CN105741635A - 一种多功能道路实验车平台 - Google Patents

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吕能超
李泽
吴超仲
李浩然
胡月
邓超
秦凯
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Abstract

本发明公开了一种多功能道路实验车平台，包括一辆小汽车作为车辆平台、用于采集前方车道线信息的车道线识别模块、用于采集前方障碍物信息的激光雷达模块、用于采集车辆运动状态的GPS/惯导模块、用于采集车辆自身信息的CAN模块、用于同步采集和信息处理的车载工控机、用于监测驾驶舱状态的采集模块、用于监视采集状态的显示模块。该道路实验车平台能够同步采集车辆环境、车辆运动状态和驾驶人操作等信息，并提供数据储存和分析功能，平台对车辆改造较少和对驾驶人干扰较小，能够用于针对驾驶行为等内容的实验。

Description

一种多功能道路实验车平台
技术领域
本发明涉及车辆平台，尤其涉及一种多功能道路实验车平台。
背景技术
目前我国道路交通事故死亡人数居世界第一，而且交通事故居高不下，全国道路交通安全形势严峻。通过对我国道路交通事故的诱发因素进行分析可知，交通事故产生的主要原因在于驾驶人。因此，为了确保交通生活中行人的生命安全，关于人-车-路的交互影响机理，全世界对此开展了广泛而深入的研究。而在车辆行驶过程中，车辆自身状态信息、驾驶人操作状态信息及外界环境信息的实时、稳定的采集、处理和分析成为一切问题研究的关键前提。因此，为了更加高效、准确、安全的采集人-车-路信息数据，利用计算机技术、传感器技术、数据处理技术等开发人-车-路信息采集***具有重要的现实意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种多功能道路实验车平台，该多功能道路实验车平台在道路驾驶实验中，可以对车辆环境、车辆运动状态和驾驶人操作等信息进行同步采集、存储，对道路驾驶安全方面的研究及汽车相关驾驶辅助***的开发有着重要作用，实用性强，可靠性高。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多功能道路实验车平台，所述多功能道路实验车平台设置在一辆小汽车作为载体的车辆平台上，包括：
车道线识别模块，用于根据摄像头采集的前方视频和图像信息，采用Hough算法，识别车道线，并基于摄像头的安装位置和角度计算出车辆相对于左车道线、右车道线的距离和角度；车道线识别模块通过CAN总线将上述信息输出至车载工控机；
激光雷达模块，用于采集前方障碍物信息；
GPS与惯导模块，用于采集车辆运动状态；通过GPS/INS融合算法获得车辆的GPS位置信息、三轴加速度及三轴角速度信息；该模块通过CAN总线将上述数据信息输出至车载工控机进行存储；
CAN模块，用于对小汽车CAN报文的采集和解析；
车载工控机，用于通过CAN总线接收车道线识别模块和GPS与惯导模块的信息，并接收激光雷达模块和CAN模块信息，并对接收的数据进行同步存储；
采集模块，用于监测驾驶舱状态；所述采集模块由***头和硬盘录像机组成；其中，***头安装于副驾驶侧A柱上，对驾驶人总体情况进行监视，将采集的视频直接储存至硬盘录像机；
显示模块，用于监视各模块的数据采集状态；所述显示模块与车载工控机连接。
按上述方案，所述车道线识别模块为嵌入式***。
按上述方案，所述GPS与惯导模块为融合单片机、GPS定位模块与惯性导航芯片构成的子***。
按上述方案，所述显示模块为触摸显示屏，显示模块通过USB、VGA或HDMI接口与车载工控机连接。
按上述方案，所述采集模块，由***头和硬盘录像机组成；***头安装于副驾驶侧A柱上，对驾驶人总体情况进行监视，将采集的视频直接储存进硬盘录像机。
按上述方案，所述车道线识别模块安装在驾驶室内前挡风玻璃上方中间位置；所述激光雷达模块安装在进气栅栏中间位置；所述CAN模块安装在小汽车后备箱内；所述车载工控机安装在小汽车后备箱，且固定在具有减振功能的平板上；所述采集模块安装在副驾驶侧A柱上；所述显示模块安装在小汽车后排座椅或后备箱内。
按上述方案，所述GPS、惯导模块安装在车辆质心位置。
按上述方案，所述车载工控机包括LAN接口、BNC接口、CAN接口和串口。
本发明产生的有益效果是：本发明能够同步采集车辆环境、车辆运动状态和驾驶人操作等信息，平台对车辆改造及驾驶人干扰较少，能够有效应用在道路驾驶安全方面的科学研究，对相关汽车辅助驾驶***的开发、研制有重要的理论、验证支撑作用。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是本发明实施例的平台装置位置设置示意图；图中：1-小汽车，2-车道线识别模块，3-激光雷达模块，4-GPS模块，5-惯性导航模块，6-显示模块，7-车载工控机，8-采集模块，9-CAN模块。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种多功能道路实验车平台，以一辆小汽车作为车辆平台，包括：车道线识别模块、激光雷达模块、GPS/惯导模块、CAN模块、车载工控机、采集模块和显示模块。
如图2所示，车道线识别模块2安装在驾驶室内前挡风玻璃上方中间位置；激光雷达模块3安装在进气栅栏中间位置；CAN模块9安装在小汽车后备箱内；车载工控机7安装在小汽车后备箱，且固定在具有减振功能的平板上；所述用于监测驾驶舱状态的采集模块8安装在副驾驶侧A柱上；所述用于监视各模块采集状态的显示模块6安装在小汽车后排座椅或后备箱内，GPS模块4和惯导模块5安装在车辆质心位置。在道路实验车1在行驶过程中，首先通过操作显示模块6开启各数据信息采集模块：车道线识别模块2、激光雷达模块3、GPS模块4、惯性导航模块5、采集模块8，使其进入工作状态，也可根据需要设置默认自动启动工作模块，待实验车进入稳定工况下自动进入工作状态。
具体如下：
激光雷达模块3通过发射的激光扫描前方障碍物，以设定的频率进行数据采集并自动储存至车载工控机7。激光雷达模块为一线或多线激光雷达，以点云形式输出原始数据至车载工控机进行存储，并能够配合使用凝集层次聚类算法，能够对前方障碍物目标进行聚类识别，能稳定跟踪离车纵向距离最小的一个目标和离车横向距离最小的障碍物目标。
车道线识别模块2通过其摄像头实时检测并识别路面车道线，并将实验车1相对于车道线的左右偏移量及角度通过设定的采样频率进行采集并储存至工控机。
车道线识别模块2根据摄像头采集的前方视频和图像信息，采用Hough算法，识别车道线，并基于摄像头的安装位置和角度计算出车辆相对于左车道线、右车道线的距离和角度；车道线识别模块通过CAN总线将上述信息输出至车载工控机，信息输出频率不低于10Hz；进一步的，该模块还可以通过AV端子或者BNC端子输出所处理的视频信息，用于前方录像的存储；
GPS与惯导模块包括GPS导航模块4以及惯性导航模块5；GPS导航模块4通过设定的采样频率实时采集实验车1的位置信息并储存至工控机，惯性导航模块5通过设定的采样频率实时采集实验车1三轴加速度及三轴角速度信息，并输出至工控机进行储存。
GPS与惯导模块通过融合单片机、GPS定位模块与惯性导航（INS）芯片构成一子***，可实时采集车辆运动状态信息；输出频率不低于50Hz。
同时，CAN模块9通过导线、OBD-II接口与车辆OBD–II进行连接实时采集实验车1的自身状态信息并储存至工控机。CAN模块能够通过驱动和SDK实现对所小汽车CAN报文的采集和解析，采集数据直接输出至车载工控机存储并应用相关程序进行处理；
车载工控机7自带SSD硬盘，具备LAN接口、BNC接口、CAN接口、串口等通用接口，并支持所述设备扩展；基于上述接口能够实现对***设备信息的采集；能够同时采集车道线识别模块的视频、激光雷达点云、CAN总线信息，并对数据进行同步存储；该***所有与时间相关的信息，均有***时钟提供；该***进行数据采集时，将必要的信息发送给显示模块；
采集模块8通过其摄像头实时监测驾驶人的操作状态并将视频储存至工控机。采集模块8由***头和硬盘录像机组成；***头安装于副驾驶侧A柱上，对驾驶人总体情况进行监视，将采集的视频直接储存至硬盘录像机；
用于监视采集状态的显示模块6，包括一触摸显示屏，显示模块6可显示各模块的工作状态，该屏通过USB、VGA或HDMI接口与工控机连接，工控机采集程序状态能够在显示屏上进行实时显示。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种多功能道路实验车平台，所述多功能道路实验车平台设置在一辆小汽车作为载体的车辆平台上，其特征在于，包括：
车道线识别模块，用于根据摄像头采集的前方视频和图像信息，采用Hough算法，识别车道线，并基于摄像头的安装位置和角度计算出车辆相对于左车道线、右车道线的距离和角度；车道线识别模块通过CAN总线将上述信息输出至车载工控机；
激光雷达模块，用于采集前方障碍物信息；
GPS与惯导模块，用于采集车辆运动状态；通过GPS/INS融合算法获得车辆的GPS位置信息、三轴加速度及三轴角速度信息；该模块通过CAN总线将上述数据信息输出至车载工控机进行存储；
CAN模块，用于对小汽车CAN报文的采集和解析；
车载工控机，用于通过CAN总线接收车道线识别模块和GPS与惯导模块的信息，并接收激光雷达模块和CAN模块信息，并对接收的数据进行同步存储；
采集模块，用于监测驾驶舱状态；***头和硬盘录像机组成；***头安装于副驾驶侧A柱上，对驾驶人总体情况进行监视，将采集的视频直接储存至硬盘录像机；
显示模块，用于监视采集状态；
所述显示模块与车载工控机连接。
2.根据权利要求1所述的多功能道路实验车平台，其特征在于，所述车道线识别模块为嵌入式***。
3.根据权利要求1所述的多功能道路实验车平台，其特征在于，所述GPS与惯导模块为融合单片机、GPS定位模块与惯性导航芯片构成的子***。
4.根据权利要求1所述的多功能道路实验车平台，其特征在于，所述显示模块为触摸显示屏，显示模块通过USB、VGA或HDMI接口与车载工控机连接。
5.根据权利要求1所述的多功能道路实验车平台，其特征在于，所述采集模块，由***头和硬盘录像机组成；***头安装于副驾驶侧A柱上，对驾驶人总体情况进行监视，将采集的视频直接储存进硬盘录像机。
6.根据权利要求1所述的多功能道路实验车平台，其特征在于，所述车道线识别模块安装在驾驶室内前挡风玻璃上方中间位置；所述激光雷达模块安装在进气栅栏中间位置；所述CAN模块安装在小汽车后备箱内；所述车载工控机安装在小汽车后备箱，且固定在具有减振功能的平板上；所述采集模块安装在副驾驶侧A柱上；所述显示模块安装在小汽车后排座椅或后备箱内。
7.根据权利要求1所述的多功能道路实验车平台，其特征在于，所述GPS、惯导模块安装在车辆质心位置。
8.根据权利要求1所述的多功能道路实验车平台，其特征在于，所述车载工控机包括LAN接口、BNC接口、CAN接口和串口。
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