[发明专利]一种基于视觉的汽车列车直线行驶轨迹测量方法

说明书

技术领域

本发明设计一种汽车列车行驶位置轨迹测量方法，尤其涉及一种基于视觉的精确的汽车列车位置轨迹测量方法。

背景技术

随着公路运输的快速发展，汽车列车具有的高承载、经济、效率等特征受到行业关注，逐渐成为长途物流的主要车型。准确地获得汽车列车在行驶过程中的位置轨迹，再经过简单的测量运算就可以知道汽车列车行驶过程中的牵引车前摆值、后摆值、通道最大宽度等影响道路通行能力和行驶安全性的参数，为汽车列车行驶稳定性的研究以及智能交通系统（ITS）的发展提供参数基础。

汽车列车同一时间前后轴最大摆动幅度指的是汽车列车在行驶过程中，挂车后轴中心相对于牵引车前轴中心的最大偏差值。标准GB7258-2004《机动车运行安全技术条例》中款4.13明确提出“汽车列车和轮式拖拉机运输机组在平坦、干燥的路面上直线行驶时，挂车后轴中心相对于牵引车前轴中心的最大偏摆值幅度，对铰接列车、乘用车列车和中置轴挂车列车不应大于110mm，对其它列车不应大于220mm。其它机动车直线行驶时，其前后轴中心的连线与行驶轨迹的中心线应一致”。交通行标《货运车辆运行安全技术要求》中的附加性能要求也提出“行驶稳定性要求，包括侧倾稳定性要求、货运汽车列车横向稳定性评价参数限值以及货运车辆转向特性要求”。因此，汽车列车同一时间前后轴最大摆动幅度是判断汽车列车的行驶横向稳定性的主要性能标准。

准确地测量牵引车和挂车在行驶过程中的位置轨迹是研究以上内容的基础。

一种传统的测量方法是：在牵引车和挂车底盘中间下方各固定一个喷枪，在汽车行驶过程中同时朝下方地面喷射某种白色液体，在地面上形成两条曲线，这两条曲线就是喷枪固定点的位置轨迹，再进行航位推算就可以知道汽车列车在各个时刻的位置轨迹。此方法存在以下缺点：

1）喷枪所喷出的液体容易受到周围气流的影响，所形成的曲线不在实际位置，造成较大的误差；

2）当进行一次实验后，地面上的液体不利于重复进行多次实验；

3）这种方法准确率低，漏检率高，不能完整的检测出牵引车行驶的轨迹。

随着GPS技术的革新发展，GPS技术逐渐的应用于汽车列车运动性能测试。典型例子是一种基于GPS汽车列车位置轨迹测量方法，其原理是：在牵引车部位安装一套测向接收机系统，该系统通过数传电台接收基准站发送的位置差分改正数，实现双频载波相位差分位置解算，得到相对于基准站的高精度厘米级坐标，同时产生测向改正数，实现测量牵引车的航向信息。在挂车部位安装移动站分系统，移动站系统通过数传电台接收基准站发送的位置差分改正数，实现双频载波相位差分位置解算，得到相对于基准站的高精度厘米级坐标。由牵引车的侧向接收机得到牵引车的航向角以及其天线的高精度运动轨迹；由挂车的移动站系统得到其天线的高精度运动轨迹，进而由平面几何知识可以推断出牵引车任一点的运动轨迹。此方法具有测量精确、且不受环境影响的特点，但是其价格昂贵，使用之前必须对不同车型都要进行静态标定，操作复杂，不适用与大范围推广应用。

随着计算机视觉技术的迅速发展，一种基于视觉的汽车列车直线行驶的轨迹测量方法具有对车辆的行驶轨迹快速准确的定位、识别、跟踪、分析和判断等优势。该方法可以有效的解决汽车列车直线行驶位置轨迹的测量问题，为道路通行能力以及汽车列车行驶安全性的深入研究提供可靠的理论基础。

发明内容

所要解决的技术问题：针对以上问题本发明提出一种检测速度较快、精度较高且图像处理实施性强的基于视觉的汽车列车直线行驶位置轨迹测量方法，为汽车列车行驶轨迹的测量提供一种可靠的解决方案。

技术方案：针对以上不足本发明提供了一种基于视觉的汽车列车直线行驶轨迹测量方法，包括如下内容：

1）在牵引车车头左侧和挂车车厢左侧分别安装高清第一摄像机5和第一摄像机6，要求摄像机垂直向下安装，使得摄像机光轴尽可能垂直于地面拍摄车头前下方的图像，该摄像机带补光设备以弥补光线不足。

2）根据营业性货运汽车列车在平坦、干燥的直线路面上行驶时，挂车后轴中心相对于牵引车前轴中心的最大摆动幅度：全挂汽车列车应不大于200mm，半挂列车应不大于100mm，因此，在地面上绘制出两条平行标识线，即第一标识线，第二标识线；将第一标识线和第二标识线分别设为带色彩的标识线；

3）在牵引车的最前方，沿着垂直于标识线方向，在第一标识线和第二标识线起始端画一条短直线，称为“固定线”，用于表示固定位置；