[发明专利]一种车辆路径跟随误差视觉测量优化方法

说明书

本发明涉及一种车辆路径跟随误差视觉测量优化方法。先通过车辆牵引点单目相机单目间接测量系统获取车辆跟随点相对于车辆牵引点行驶路径的侧向偏移距离y；再通过车辆牵引点单目相机及跟随点单目相机的双目直接测量系统，获取车辆跟随点相对于车辆牵引点行驶路径的侧向偏移距离y_DC；最后进行基于无轨卡尔曼滤波的双系统融合算法，对单目间接测量系统输出的车辆跟随点相对于车辆牵引点行驶路径的侧向偏移距离y进行修正。本发明能够在更大的测量范围内获取更准确的车辆尾部侧向偏移距离测量值，此测量值可作为后轴主动转向系统控制器输入，以提高长轴距车辆的通过性。

技术领域

本发明涉及车辆控制领域，尤其涉及一种车辆路径跟随误差视觉测量优化方法。

背景技术

长轴距车辆或列车，如公交巴士、商用车、重型车及拖挂车辆等，车辆质心较高，车身长度较长，因而其可操控性以及低速通过性较差。在低速转弯工况下，此类车辆尾部相对于车辆前部会产生相对于转弯半径内侧的侧向偏移距离。车身长度越长，转弯半径越小，该侧向偏移距离越大，车辆相应的通过性也越差。为了提高此类车辆的低速安全性能，一些后轴主动转向系统的应用可以使得整个车辆更好地跟随驾驶员的期望行驶路径。车辆尾部相对于车辆前部的侧向偏移距离是衡量此类系统表现的重要指标，此参数很难通过传感系统测量直接获得，通常需要依据车辆航向角以及横摆角速度等状态观测，通过车辆运动学模型估算而得。

部分视觉系统可以根据路面特征通过直接测量方法或间接测量方法得出车辆尾部侧向偏移距离。间接测量方法，可依据单目相机测量车辆牵引点的速度、侧偏角以及横摆角速度，利用牵引点位置移位寄存器以及车辆几何参数，推算出车辆跟随点的路径，从而获得车辆尾部侧向偏移距离。此方法测量范围不受侧向偏移距离限制，但精度易受横摆角速度积分累积误差的影响。直接测量方法，可依据牵引点相机与跟随点相机行驶路径的特征匹配，直接确定二者之间的侧向偏移距离。此方法精度较高，但测量范围易受两相机视野重合范围的影响。对于基于惯性传感器(陀螺仪)的计算方法，在光滑路面，纵向以及侧向坡道存在的工况下车辆尾部路径跟随测量误差较大。

准确地测量此类车辆尾部相对于车辆前部的侧向偏移距离对于后轴主动转向系统的应用具有十分重要的意义。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供一种车辆路径跟随误差视觉测量优化方法，其利用传感器融合技术，将两种基于视觉传感的车辆尾部侧向偏移距离的测量方法相结合，对车辆跟随点相对于车辆牵引点行驶路径的侧向偏移距离进行实时测量，能够在更大的测量范围内获取更准确的车辆尾部侧向偏移距离测量值，此测量值可作为后轴主动转向系统控制器输入，以提高长轴距车辆的通过性。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括如下步骤：

①通过车辆牵引点单目相机单目间接测量系统获取车辆跟随点相对于车辆牵引点行驶路径的侧向偏移距离y；

②通过车辆牵引点单目相机及跟随点单目相机的双目直接测量系统，获取车辆跟随点相对于车辆牵引点行驶路径的侧向偏移距离y_DC；

③进行基于无轨卡尔曼滤波的双系统融合算法，对单目间接测量系统输出的车辆跟随点相对于车辆牵引点行驶路径的侧向偏移距离y进行修正。

利用信息融合技术，将单目间接测量系统和双目直接测量系统的测量方法相结合，再通过基于无轨卡尔曼滤波的双系统融合算法对测量结果进行修正，能够在更大的测量范围内获取更准确的车辆尾部侧向偏移距离测量值，此测量值可作为后轴主动转向系统控制器输入，以提高长轴距车辆的通过性。

作为优选，所述的步骤①包括如下步骤：

(11)对牵引点单目相机所获取图像进行预处理，接着进行FAST特征点提取，再生成SURF特征描述向量，然后利用FLANN特征匹配库对相邻两帧所提取的SURF特征描述向量进行特征匹配，利用RANSAC选取正确匹配样本，计算 Homography矩阵；