工完成，由工作人员填写在记录本上，待比赛结束后，将分布在不同位置的记录本收集起来，进行统计，然后输入到计算机EXECL表格中，进行计算评分，最后排序。

显然，这种方式效率太低，需要安排专门的人员进行收集，无人驾驶车辆在比赛时运动的范围比较大，记录人员分布在较大的区域内，给收集工作带来一定的难度；此外，收集完后还需要录入计算机，这需要一定的时间；而且在EXECL表格只能处理较为简单的计算，如果评分规则较为复杂，则无法实时、快速地完成。

因此，有必要设计一种能够自动记录、自动评分的方法。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种无人驾驶车辆比赛自动记分评分方法。采用本发明专用的无人驾驶车辆比赛自动分析处理与自动评分装置，对于分布在不同位置的工作人员，只需要手持操作盒，将需要记录的事项，通过操纵面板输入处理器，经无线模块发往终端即可。在终端，无线模块收到数据后，传送到计算机，计算机***会自动对收到的数据进行分类，自动存储；当比赛完后，点击***中的按扭，即可实现自动评分排序。

本发明涉及一种无人驾驶车辆比赛自动分析处理与自动评分方法，包括以下步骤：

步骤1：分布在赛道不同位置的工作人员操作各自的手持操作盒，按照编码协议将观察到的比赛情形输入到手持操作盒；

步骤2：比赛情形以编码形式经无线网络输到终端***；

步骤3：终端***在接收到编码数据时，采用消息驱动机制，确认数据为有效数据，然后进行数据分析处理，在计算机的软件界面上显示相关数据，并自动保存数据；

所述编码协议包括比赛情形编码和数据组包编码，比赛情形编码由四位字母和数字组合而成，其中第一位表示参赛队伍；第二位表示考核指标；第三、四位或第三、四、五、六位表示考核指标值；数据组包编码由三位包头、四位标识码、八位年月日，六位时分秒和比赛情形编码以及数据包尾组成。

优选地，比赛情形编码第二位的考核指标包括车道偏离次数、未通过特征点个数、停车线停车质量、会车是否合格、是否到达终点、到达终点所用时间。

优选地，还包括步骤4：终端***的计算机软件根据成本计算函数执行自动评分的操作，所述成本计算函数为：

$C_1=\underset{i=1}{\overset{6}{\mathrm{\Σ}}}{c}_{1i}{\mathrm{\ω}}_{1i}=c_{11}{\mathrm{\ω}}_{11}+c_{12}{\mathrm{\ω}}_{12}+c_{13}{\mathrm{\ω}}_{13}+c_{14}{\mathrm{\ω}}_{14}+c_{15}{\mathrm{\ω}}_{15}+c_{16}{\mathrm{\ω}}_{16}$

其中，ω₁₁为车道偏离的权重；ω₁₂为未通过特征点的权重；ω₁₃为停止线停车的权重；ω₁₄为会车的权重，ω₁₅为是否到达终点的权重；ω₁₆为所用时间的权重；c₁₁为车道偏离的次数；c₁₂为未通过的特征点个数；c₁₃为停车线停车的离散值，停车线停车好取值为0，较好取值为10，未完成停车线停车取值为20；c₁₄为会车的离散值，会车好取值为0，较好取值为10，一般取值为20，较差取值为30，未完成会车取值为40；c₁₅为是否到达终点的离散值，到达终点取值为0，未到达终点取值为50；c₁₆为到达终点所用时间的秒值。

优选地，根据专家打分法得到各个考核指标的权重。

优选地，在步骤3中，通过验证编码开头和结尾的字符是否为标准字符来确认数据是否为有效数据。

优选地，终端***的计算机软件根据评分结果进行自动排名，并在软件界面中显示排名顺序。

优选地，工作人员通过手持操作盒的键盘操作模块上的字母和数字按键、前进按钮、后退按钮、发送按钮、取消按钮来完成输入或发送操作。

优选地，终端***由无线模块、数据转换模块和计算机组成，无线模块将手持操作盒发送来的字母和数字经数据转换模块传送到计算机的串口接收数据缓冲区。

优选地，比赛情形编码中第三位、四位或第三、四、五、六位的考核指标值设定如下：当第二位表示车道偏离次数或未通过特征点个数时，第三位和第四位为数字，其取值范围为00－99；当第二位表示停车线停车质量时，第三位和第四位为数字，其取值00表示未完成停车，取值01表示停车质量较好，取值02表示停车质量好；当第二位表示会车是否合格时，第三位和第四位为数字，其取值00表示未完成会车，取值01表示会车质量较差，取值02表示会车质量一般，取值03表示会车质量较好，取值04表示会车质量好；当第二位表示是否到达终点时，第三位和第四位为数字，其取值00表示未到达终点，取值01表示到达终点；当第二位表示到达终点所用时间时，第三、四、五、六位表示到达终点的时间。

优选地，计算机软件界面上的打开串口按钮用于初始化计算机串行通信模块并使能串行通信功能；关闭串口按钮用于关闭串行通信功能；原始数据包下面的编辑框用于显示从手持操作盒发来的原始数据；表格用于显示从原始数据中分析得出的对应数据；软件界面左侧的标识码编辑框用于终端工作人员输入要发送给手持操作盒的标识码，文本内容编辑框用于输入要发送的字母和数字；计算成本按钮用于根据表中的数值自行计算各队的成本；自动排名按钮用于显示各队的排名；发送按钮用于数据的发送。

通过本发明提出的方法，可以将分布在不同位置的数据传输到终端，操作简单。可以实现自动传输、自动存储、自动分类、自动计算排序，即自动记分和自动评分，并且本发明的方法适用于各种类似比赛场合的应用。

附图说明

图1是本发明采用的自动分析处理与自动评分装置的***组成示意图。

图2是本发明采用的自动分析处理与自动评分装置的手持操作盒的内部组成。

图3是本发明采用的自动分析处理与自动评分装置的终端***内部图。

图4是终端***中的计算机软件界面。

图5是本发明的方法的消息响应函数工作流程。

图6是本发明的方法的数据处理函数流程图。

图7是整个***流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明采用一种用于无人驾驶车辆比赛用自动记分评分装置，其包括：手持操作盒1、无线网络2以及放置于固定地点（如裁判室）的终端***3。分布在不同位置的工作人员操作各自的手持操作盒1，按照协议编码将观察到的比赛情形（如A队偏离车道次数为12）输入到手持操作盒1，经无线网络2传输到终端***3。

如图2所示，手持操作盒1由微处理器11、第一无线模块12、收发模块13、数码显示屏14和键盘操作模块15组成。其中键盘操作模块15由字母和数字按键、前进按钮、后退按钮、发送按钮、取消按钮组成。第一无线模块12与收发模块13之间、收发模块13与微处理器11之间都是双向连通关系。信号可以经第一无线模块12传输到收发模块13，再传送到微处理器11，微处理器11接收处理后，在数码显示屏14上显示出来；信号也可以由微处理器11传送到收发模块13，再经无线模块13传送出去。

工作人员操作键盘操作模块15上的“字母和数字按键”输入字母和数字，其信号通过线缆与微处理器连接，微处理器11接收处理后，在数码显示屏14上将字母和数字显示出来，工作人员按“发送按钮”，经微处理器11接收处理后，传送到收发模块13，再经第一无线模块12将工作人员输入的字母和数字发送出去。键盘操作模块15中的前进按钮、后退按钮、取消按钮，用于在输入字母和数字出现错误时，用于编辑修改；其信号通过线缆与微处理器11连接，微处理器11接收处理后，在数码显示屏14上将编辑修改后的字母和数字显示出来。

如图3所示，终端***3由第二无线模块31、数据转换模块32和计算机33组成。计算机33分成硬件和软件两部分。手持操作盒1发送来的字母和数字，经第二无线模块31传送到数据转换模块32，再传送到计算机硬件中的串行通信模块，经由计算机软件进行分析处理后在软件界面上显示出来，并存储到Access数据库。软件界面如图4所示，其中的“打开串口”按钮用来初始化计算机串行通信模块并使能串行通信功能，“关闭串口”按钮则用来关闭串行通信功能。“原始数据包”下面的编辑框用来显示从手持操作盒发来的原始数据，包括手持操作盒的标识码、发送时间、比赛情形编码；右下方表格，用来显示从原始数据中分析得出的对应数据，如D队的车道偏离次数、会车质量等。终端工作人员可以在软件界面的左侧“标识码”旁的编辑框中输入要发送的手持操作盒的标识码，并在“文本内容”编辑框中输入要发送的字母和数字，单击“发送”按钮后，经串行通信模块和数据转换模块传送到第二无线模块，继而发送到对应的手持操作盒。单击“计算成本”按钮，软件会根据表中的数值自行计算各队的成本。单击“自动排名”按钮，软件会根据各队成本自动排名。

本发明的方法主要包括以下步骤：

步骤1：分布在赛道不同位置的工作人员操作各自的手持操作盒1，按照编码协议将观察到的比赛情形输入到手持操作盒1；

步骤2：比赛情形以编码形式经无线网络2传输到终端***3；

步骤3：终端***3在接收到编码数据时，采用消息驱动机制，确认数据为有效数据，然后进行数据分析处理，在计算机33的软件界面上显示数据，并自动保存数据；

步骤4：终端***3的计算机软件还可以根据成本计算函数执行自动评分的操作。通过终端***3的计算机软件，终端工作人员可以发送信息到对应的手持操作盒。

以下分别对各个步骤中的主要内容进行说明。

1.比赛情形编码协议

编码协议由二位字母以及二位或四位数字组合而成，定义如下：

第一位为大写字母，表示参赛队伍；如A表示A队，B表示B队……

第二位为小写字母，表示考核指标，如车道偏离次数为a，未通过特征点个数为b、停车线停车质量为c，会车是否合格为d，是否到达终点为e，到达终点所用时间为f。

当第二位为a，b时，第三、四位为数字，表示指标值，其取值范围00－99；当第二位为c时，第三、四位为数字，表示考核指标值，其取值范围00(未完成停车)、01（停车质量较好）、02（停车质量好）；当第二位为d时，第三、四位为数字，表示指标值，其取值范围00（未完成会车）、01（会车质量较差）、02（会车质量一般）、03（会车质量较好）、04（会车质量好）；当第二位为e时，第三、四位为数字，表示指标值，其取值范围00（未到达终点）、01（到达终点）；当第二位是f时，第三、四、五、六位表示到达终点的时间（分和秒）。

例如，Bb16表示B队未通过的特征点个数为16；

Hf2923表示H队到达终点所用时间为29分23秒。

2.数据组包编码

数据组包由三位包头、四位标识码、八位年月日，六位时分秒和比赛情形编码以及数据包尾*组成。总共26位。

例如：SMS123420110705152354Aa02*，分别是数据包头SMS；分布在不同位置的手持工作盒的标识码1234；发送时间是2011年07月05日15时23分54秒；发送的比赛情形是Aa02，即A队偏离车道次数为02；最后是结束符*。

3.手持操作盒键盘操作

比赛时，分布在不同位置的工作人员将现场情况，如A队偏离车道29次，按编码格式是Aa29，然后在手持操作盒的字母和数字键上先按A、再按a、再按2、最后按下9，每按下一位在数码显示屏均会有相应显示。如果按错按钮，可以通过“前进按钮”、“后退按钮”、“取消按钮”进行编辑和修改，例如Aa29错按成Ac29，在当前光标处按2次“后退按钮”，光标将在c和2之间，此时按“取消按钮”，然后再按a，即可完成修改。

确认输入无误后，按下“发送按钮”，微处理器接收处理后，按数据组包编码（如，SMS123420120404105312Aa29*）传送到收发模块，再经无线模块向无线网络发送出去。

4.终端软件自动数据接收与处理

手持操作盒发送的数据通过无线网络，经无线模块传送到串行通信模块，再传送到计算机硬件的串口接收数据缓冲区。计算机软件采用消息驱动机制，每当串口接收数据缓冲区中有数据时，会自动触发消息响应函数，该函数工作流程如图5所示。只有前三个字符是“SMS”时，收到的信息才确认是有效信息，以‘*’为结束符，将其中数据保存在Temp数组中，表明一个数据包接收完毕，此时，自动进入数据处理函数，该函数工作流程如图6所示。

首先把Temp数组中的数据保存到data.txt，这是去除包头和包尾的原始数据，保存起来，以备查验。然后按照编码协议，把数据拆分出发送信息的手持操作盒的标识码（四位）、发送信息时的时间（14位，以xxxx:xx:xx:xx:xx:xx格式表示年月日时分秒）以及比赛情形编码，并显示在图4所示的软件界面“原始数据”下方的对应编辑框中。最后对比赛情形编码进行解析，先判断其第一位是否是大写字母，可通过判断其ASCII码转换到十进制数后是否在65（对应字母A）至90（对应字母Z）之间来实现，如果不是大写字母，本组数据无效，直接结束；如果是大写字母，通过计算它转换到十进制数后与65的差可以判断，它应位于图4所示的软件界面右下方表格的哪一行；例如，第一位是C，其ASCII码转换到十进制数后是67，它与65的差是2，则它应位于图4所示的软件界面右下方表格的C行（A对应0行，则第2行是C行）；同理，可计算第二位小写字母，并判断应位于哪一列。准确识别到行和列后，把比赛情形编码中的第三位开始的数据写入相应位置即可。需要注意的是，如果第二位是f，它表示是到达终点所用的时间，此时需要转换成秒的方式，即第三四位数乘以60加上第五六位数，才是需要写入的数据。例如，Df3026，则软件经过自动接收和处理后，会在图4所示的软件界面右下方表格的D行、“到达终点所用时间”列所在位置显示1826，同时该数据会被自动写入到Access表格的相应位置。事先建立了一个与图4所示的软件界面右下表相同的Access数据表，并与该软件建立了一一对应关系，从而实现了数据的自动接收、自动处理分析、自动显示、自动保存。

5.终端软件操作方法

图4所示的软件界面还具有发送、计算、排名等功能，但需要工作人员单击相应按钮。当工作人员需要向某个手持工作盒进行交互时，可以在图4所示的软件界面中左侧“标识码”旁的编辑框中输入该手持工作盒对应的标识码，然后在“文本内容”旁的编辑框中输入相应的内容，然后单击“发送”按钮，即可将输入的内容发送到与标识码对应的手持工作盒。

当比赛结束时，单击“计算成本”按钮，软件会依据考虑权重的成本函数法对各队的表现计算成一个成本量，并显示在图4所示的软件界面右下方对应表格中；然后，单击“自动排名”，软件会根据成本的多少进行自动排名，成本值越高，排名越低，并将排名顺序自动显示在图4所示的软件界面右下方表格的最后一列。

考虑权重的成本函数法说明如下：

根据专家打分法得到各个考核指标的权重分别为：ω₁₁-车道偏离的权重，ω₁₂-未通过特征点的权重，ω₁₃-停车线停车的权重，ω₁₄-会车的权重，ω₁₅-是否到达终点的权重，ω₁₆-所用时间的权重。

各指标的成本计算公式为：

车道偏离c₁₁=车道偏离的次数；

未通过特征点数c₁₂=未通过的特征点个数；

停车线停车的离散值：

会车的离散值：

是否到达终点的离散值：

到达终点所用时间的秒值：

c₁₆=参赛车辆到达终点所用的时间（转换成秒）。

最后得到总成本为：

$C_1=\underset{i=1}{\overset{6}{\mathrm{\Σ}}}{c}_{1i}{\mathrm{\ω}}_{1i}=c_{11}{\mathrm{\ω}}_{11}+c_{12}{\mathrm{\ω}}_{12}+c_{13}{\mathrm{\ω}}_{13}+c_{14}{\mathrm{\ω}}_{14}+c_{15}{\mathrm{\ω}}_{15}+c_{16}{\mathrm{\ω}}_{16}$

尽管本发明是通过上述优选实施方式进行描述的，但是其实现形式并不局限于上述的实施方式。应该认识到，在不脱离本发明主旨的情况下，本领域技术人员可以对本发明做出不同的变化和修改。

Claims (10)

1.一种无人驾驶车辆比赛自动分析处理与自动评分方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：分布在赛道不同位置的工作人员操作各自的手持操作盒（1），按照编码协议将观察到的比赛情形输入到手持操作盒（1）；

步骤2：比赛情形以编码形式经无线网络（2）传输到终端***（3）；

步骤3：终端***（3）在接收到编码数据时，采用消息驱动机制，确认数据为有效数据，然后进行数据分析处理，在计算机的软件界面上显示相关数据，并自动保存数据；

所述编码协议包括比赛情形编码和数据组包编码，比赛情形编码由二位字母以及二位或四位数字组合而成，其中第一位表示参赛队伍；第二位表示考核指标；第三位、第四位或第三、四、五、六位表示考核指标值；数据组包编码由三位包头、四位标识码、八位年月日，六位时分秒和比赛情形编码以及数据包尾组成。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，比赛情形编码第二位的考核指标包括车道偏离次数、未通过特征点个数、停车线停车质量、会车是否合格、是否到达终点、到达终点所用时间。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括步骤4：终端***（3）的计算机软件根据成本计算函数执行自动评分的操作，所述成本计算函数为：

$C_1=\underset{i=1}{\overset{6}{\mathrm{\Σ}}}{c}_{1i}{\mathrm{\ω}}_{1i}=c_{11}{\mathrm{\ω}}_{11}+c_{12}{\mathrm{\ω}}_{12}+c_{13}{\mathrm{\ω}}_{13}+c_{14}{\mathrm{\ω}}_{14}+c_{15}{\mathrm{\ω}}_{15}+c_{16}{\mathrm{\ω}}_{16}$

其中，ω₁₁为车道偏离的权重；ω₁₂为未通过特征点的权重；ω₁₃为停止线停车的权重；ω₁₄为会车的权重，ω₁₅为是否到达终点的权重；ω₁₆为所用时间的权重；c₁₁为车道偏离的次数；c₁₂为未通过的特征点个数；c₁₃为停车线停车的离散值，停车线停车好取值为0，较好取值为10，未完成停车线停车取值为20；c₁₄为会车的离散值，会车好取值为0，较好取值为10，一般取值为20，较差取值为30，未完成会车取值为40；c₁₅为是否到达终点的离散值，到达终点取值为0，未到达终点取值为50；c₁₆为到达终点所用时间的秒值。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据专家打分法得到各个考核指标的权重。

5.如权利要求1-4中的一项所述的方法，其特征在于，在步骤3中，通过验证编码开头和结尾的字符是否为标准字符来确认数据是否为有效数据。

6.如权利要求1-5中的一项所述的方法，其特征在于，终端***（3）的计算机软件根据评分结果进行自动排名，并在软件界面中显示排名顺序。

7.如权利要求1-6中的一项所述的方法，其特征在于，工作人员通过手持操作盒（1）的键盘操作模块（15）上的字母和数字按键、前进按钮、后退按钮、发送按钮、取消按钮来完成输入或发送操作。

8.如权利要求1-7中的一项所述的方法，其特征在于，终端***（3）由无线模块（31）、数据转换模块（32）和计算机（33）组成，无线模块（31）将手持操作盒（1）发送来的字母和数字经数据转换模块（32）传送到计算机（33）的串口接收数据缓冲区。

9.如权利要求1-8中的一项所述的方法，其特征在于，比赛情形编码中第三位、四位或第三、四、五、六位的考核指标值设定如下：当第二位表示车道偏离次数或未通过特征点个数时，第三位和第四位为数字，其取值范围为00－99；当第二位表示停车线停车质量时，第三位和第四位为数字，其取值00表示未完成停车，取值01表示停车质量较好，取值02表示停车质量好；当第二位表示会车是否合格时，第三位和第四位为数字，其取值00表示未完成会车，取值01表示会车质量较差，取值02表示会车质量一般，取值03表示会车质量较好，取值04表示会车质量好；当第二位表示是否到达终点时，第三位和第四位为数字，其取值00表示未到达终点，取值01表示到达终点；当第二位表示到达终点所用时间时，第三、四、五、六位表示到达终点的时间。

10.如权利要求1-9中的一项所述的方法，其特征在于，计算机软件界面上的打开串口按钮用于初始化计算机串行通信模块并使能串行通信功能；关闭串口按钮用于关闭串行通信功能；原始数据包下面的编辑框用于显示从手持操作盒发来的原始数据；表格用于显示从原始数据中分析得出的对应数据；软件界面左侧的标识码编辑框用于终端工作人员输入要发送给手持操作盒的标识码，文本内容编辑框用于输入要发送的字母和数字；计算成本按钮用于根据表中的数值自行计算各队的成本；自动排名按钮用于显示各队的排名；发送按钮用于数据的发送。

Images