CN107589434A - 一种自动获取并记录实际道路标线gps坐标的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于生成电子地图前的坐标测绘技术领域，公开了一种自动记录实际道路标线GPS坐标的装置和方法，装置包括：电动车体，动态水平***，左右移动***，控制主板，摄像头，GPS主机；方法包括：控制主板读取摄像头信息，以图像识别方式判断是否偏离道路标线，并驱动电动车体沿道路标线前进；控制主板自动调节动态水平***的水平角度；控制主板调节左右移动***以保证GPS天线在道路标线正上方；控制主板读取GPS坐标并自动记录。本发明车辆自动行进，无需人工干预；无需停车进行坐标自动记录，效率很高；车载警示灯，无需人员紧跟，避免发生危险，降低劳动强度。特别适合长距离道路标线的GPS坐标测量。

Description

一种自动获取并记录实际道路标线GPS坐标的装置和方法

技术领域

本发明属于生成电子地图前的坐标测绘技术领域，尤其涉及一种自动获取并记录实际道路标线GPS坐标的装置和方法。

背景技术

在机动车驾驶人科目三考试***建设过程中，要测量实际道路标线的GPS坐标，并生成相应的电子地图。然后基于差分GPS技术的计算机评判***就可以根据车辆坐标及电子地图实时计算出车轮是否压线、车身是否出线等，并给出扣分结果。

而当前道路标线的坐标测绘基本都是人工手动方式完成，即将GPS设备置于车辆上，一人开车，另一人将GPS天线放置于标线边缘，然后等坐标稳定后进行记录。

目前实际道路标线的GPS坐标测绘都是人工手动方式完成，一般采用以下两种方式：

一种是将GPS设备置于车辆上，用汽车电瓶给设备供电。一人开车，需要记录时则停车，另一人将GPS天线放置于待测的实际道路标线边缘(也可采用对中杆来实现)，然后通过笔记本电脑观察GPS状态，待状态正常(即坐标稳定)后进行改点的坐标记录。一个点记录完毕，则开车前进，并将GPS天线移动至下一点进行测量。

另一种是利用手推车，将蓄电池、GPS设备及坐标记录设备(如平板电脑)都放置于手推车上，然后人工推动手推车沿待测的道路标线行进，在需要测量的点附近停车，将GPS天线放置于待测点进行测量(也可采用对中杆来实现)，观察坐标记录设备显示的GPS状态是否正常，正常则记录该坐标值。该方式除不需要有人开车配合外，其余与上一种方式基本相同。

综上所述，现有技术存在的问题是：

现有技术中，手工放置天线，位置精度低，且天线无法保证垂直，故坐标测量误差较高；而且科目三路段标线较长，单条路段往返的标线距离超过9公里，手工方式效率低，耗时长；实际道路车辆较多，人工测绘方式比较危险。

现有GPS坐标测绘过程中，要人工方式放置GPS天线，若不适用对中杆，则无法确定天线是否恰好在被测点上方，也无法保证天线与大地垂直，因此位置精度低，坐标测量误差较大；若使用对中杆，可保证坐标测量精度，但单个点的对正需要很长时间，导致坐标测量时间增长，效率变低；而且科目三路段标线较长，单条路段往返的标线距离超过9公里，手工方式不但效率低，耗时长，而且实际道路车辆较多，人工测绘方式比较危险。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种自动获取并记录实际道路标线GPS坐标的装置和方法。

本发明是这样实现的，一种自动获取并记录实际道路标线GPS坐标的装置，所述自动获取并记录实际道路标线GPS坐标的装置包括：

电动车体，用于承载设备及自动前进和获取实际道路上的信息；

动态水平***，布置在电动车体前方，用于自动进行水平校正及摄像头的左右移动，自动检测白线或黄线，同时获取电动车体的实时信息，并将以上实时信息显示在屏幕上；

左右移动***，布置在动态水平***，用于接收动态水平***发送的信需和获取道路标线边缘的坐标信息；

动态水平***，布置在电动车体前方，用于自动进行水平校正；

左右移动***，布置在动态水平***，用来实现摄像头及GPS天线的左右移动，自动检测白线或黄线，获取道路标线边缘的坐标信息，同时获取电动车体的实时信息，并将以上实时信息显示在屏幕上；

控制主板，布置在电动车体上，用于完成电动车体行进控制、动态水平***控制、左右移动***控制、视频采集、GPS坐标读取与存储、触摸屏控制、声光报警；

GPS主机，布置在电动车体上，用于获取实际道路上的信息，以4G通信的方式与附近的GPS基站进行实时差分。

进一步，所述电动车体包括：第一驱动轮、第二驱动轮、万向轮、底盘、第一驱动电机、第二驱动电机、警示灯和蓄电池；所述第一驱动轮、第二驱动轮、万向轮、第一驱动电机、第二驱动电机、警示灯和蓄电池均布置在底盘上；

所述第一驱动轮通过齿轮啮合第一驱动电机；所述第二驱动轮通过齿轮啮合第二驱动电机；所述第一驱动电机、第二驱动电机、警示灯均通过导线连接蓄电池；

所述第一驱动电机、第二驱动电机通过导线连接控制主板，用于实现电动车体的前进、后退、左转和右转。

进一步，所述动态水平***包括：

用来连接水平面板和电动车体的底盘并用于调节水平面板水平的万向节；

开设在水平面板上用于容纳左右移动***的镂空槽；

通过连杆与电动车体的底盘相连，用于实现水平面板右侧高低调节的第一曲轴机构；

与第一曲轴机构通过齿轮连接，用于拖动第一曲轴机构旋转的第一步进电机；

通过连杆与电动车体的底盘相连，用于实现水平面板下侧高低调节的第二曲轴机构；

与第二曲轴机构通过齿轮连接，用于拖动第二曲轴机构旋转的第二步进电机；

用来检测水平面板的左右和前后倾角的倾角传感器；

所述水平面板用于承载第一步进电机、第二步进电机、第一曲轴机构、第二曲轴机构、倾角传感器、万向节及镂空槽；所述倾角传感器通过导线连接控制主板。

进一步，所述左右移动***包括：

安装在动态水平***的水平面板上，用于左右滑动的滑轨，

固定在滑轨上面，通过导线与的GPS主机相连，用来接收GPS信号的GPS天线；

固定在滑轨下面，用于图像采集的摄像头；

固定在动态水平***的水平面板上，带动丝杠旋转控制滑轨左右滑动，实现摄像头和GPS天线的左右移动，使摄像头和GPS天线处于道路标线边缘的正上方，以保证坐标测量的精度的第三步进电机；

所述第三步进电机通过导线连接控制主板；

所述摄像头和GPS天线在同一条垂直线上。

进一步，所述控制主板包括：

板载电源通过导线连接蓄电池，用来产生电动车体、动态水平***、左右移动***、GPS主机所需电源；

存储***，包括内存和外存，为电动车体、动态水平***、左右移动***、GPS主机的操作及应用软件提供存储空间；

倾角传感器处理电路，采用运算放大器搭建滤波及放大电路，用来处理动态水平***中的倾角传感器输出的模拟量电压信号，然后将处理后的信号接微控制器的A/D转换器进行采样；

步进电机驱动电路，用来驱动动态水平***中的第一步进电机、第二步进电机以及左右移动***中的第三步进电机；

摄像头接口，用来连接左右移动***中的摄像头；

GPS主机接口，包括两个串口，一个接收GPS主机的位置信息，一个用来进行差分通信；

4G通信接口，采用USB接口的形式连接外置4G模块，内插SIM卡；通过4G方式实现主控板与附近的GPS基站进行通信，并将4G数据转换为串口数据发送给GPS主机，以实现实时差分；

直流电机驱动电路，用于对动态水平***中的第一步进电机、第二步进电机的启动、停止及正反转驱动；

SD卡接口，选用SD卡座，接外插的SD卡，存储记录的GPS坐标数据；

触摸屏，用来输入用户指令，显示各种信息；

声光报警电路，采用LED指示灯和蜂鸣器结合的形式，在车辆严重跑偏及GPS状态异常情况下进行报警，以提示工作人员及时处理；

微控制器，用于完成电动车体行进控制、动态水平***控制、左右移动***控制、视频采集、GPS坐标读取与存储、触摸屏控制、声光报警。

进一步，所述板载电源包括步进电机电源、直流电机电源、摄像头电源、GPS主机电源、其他电路电源；

所述摄像头接口，采用USB接口方式，USB接口即供电又传输数据。

本发明另一目的在于提供一种自动获取并记录实际道路标线GPS坐标的方法，包括：

步骤一，控制主板控制车轮，驱动电机旋转，电动车体前进；

步骤二，控制主板不断读取动态水平***的倾角传感器数据，判断水平面板的倾斜程度，并不断控制动态水平***中的两个步进电机，调节右侧及后侧的高度，以保证水平面板时刻处于水平状态；

步骤三，控制主板不断读取摄像头视频信息，根据预设的识别算法判断摄像头是否在道路标线边缘，若不在边缘则控制左右移动***移动，使摄像头指向标线边缘；若左右移动***移动的位置超过左侧及右侧的阈值，电动车体出现跑偏，则控制主板控制左侧或右侧车轮停止以实现转弯，从而使电动车体沿道路标线行进；

步骤四，行进过程中，控制主板不断读取GPS坐标及状态，并实时计算与上一点的距离，当距离达到记录间距时，将当前GPS坐标值以预先设定的格式存入SD卡，完成一点的数据记录。

进一步，进行步骤一前需进行：

记录坐标前，首先将自动获取并记录实际道路标线GPS坐标的装置放置在待记录的道路标线上，摄像头对着标线边缘，启动自动获取并记录实际道路标线GPS坐标的装置；

动态水平***初始化过程中，会自动进行水平校正及摄像头的左右移动，自动检测白线或黄线，同时获取GPS主机状态、电池电量、当前坐标值，并将以上信息显示在屏幕上；

启动记录前，先通过触摸屏设置坐标记录间距，即每隔多远记录一个坐标值；设置完成后，若GPS状态正常，在触摸屏上启动坐标记录，SD卡内的坐标文件会以记录开始时间自动命名。

进一步，进行步骤四后还需进行：

不断重复步骤一至步骤四，驱动电机旋转，完成指定标线的坐标记录；SD卡自动形成一个完整的坐标信息文件。

如遇到十字路口或失去标线的情况，人为将自动获取并记录实际道路标线GPS坐标的装置拿到有标线的地方放下继续进行坐标记录。

本发明的优点及积极效果为：

本发明能够自动识别道路标线、自动校正摄像头位置、自动进行GPS天线垂直度补偿、自动行进、自动辨识GPS状态并进行坐标记录、位置偏离及状态异常自动报警。

本发明车辆自动行进，无需人工干预；坐标自动记录，记录过程无需停车，效率很高；车载警示灯，无需人员紧跟，避免发生危险，降低劳动强度。特别适合长距离道路标线的GPS坐标测量。

在进行实际道路标线GPS坐标测量与记录时，本发明无需专业人士操作，也无需其他人配合，比较节约人力；坐标记录过程无需停车，且GPS天线的垂直及与被测线路的对齐都是自动实现，无需人工干预，因此坐标测量与记录精度高、速度快，一般记录一公里的单条标线坐标只需10分钟，而纯手工方式记录一公里的标线则至少需要30分钟；本发明在坐标测绘过程中，无需人员紧随，故可大大降低坐标记录过程的危险性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的自动获取并记录实际道路标线GPS坐标的方法流程图；

图2是本发明实施例提供的自动获取并记录实际道路标线GPS坐标的装置示意图。

图3是本发明实施例提供的动态水平***示意图。

图4是本发明实施例提供的左右移动***示意图。

图5是本发明实施例提供的控制主板示意图。

图中：1、电动车体；2、动态水平***；3、左右移动***；4、控制主板；5、GPS主机；6、第一驱动轮；7、第二驱动轮；8、万向轮；9、底盘；10、第一驱动电机；11、第二驱动电机；12、警示灯；13、蓄电池；14、万向节；15、镂空槽；16、第一曲轴机构；17、第一步进电机；18、第二曲轴机构；19、第二步进电机；20、倾角传感器；21、滑轨；22、GPS天线；23、摄像头；24、丝杠；25、第三步进电机；26、水平面板。

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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

目前，现有技术中，手工放置天线，位置精度低，且天线无法保证垂直，故坐标测量误差较高；而且科目三路段标线较长，单条路段往返的标线距离超过9公里，手工方式效率低，耗时长；实际道路车辆较多，人工测绘方式比较危险。

下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

如图1所示，本发明实施例提供的自动获取并记录实际道路标线GPS坐标的方法，包括：

S101：记录坐标前，首先将设备放置在待记录的道路标线上，摄像头对着标线边缘，启动设备。

S102：***初始化过程中，会自动进行水平校正及摄像头的左右移动，还会自动检测是白线或黄线，同时获取GPS主机状态、电池电量、当前坐标值，并将以上信息显示在屏幕上。

S103:启动记录前，先通过触摸屏设置坐标记录间距，即每隔多远记录一个坐标值，一般标线较直则记录间隔较大，标线弯曲则记录间隔较小。设置完成后，若GPS状态正常，在触摸屏上点击“开始记录”即可启动坐标记录过程，SD卡内的坐标文件会以记录开始时间自动命名。

S104:控制主板控制车轮驱动电机旋转，车辆前进。

S105:控制主板不断读取动态水平***的倾角传感器数据，判断水平面板的倾斜程度，并不断控制动态水平***中的两个步进电机，调节右侧及后侧的高度，以保证水平面板时刻处于水平状态。

S106:控制主板不断读取摄像头视频信息，根据预设的识别算法判断摄像头是否在道路标线边缘，若不在边缘则控制左右移动***移动，保证摄像头指向标线边缘。若左右移动***移动的位置超过左侧及右侧的阈值，则说明车辆出现了跑偏，则控制主板控制左侧或右侧车轮停止以实现转弯，从而保证车辆沿道路标线行进。

S107:行进过程中，控制主板不断读取GPS坐标及状态，并实时计算与上一点的距离，当距离达到记录间距时，将当前GPS坐标值以预先设定的格式存入SD卡，完成一点的数据记录。

S108:不断重复S104-S107，完成指定标线的坐标记录。记录完成在触摸屏上点击“停止记录”即可，SD卡会自动形成一个完整的坐标信息文件。

S109:如遇到十字路口或失去标线的情况，可人为将设备拿到有标线的地方放下即可继续进行坐标记录。

如图2-图5所示，本发明实施例提供的自动获取并记录实际道路标线GPS坐标的装置，包括：

电动车体1，用于承载设备及自动前进和获取实际道路上的信息；

动态水平***2，布置在电动车体前方，用于自动进行水平校正及摄像头的左右移动，自动检测白线或黄线，同时获取电动车体的实时信息，并将以上实时信息显示在屏幕上；

左右移动***3，布置在动态水平***，用于接收动态水平***发送的信需和获取道路标线边缘的坐标信息；

控制主板4，布置在电动车体上，用于完成电动车体行进控制、动态水平***控制、左右移动***控制、视频采集、GPS坐标读取与存储、触摸屏控制、声光报警；

GPS主机5，布置在电动车体上，用于获取实际道路上的信息，以4G通信的方式与附近的GPS基站进行实时差分。

所述电动车体1包括：第一驱动轮6、第二驱动轮7、万向轮8、底盘9、第一驱动电机10、第二驱动电机11、警示灯12和蓄电池13；所述第一驱动轮、第二驱动轮、万向轮、第一驱动电机、第二驱动电机、警示灯和蓄电池均布置在底盘上；

所述第一驱动轮通过齿轮啮合第一驱动电机；所述第二驱动轮通过齿轮啮合第二驱动电机；所述第一驱动电机、第二驱动电机、警示灯均通过导线连接蓄电池；

所述第一驱动电机、第二驱动电机通过导线连接控制主板，用于实现电动车体的前进、后退、左转和右转。

所述动态水平***2包括：

用来连接水平面板和电动车体的底盘并用于调节水平面板水平的万向节14；

开设在水平面板上用于容纳左右移动***的镂空槽15；

通过连杆与电动车体的底盘相连，用于实现水平面板右侧高低调节的第一曲轴机构16；

与第一曲轴机构通过齿轮连接，用于拖动第一曲轴机构旋转的第一步进电机17；

通过连杆与电动车体的底盘相连，用于实现水平面板下侧高低调节的第二曲轴机构18；

与第二曲轴机构通过齿轮连接，用于拖动第二曲轴机构旋转的第二步进电机19；

用来检测水平面板的左右和前后倾角的倾角传感器20；

所述水平面板用于承载第一步进电机、第二步进电机、第一曲轴机构、第二曲轴机构、倾角传感器、万向节及镂空槽；所述倾角传感器通过导线连接控制主板。

所述左右移动***3包括：

安装在动态水平***的水平面板上，用于左右滑动的滑轨21，

固定在滑轨上面，通过导线与的GPS主机相连，用来接收GPS信号的GPS天线22；

固定在滑轨下面，用于图像采集的摄像头23；

固定在动态水平***的水平面板上，带动丝杠24旋转控制滑轨左右滑动，实现摄像头和GPS天线的左右移动，使摄像头和GPS天线处于道路标线边缘的正上方，以保证坐标测量的精度的第三步进电机25；

所述第三步进电机通过导线连接控制主板；

所述摄像头和GPS天线在同一条垂直线上。

所述控制主板4包括：

板载电源通过导线连接蓄电池，用来产生电动车体、动态水平***、左右移动***、GPS主机所需电源；

存储***，包括内存和外存，为电动车体、动态水平***、左右移动***、GPS主机的操作及应用软件提供存储空间；

倾角传感器处理电路，采用运算放大器搭建滤波及放大电路，用来处理动态水平***中的倾角传感器输出的模拟量电压信号，然后将处理后的信号接微控制器的A/D转换器进行采样；

步进电机驱动电路，用来驱动动态水平***中的第一步进电机、第二步进电机以及左右移动***中的第三步进电机；

摄像头接口，用来连接左右移动***中的摄像头；

GPS主机接口，包括两个串口，一个接收GPS主机的位置信息，一个用来进行差分通信；

4G通信接口，采用USB接口的形式连接外置4G模块，内插SIM卡；通过4G方式实现主控板与附近的GPS基站进行通信，并将4G数据转换为串口数据发送给GPS主机，以实现实时差分；

直流电机驱动电路，用于对动态水平***中的第一步进电机、第二步进电机的启动、停止及正反转驱动；

SD卡接口，选用SD卡座，接外插的SD卡，存储记录的GPS坐标数据；

触摸屏，用来输入用户指令，显示各种信息；

声光报警电路，采用LED指示灯和蜂鸣器结合的形式，在车辆严重跑偏及GPS状态异常情况下进行报警，以提示工作人员及时处理；

微控制器，用于完成电动车体行进控制、动态水平***控制、左右移动***控制、视频采集、GPS坐标读取与存储、触摸屏控制、声光报警。

所述板载电源包括步进电机电源、直流电机电源、摄像头电源、GPS主机电源、其他电路电源；

所述摄像头接口，采用USB接口方式，USB接口即供电又传输数据。

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，

本发明实施例提供的自动获取并记录实际道路标线GPS坐标的装置的电动车体；

电动车体起到承载设备及自动前进的作用；

第一驱动电机和第二驱动电机都是带有减速机构的直流电机，通过控制主板进行驱动，可控制其正转和反转，从而方便实现前进、后退、左转和右转。

考虑***总体重量，蓄电池选用标称12V的锂电池。容量不小于20AH，以保证足够的续航时间。

为保证实际道路上的搜星数量，GPS主机采用GPS+北斗的双模差分GPS主机。为保证位置坐标的精度，该GPS主机要以4G通信的方式与附近的GPS基站进行实时差分。

警示灯选用类似警灯的类型，供电即不断闪烁，以提醒过往车辆注意安全。为保证警示效果，该警示灯需适当拔高，高于车上其他设备。

本发明实施例提供的自动获取并记录实际道路标线GPS坐标的装置的动态水平***，

因为摄像头安装在左右移动***的下方，摄像头作为位置反馈元件，安装在车辆前方有助于位置反馈的及时性和快速性。而左右移动***又固定在动态水平***上，因此动态水平***布置于车辆前侧。

水平面板是承载板，上面要安装步进电机、曲轴机构等。

万向节用来连接水平面板和车辆底盘，这样水平面板右侧和后侧就可以实现高低调节，从而保证水平面板永远水平。

镂空槽是一个长方形的开孔，其下面的底盘也有同样尺寸的开孔。镂空槽上面安装左右移动***，摄像头通过镂空槽伸到车辆下方，并可左右移动。

第一曲轴机构通过连杆与底盘相连，第一步进电机4拖动第一曲轴机构旋转，从而实现水平面板右侧高低调节。

第二曲轴机构通过连杆与底盘相连，第二步进电机拖动第二曲轴机构旋转，从而实现水平面板下侧高低调节，结合右侧到底调节最终实现水平面板的动态水平。

第一步进电机和第二步进电机选用57系列带有减速机构的4相步进电机，可保证扭矩大于2NM。

倾角传感器选用的是上海直川公司生产的ZCT290L-LHS-17型双轴倾角传感器，用来检测左右和前后倾角，输出为电压模拟量。倾角传感器和步进电机都连接到控制主板，由控制主板进行数据采集和控制处理。

本发明实施例提供的自动获取并记录实际道路标线GPS坐标的装置的左右移动***，

滑轨支架安装在动态水平***的水平面板上，滑轨可左右滑动。

GPS天线固定在滑轨上面，并GPS主机相连，用来接收GPS信号。

摄像头固定在滑轨下面，摄像头和GPS天线在同一条垂直线上。

第三步进电机选用42系列不带减速机构的4相步进电机，保证扭矩大于0.5NM即可。

固定在动态水平***的水平面板上，带动丝杠旋转即可控制滑轨左右滑动，从而实现摄像头和GPS天线的左右移动，以保证摄像头和GPS天线在道路标线边缘的正上方，以保证坐标测量的精度。

摄像头选用普通带有补光功能的USB接口摄像头即可，和第三步进电机一起连接到控制主板，由控制主板实施图像采集和电机控制。

本发明实施例提供的自动获取并记录实际道路标线GPS坐标的装置的控制主板；控制主板是***的控制核心。

微控制器是***的控制核心，完成车辆行进控制、动态水平控制、左右移动控制、视频采集、GPS坐标读取与存储、触摸屏控制、声光报警等功能。因为要不断进行视频流读取及图像识别，因此对处理能力要求很高，这里使用三星公司生产的Exynos 4412四核cortexA9ARM处理器作为控制核心，内置Linux或Android***。

板载电源接蓄电池，用来产生***所需电源，包括步进电机电源、直流电机电源、摄像头电源、GPS主机电源、其他电路电源。板载电源2输出是标准的12V、5V及3.3V电压。

存储***包括内存和外存，为操作***及应用软件提供存储空间。

倾角传感器处理电路采用运算放大器搭建滤波及放大电路，用来处理倾角传感器输出的模拟量电压信号，然后将处理后的信号接微控制器的A/D转换器进行采样。

步进电机驱动电路用来驱动第一步进电机、第二步进电以及第三步进电机。因为都是4相步进电机，故选用RZ7889芯片作为驱动芯片，每两片驱动一个步进电机。

摄像头接口用来连接摄像头，采用USB接口方式。USB接口即供电又传输数据。

GPS主机接口包括2个串口，一个接收GPS主机的位置信息，一个用来进行差分通信。

4G通信接口采用USB接口的形式连接外置4G模块，内插SIM卡。通过4G方式实现主控板与附近的GPS基站进行通信，并将4G数据转换为串口数据发送给GPS主机，以实现实时差分。

直流电机驱动电路选用2个RZ7889驱动芯片，实现对第一驱动电机和第二驱动电机的驱动。可方便实现启动、停止及正反转控制。

SD卡接口选用标准的SD卡座，接外插的SD卡，存储记录的GPS坐标数据。GPS坐标记录完可将SD卡***读卡器，将坐标信息输入计算机进行数据处理和分析。

触摸屏选用电容型的彩色LCD，用来输入用户指令，显示各种信息。

声光报警电路采用LED指示灯和蜂鸣器结合的形式，在车辆严重跑偏及GPS状态异常情况下进行报警，以提示工作人员及时处理，此事触摸屏上会显示错误提示信息。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种自动获取并记录实际道路标线GPS坐标的装置，其特征在于，所述自动获取并记录实际道路标线GPS坐标的装置包括：

电动车体，用于承载设备及自动前进和获取实际道路上的信息；

动态水平***，布置在电动车体前方，用于自动进行水平校正；

左右移动***，布置在动态水平***，用来实现摄像头及GPS天线的左右移动，自动检测白线或黄线，获取道路标线边缘的坐标信息，同时获取电动车体的实时信息，并将以上实时信息显示在屏幕上；

控制主板，布置在电动车体上，用于完成电动车体行进控制、动态水平***控制、左右移动***控制、视频采集、GPS坐标读取与存储、触摸屏控制、声光报警；

GPS主机，布置在电动车体上，用于获取实际道路上的信息，以4G通信的方式与附近的GPS基站进行实时差分。

2.如权利要求1所述的自动获取并记录实际道路标线GPS坐标的装置，其特征在于，所述电动车体包括：第一驱动轮、第二驱动轮、万向轮、底盘、第一驱动电机、第二驱动电机、警示灯和蓄电池；所述第一驱动轮、第二驱动轮、万向轮、第一驱动电机、第二驱动电机、警示灯和蓄电池均布置在底盘上；

所述第一驱动轮通过齿轮啮合第一驱动电机；所述第二驱动轮通过齿轮啮合第二驱动电机；所述第一驱动电机、第二驱动电机、警示灯均通过导线连接蓄电池；

所述第一驱动电机、第二驱动电机通过导线连接控制主板，用于实现电动车体的前进、后退、左转和右转。

3.如权利要求1所述的自动获取并记录实际道路标线GPS坐标的装置，其特征在于，所述动态水平***包括：

用来连接水平面板和电动车体的底盘并用于调节水平面板水平的万向节；

开设在水平面板上用于容纳左右移动***的镂空槽；

通过连杆与电动车体的底盘相连，用于实现水平面板右侧高低调节的第一曲轴机构；

与第一曲轴机构通过齿轮连接，用于拖动第一曲轴机构旋转的第一步进电机；

通过连杆与电动车体的底盘相连，用于实现水平面板下侧高低调节的第二曲轴机构；

与第二曲轴机构通过齿轮连接，用于拖动第二曲轴机构旋转的第二步进电机；

用来检测水平面板的左右和前后倾角的倾角传感器；

所述水平面板用于承载第一步进电机、第二步进电机、第一曲轴机构、第二曲轴机构、倾角传感器、万向节及镂空槽；所述倾角传感器通过导线连接控制主板。

4.如权利要求1所述的自动获取并记录实际道路标线GPS坐标的装置，其特征在于，所述左右移动***包括：

安装在动态水平***的水平面板上，用于左右滑动的滑轨，

固定在滑轨上面，通过导线与的GPS主机相连，用来接收GPS信号的GPS天线；

固定在滑轨下面，用于图像采集的摄像头；

固定在动态水平***的水平面板上，带动丝杠旋转控制滑轨左右滑动，实现摄像头和GPS天线的左右移动，使摄像头和GPS天线处于道路标线边缘的正上方，以保证坐标测量的精度的第三步进电机；

所述第三步进电机通过导线连接控制主板；

所述摄像头和GPS天线在同一条垂直线上。

5.如权利要求1所述的自动获取并记录实际道路标线GPS坐标的装置，其特征在于，所述控制主板包括：

板载电源通过导线连接蓄电池，用来产生电动车体、动态水平***、左右移动***、GPS主机所需电源；

存储***，包括内存和外存，为电动车体、动态水平***、左右移动***、GPS主机的操作及应用软件提供存储空间；

倾角传感器处理电路，采用运算放大器搭建滤波及放大电路，用来处理动态水平***中的倾角传感器输出的模拟量电压信号，然后将处理后的信号接微控制器的A/D转换器进行采样；

步进电机驱动电路，用来驱动动态水平***中的第一步进电机、第二步进电机以及左右移动***中的第三步进电机；

摄像头接口，用来连接左右移动***中的摄像头；

GPS主机接口，包括两个串口，一个接收GPS主机的位置信息，一个用来进行差分通信；

4G通信接口，采用USB接口的形式连接外置4G模块，内插SIM卡；通过4G方式实现主控板与附近的GPS基站进行通信，并将4G数据转换为串口数据发送给GPS主机，以实现实时差分；

直流电机驱动电路，用于对动态水平***中的第一步进电机、第二步进电机的启动、停止及正反转驱动；

SD卡接口，选用SD卡座，接外插的SD卡，存储记录的GPS坐标数据；

触摸屏，用来输入用户指令，显示各种信息；

声光报警电路，采用LED指示灯和蜂鸣器结合的形式，在车辆严重跑偏及GPS状态异常情况下进行报警，以提示工作人员及时处理；

微控制器，用于完成电动车体行进控制、动态水平***控制、左右移动***控制、视频采集、GPS坐标读取与存储、触摸屏控制、声光报警。

6.如权利要求5所述的自动获取并记录实际道路标线GPS坐标的装置，其特征在于，所述板载电源包括步进电机电源、直流电机电源、摄像头电源、GPS主机电源、其他电路电源；

所述摄像头接口，采用USB接口方式，USB接口即供电又传输数据。

7.一种如权利要求1所述自动获取并记录实际道路标线GPS坐标的装置的自动获取并记录实际道路标线GPS坐标的方法，其特征在于，所述自动获取并记录实际道路标线GPS坐标的方法包括：

步骤一，控制主板控制车轮，驱动电机旋转，电动车体前进；

步骤二，控制主板不断读取动态水平***的倾角传感器数据，判断水平面板的倾斜程度，并不断控制动态水平***中的两个步进电机，调节右侧及后侧的高度，以保证水平面板时刻处于水平状态；

步骤三，控制主板不断读取摄像头视频信息，根据预设的识别算法判断摄像头是否在道路标线边缘，若不在边缘则控制左右移动***移动，使摄像头指向标线边缘；若左右移动***移动的位置超过左侧及右侧的阈值，电动车体出现跑偏，则控制主板控制左侧或右侧车轮停止以实现转弯，从而使电动车体沿道路标线行进；

步骤四，行进过程中，控制主板不断读取GPS坐标及状态，并实时计算与上一点的距离，当距离达到记录间距时，将当前GPS坐标值以预先设定的格式存入SD卡，完成一点的数据记录。

8.如权利要求7所述的自动获取并记录实际道路标线GPS坐标的方法，其特征在于，进行步骤一前需进行：

记录坐标前，首先将自动获取并记录实际道路标线GPS坐标的装置放置在待记录的道路标线上，摄像头对着标线边缘，启动自动获取并记录实际道路标线GPS坐标的装置；

动态水平***初始化过程中，会自动进行水平校正及摄像头的左右移动，自动检测白线或黄线，同时获取GPS主机状态、电池电量、当前坐标值，并将以上信息显示在屏幕上；

启动记录前，先通过触摸屏设置坐标记录间距，即每隔多远记录一个坐标值，设置完成后，若GPS状态正常，在触摸屏上启动坐标记录，SD卡内的坐标文件会以记录开始时间自动命名。

9.如权利要求7所述的自动获取并记录实际道路标线GPS坐标的方法，其特征在于，进行步骤四后还需进行：

不断重复步骤一至步骤四，驱动电机旋转，完成指定标线的坐标记录；SD卡自动形成一个完整的坐标信息文件。

如遇到十字路口或失去标线的情况，人为将自动获取并记录实际道路标线GPS坐标的装置拿到有标线的地方放下继续进行坐标记录。