CN105021201B - 利用交通标示牌的坐标反推汽车自身位置的***及方法 - Google Patents

Abstract

一种利用交通标示牌的坐标反推汽车自身位置的***，其包括如下单元：信息获取单元，用于获取汽车自身行驶信息、交通标示牌信息；并根据汽车自身行驶信息、交通标示牌信息获得汽车推算位置信息；匹配单元，用于在高精度驾驶地图中匹配双目相机所检测到的交通标示牌；坐标确定单元，用于获取匹配的交通标示牌的经纬度坐标信息；汽车位置定位单元，用于根据交通标示牌的经纬度坐标信息、汽车车标与匹配的交通标示牌之间的角度信息、汽车推算位置信息来获得汽车的位置，并将汽车的位置投影到行驶车道的中心线上；车道线匹配单元，用于通过汽车与行驶车道的两侧的距离信息对汽车的位置进行横向补正；并根据补正后的汽车的位置进行车道线匹配。

Description

利用交通标示牌的坐标反推汽车自身位置的***及方法

技术领域

本发明涉及车载导航技术领域，特别涉及一种利用交通标示牌的坐标反推汽车自身位置的***及方法。

背景技术

车载导航是使用者在车载GPS导航***上任意标注两点后，导航***便会自动根据当前的位置，为车主设计最佳路线。

但现有的导航***中汽车位置的定位是用GPS，其精度只能满足定位在道路上，***提供路线引导只能做到路口方向的指示。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种能够确认汽车在驾驶地图中的准确位置，精准提供车道级引导，使得辅助驾驶人员能够更安全、更可靠地驾驶汽车的利用交通标示牌的坐标反推汽车自身位置的***及方法。

一种利用交通标示牌的坐标反推汽车自身位置的***，其包括如下单元：

信息获取单元，用于获取汽车自身行驶信息、交通标示牌信息；并根据汽车自身行驶信息、交通标示牌信息获得汽车推算位置信息；

匹配单元，用于在高精度驾驶地图中匹配双目相机所检测到的交通标示牌；

坐标确定单元，用于获取匹配的交通标示牌的经纬度坐标信息；

汽车位置定位单元，用于根据交通标示牌的经纬度坐标信息、汽车车标与匹配的交通标示牌之间的角度信息、汽车推算位置信息来获得汽车的位置，并将汽车的位置投影到行驶车道的中心线上；

车道线匹配单元，用于通过汽车与行驶车道的两侧的距离信息对汽车的位置进行横向补正；并根据补正后的汽车的位置进行车道线匹配。

一种利用交通标示牌的坐标反推汽车自身位置的方法，其包括如下步骤：

S1、获取汽车自身行驶信息、交通标示牌信息；并根据汽车自身行驶信息、交通标示牌信息获得汽车推算位置信息；

S2、在高精度驾驶地图中匹配双目相机所检测到的交通标示牌；

S3、获取匹配的交通标示牌的经纬度坐标信息；

S4、根据交通标示牌的经纬度坐标信息、汽车车标与匹配的交通标示牌之间的角度信息、汽车推算位置信息来获得汽车的位置，并将汽车的位置投影到行驶车道的中心线上；

S5、通过汽车与行驶车道的两侧的距离信息对汽车的位置进行横向补正；并根据补正后的汽车的位置进行车道线匹配。

本发明提供的利用交通标示牌的坐标反推汽车自身位置的***及方法，利用双目相机双目测距的方法，测量交通标示牌与自身汽车在真实环境中的实际横向、纵向的距离，在高精度驾驶地图中通过已知交通标示牌的坐标计算出汽车位置，并准确定位在车道上，为高精度驾驶使用新的引导方式提供必要条件。

附图说明

图1为本发明实施例的利用交通标示牌的坐标反推汽车自身位置的***结构框图；

图2为匹配交通标示牌的第一示意图；

图3为本发明实施例的利用交通标示牌的坐标反推汽车自身位置的方法流程图。

具体实施方式

如图1所示，一种利用交通标示牌的坐标反推汽车自身位置的***，其包括如下单元：

信息获取单元10，用于获取汽车自身行驶信息、交通标示牌信息；并根据汽车自身行驶信息、交通标示牌信息获得汽车推算位置信息；

匹配单元20，用于在高精度驾驶地图中匹配双目相机所检测到的交通标示牌；

坐标确定单元30，用于获取匹配的交通标示牌的经纬度坐标信息；

汽车位置定位单元，用于根据交通标示牌的经纬度坐标信息、汽车车标与匹配的交通标示牌之间的角度信息、汽车推算位置信息来获得汽车的位置，并将汽车的位置投影到行驶车道的中心线上；

车道线匹配单元40，用于通过汽车与行驶车道的两侧的距离信息对汽车的位置进行横向补正；并根据补正后的汽车的位置进行车道线匹配。

可选地，所述信息获取单元10中根据汽车自身行驶信息、交通标示牌信息获得汽车推算位置信息包括：

通过CAN总线采集单位时间内的汽车的瞬间车速，并计算出瞬间行驶距离，然后不断地累加瞬间行驶距离，并判断累加的瞬间行驶距离是否大于预设瞬间行驶距离阈值，输出大于预设瞬间行驶距离阈值的累加的瞬间行驶距离。单位时间可选为10ms。预设瞬间行驶距离阈值可选为0.2m。

不断地接收汽车上双目相机输出的相机与行驶车道的左侧距离值LD、相机与行驶车道的右侧距离值RD，并判断LD、RD是否有效，如果LD、RD有效则通过高精度驾驶地图数据校正LD、RD，并通过校正后的LD、RD结合累加的瞬间行驶距离，计算出汽车推算位置；如果LD、RD无效，则输出GPS角度值，并结合累加的瞬间行驶距离，计算出汽车推算位置。通过累加的瞬间行驶距离以及汽车的初始位置，可以获得汽车推算位置。汽车推算位置是未经交通标示牌校正的位置。

使用高精度驾驶地图数据校正LD、RD时，当LD大于车道宽度时，认为双目相机输出的RD有效性高，因此LD的值需进行校正，校正的方式为用车道宽度减去RD的值。

当RD大于车道宽度时，认为双目相机输出的LD有效性高，因此RD的值需进行校正，校正的方式为用车道宽度减去LD的值。

可选地，所述匹配单元20包括：

接收双目相机获取的交通标示牌的类型信息、交通标示牌的方位信息、汽车与交通标示牌之间的角度值信息、汽车与交通标示牌的距离信息、汽车与交通标示牌的横向距离信息，遍历高精度驾驶地图并判断以下匹配条件是否均已满足。

双目相机检测的交通标示牌与高精度驾驶地图的交通标示牌的类型是否一致。如图2所示，可以过滤掉图2中的(4)、(5)号。

双目相机检测的交通标示牌与高精度驾驶地图的交通标示牌的交通标示牌的方位是否一致。方位一致性包括交通标示牌位于道路的左边、右边。如图2所示，可以过滤掉图2中的(6)号。

汽车推算位置与高精度驾驶地图中搜索的交通标示牌角度值的角度差值是否小于预设角度差值。预设角度差值可选为30度。如图2所示，可以过滤掉图2中的(7)号。

汽车推算位置与高精度驾驶地图中交通标示牌的的距离是否小于预设纵向距离差值。预设纵向距离差值可选为50m。如图2所示，可以过滤掉图2中的(3)号。

汽车推算位置与高精度驾驶地图中交通标示牌的横向距离是否小于预设横向距离差值。预设横向距离差值可选为双目相机获取的汽车与交通标示牌横向距离Y值±2m，±2m为双目相机的测量精度值。如图2所示，可以过滤掉图2中的(1)号。

找出高精度地图中满足匹配条件的交通标示牌作为匹配的交通标示牌。

可选地，所述汽车位置定位单元中根据交通标示牌的经纬度坐标信息、汽车车标与匹配的交通标示牌之间的角度信息、汽车推算位置信息来获得汽车的位置包括：

据交通标示牌的经纬度坐标信息、汽车与交通标示牌的角度、汽车与交通标识牌的距离信息，获取汽车的推算坐标；

将汽车的推算坐标投影到当前的车道线。

可选地，所述车道线匹配单元40中根据补正后的汽车的位置进行车道线匹配包括：

判断当前匹配是否为第一次匹配车道线；

在当前匹配为第一次匹配车道线时：通过汽车的位置，在高精度驾驶地图数据中检索相应的车道区间，并计算最近的车道线，保存车道信息的逻辑位置，逻辑信息包括当前车道、左车道、右车道；

在当前匹配不是第一次匹配车道线时：判断双目相机输出的LD、RD是否有效：如果有效，通过LD、RD的跳变判断变道事件；如果无效，通过推算点的位置判断变道事件；重新计算并保存车道信息的逻辑位置，逻辑信息包括当前车道、左车道、右车道。

1、通过LD、RD的跳变判断：

条件1：当前LD与上一帧LD的差值<车道宽度/2；

条件2：当前RD与上一帧RD的差值<车道宽度/2；

无变道事件：条件1与条件2同时满足；

有变道事件：条件1与条件2满足之一就成立；

2、推算点的位置判断变道事件：

把推算点投影到当前车线，并计算距离；

无变道事件：距离<车道宽度；

有变道事件：距离>车道宽度。

输出当前车道、左车道、右车道信息。

如图3所示，一种利用交通标示牌的坐标反推汽车自身位置的方法，其包括如下步骤：

S1、获取汽车自身行驶信息、交通标示牌信息；并根据汽车自身行驶信息、交通标示牌信息获得汽车推算位置信息；

S2、在高精度驾驶地图中匹配双目相机所检测到的交通标示牌；

S3、获取匹配的交通标示牌的经纬度坐标信息；

S4、根据交通标示牌的经纬度坐标信息、汽车车标与匹配的交通标示牌之间的角度信息、汽车推算位置信息来获得汽车的位置，并将汽车的位置投影到行驶车道的中心线上；

S5、通过汽车与行驶车道的两侧的距离信息对汽车的位置进行横向补正；并根据补正后的汽车的位置进行车道线匹配。

可选地，所述步骤S1中根据汽车自身行驶信息、交通标示牌信息获得汽车推算位置信息包括：

通过CAN总线采集单位时间内的汽车的瞬间车速，并计算出瞬间行驶距离，然后不断地累加瞬间行驶距离，并判断累加的瞬间行驶距离是否大于预设瞬间行驶距离阈值，输出大于预设瞬间行驶距离阈值的累加的瞬间行驶距离；

不断地接收汽车上双目相机输出的相机与行驶车道的左侧距离值LD、相机与行驶车道的右侧距离值RD，并判断LD、RD是否有效，如果LD、RD有效则通过高精度驾驶地图数据校正LD、RD，并通过校正后的LD、RD结合累加的瞬间行驶距离，计算出汽车推算位置；如果LD、RD无效，则输出GPS角度值，并结合累加的瞬间行驶距离，计算出汽车推算位置。

可选地，所述步骤S2包括：

接收双目相机获取的交通标示牌的类型信息、交通标示牌的方位信息、汽车与交通标示牌之间的角度值信息、汽车与交通标示牌的距离信息、汽车与交通标示牌的横向距离信息，遍历高精度驾驶地图并判断以下匹配条件是否均已满足：

双目相机检测的交通标示牌与高精度驾驶地图的交通标示牌的类型是否一致；

双目相机检测的交通标示牌与高精度驾驶地图的交通标示牌的交通标示牌的方位是否一致；

汽车推算位置与高精度驾驶地图中搜索的交通标示牌角度值的角度差值是否小于预设角度差值；

汽车推算位置与高精度驾驶地图中交通标示牌的的距离是否小于预设纵向距离差值；

汽车推算位置与高精度驾驶地图中交通标示牌的横向距离是否小于预设横向距离差值；

找出高精度地图中满足匹配条件的交通标示牌作为匹配的交通标示牌。

可选地，所述步骤S4中根据交通标示牌的经纬度坐标信息、汽车车标与匹配的交通标示牌之间的角度信息、汽车推算位置信息来获得汽车的位置包括：

据交通标示牌的经纬度坐标信息、汽车与交通标示牌的角度、汽车与交通标识牌的距离信息，获取汽车的推算坐标；

将汽车的推算坐标投影到当前的车道线。

可选地，所述步骤S5中根据补正后的汽车的位置进行车道线匹配包括：

判断当前匹配是否为第一次匹配车道线；

在当前匹配为第一次匹配车道线时：通过汽车的位置，在高精度驾驶地图数据中检索相应的车道区间，并计算最近的车道线，保存车道信息的逻辑位置，逻辑信息包括当前车道、左车道、右车道；

在当前匹配不是第一次匹配车道线时：判断双目相机输出的LD、RD是否有效：如果有效，通过LD、RD的跳变判断变道事件；如果无效，通过推算点的位置判断变道事件；重新计算并保存车道信息的逻辑位置，逻辑信息包括当前车道、左车道、右车道；

输出当前车道、左车道、右车道信息。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机储存器、内存、只读存储器、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其他形式的存储介质中。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种利用交通标示牌的坐标反推汽车自身位置的***，其特征在于，其包括如下单元：

信息获取单元，用于获取汽车自身行驶信息、交通标示牌信息；并根据汽车自身行驶信息、交通标示牌信息获得汽车推算位置信息；

匹配单元，用于在高精度驾驶地图中匹配双目相机所检测到的交通标示牌；

坐标确定单元，用于获取匹配的交通标示牌的经纬度坐标信息；

汽车位置定位单元，用于根据交通标示牌的经纬度坐标信息、汽车车标与匹配的交通标示牌之间的角度信息、汽车推算位置信息来获得汽车的位置，并将汽车的位置投影到行驶车道的中心线上；

车道线匹配单元，用于通过汽车与行驶车道的两侧的距离信息对汽车的位置进行横向补正；并根据补正后的汽车的位置进行车道线匹配；

所述信息获取单元中根据汽车自身行驶信息、交通标示牌信息获得汽车推算位置信息包括：

通过CAN总线采集单位时间内的汽车的瞬间车速，并计算出瞬间行驶距离，然后不断地累加瞬间行驶距离，并判断累加的瞬间行驶距离是否大于预设瞬间行驶距离阈值，输出大于预设瞬间行驶距离阈值的累加的瞬间行驶距离；

不断地接收汽车上双目相机输出的相机与行驶车道的左侧距离值LD、相机与行驶车道的右侧距离值RD，并判断LD、RD是否有 效，如果LD、RD有效则通过高精度驾驶地图数据校正LD、RD，并通过校正后的LD、RD结合累加的瞬间行驶距离，计算出汽车推算位置；如果LD、RD无效，则输出GPS角度值，并结合累加的瞬间行驶距离，计算出汽车推算位置。

2.如权利要求1所述的利用交通标示牌的坐标反推汽车自身位置的***，其特征在于，所述匹配单元包括：

接收双目相机获取的交通标示牌的类型信息、交通标示牌的方位信息、汽车与交通标示牌之间的角度值信息、汽车与交通标示牌的距离信息、汽车与交通标示牌的横向距离信息，遍历高精度驾驶地图并判断以下匹配条件是否均已满足：

双目相机检测的交通标示牌与高精度驾驶地图的交通标示牌的类型是否一致；

双目相机检测的交通标示牌与高精度驾驶地图的交通标示牌的交通标示牌的方位是否一致；

汽车推算位置与高精度驾驶地图中搜索的交通标示牌角度值的角度差值是否小于预设角度差值；

汽车推算位置与高精度驾驶地图中交通标示牌的的距离是否小于预设纵向距离差值；

汽车推算位置与高精度驾驶地图中交通标示牌的横向距离是否小于预设横向距离差值；

找出高精度地图中满足匹配条件的交通标示牌作为匹配的交通标示牌。

3.如权利要求2所述的利用交通标示牌的坐标反推汽车自身位置的***，其特征在于，所述汽车位置定位单元中根据交通标示牌的经纬度坐标信息、汽车车标与匹配的交通标示牌之间的角度信息、汽车推算位置信息来获得汽车的位置包括：

据交通标示牌的经纬度坐标信息、汽车与交通标示牌的角度、汽车与交通标识牌的距离信息，获取汽车的推算坐标；

将汽车的推算坐标投影到当前的车道线。

4.如权利要求3所述的利用交通标示牌的坐标反推汽车自身位置的***，其特征在于，所述车道线匹配单元中根据补正后的汽车的位置进行车道线匹配包括：

判断当前匹配是否为第一次匹配车道线；

在当前匹配为第一次匹配车道线时：通过汽车的位置，在高精度驾驶地图数据中检索相应的车道区间，并计算最近的车道线，保存车道信息的逻辑位置，逻辑信息包括当前车道、左车道、右车道；

在当前匹配不是第一次匹配车道线时：判断双目相机输出的LD、RD是否有效：如果有效，通过LD、RD的跳变判断变道事件；如果无效，通过推算点的位置判断变道事件；重新计算并保存车道信息的逻辑位置，逻辑信息包括当前车道、左车道、右车道；

输出当前车道、左车道、右车道信息。

5.一种利用交通标示牌的坐标反推汽车自身位置的方法，其特征在于，其包括如下步骤：

S1、获取汽车自身行驶信息、交通标示牌信息；并根据汽车自 身行驶信息、交通标示牌信息获得汽车推算位置信息；

S2、在高精度驾驶地图中匹配双目相机所检测到的交通标示牌；

S3、获取匹配的交通标示牌的经纬度坐标信息；

S4、根据交通标示牌的经纬度坐标信息、汽车车标与匹配的交通标示牌之间的角度信息、汽车推算位置信息来获得汽车的位置，并将汽车的位置投影到行驶车道的中心线上；

S5、通过汽车与行驶车道的两侧的距离信息对汽车的位置进行横向补正；并根据补正后的汽车的位置进行车道线匹配；

其中，所述步骤S1中根据汽车自身行驶信息、交通标示牌信息获得汽车推算位置信息包括：

通过CAN总线采集单位时间内的汽车的瞬间车速，并计算出瞬间行驶距离，然后不断地累加瞬间行驶距离，并判断累加的瞬间行驶距离是否大于预设瞬间行驶距离阈值，输出大于预设瞬间行驶距离阈值的累加的瞬间行驶距离；

不断地接收汽车上双目相机输出的相机与行驶车道的左侧距离值LD、相机与行驶车道的右侧距离值RD，并判断LD、RD是否有效，如果LD、RD有效则通过高精度驾驶地图数据校正LD、RD，并通过校正后的LD、RD结合累加的瞬间行驶距离，计算出汽车推算位置；如果LD、RD无效，则输出GPS角度值，并结合累加的瞬间行驶距离，计算出汽车推算位置。

6.如权利要求5所述的利用交通标示牌的坐标反推汽车自身位置的方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

接收双目相机获取的交通标示牌的类型信息、交通标示牌的方位信息、汽车与交通标示牌之间的角度值信息、汽车与交通标示牌的距离信息、汽车与交通标示牌的横向距离信息，遍历高精度驾驶地图并判断以下匹配条件是否均已满足：

双目相机检测的交通标示牌与高精度驾驶地图的交通标示牌的类型是否一致；

双目相机检测的交通标示牌与高精度驾驶地图的交通标示牌的交通标示牌的方位是否一致；

汽车推算位置与高精度驾驶地图中搜索的交通标示牌角度值的角度差值是否小于预设角度差值；

汽车推算位置与高精度驾驶地图中交通标示牌的的距离是否小于预设纵向距离差值；

汽车推算位置与高精度驾驶地图中交通标示牌的横向距离是否小于预设横向距离差值；

找出高精度地图中满足匹配条件的交通标示牌作为匹配的交通标示牌。

7.如权利要求6所述的利用交通标示牌的坐标反推汽车自身位置的方法，其特征在于，所述步骤S4中根据交通标示牌的经纬度坐标信息、汽车车标与匹配的交通标示牌之间的角度信息、汽车推算位置信息来获得汽车的位置包括：

据交通标示牌的经纬度坐标信息、汽车与交通标示牌的角度、汽车与交通标识牌的距离信息，获取汽车的推算坐标；

将汽车的推算坐标投影到当前的车道线。

8.如权利要求7所述的利用交通标示牌的坐标反推汽车自身位置的方法，其特征在于，所述步骤S5中根据补正后的汽车的位置进行车道线匹配包括：

判断当前匹配是否为第一次匹配车道线；

在当前匹配为第一次匹配车道线时：通过汽车的位置，在高精度驾驶地图数据中检索相应的车道区间，并计算最近的车道线，保存车道信息的逻辑位置，逻辑信息包括当前车道、左车道、右车道；

在当前匹配不是第一次匹配车道线时：判断双目相机输出的LD、RD是否有效：如果有效，通过LD、RD的跳变判断变道事件；如果无效，通过推算点的位置判断变道事件；重新计算并保存车道信息的逻辑位置，逻辑信息包括当前车道、左车道、右车道；

输出当前车道、左车道、右车道信息。