[发明专利]一种基于双目视觉的车辆导航控制系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种基于双目视觉的车辆导航控制系统，包括惯导系统、动力系统和视觉导航系统，所述惯导系统包含编码器、陀螺仪，所述动力系统包含电机、驱动器、运动控制器，所述视觉导航系统包括双目相机及图像处理单元，所述动力系统的驱动方式为差速驱动，即前轮为两个驱动轮，后轮为两个万向轮。本发明可有效解决市场上的视觉导航设备对使用环境的苛刻要求，无需复杂的磁条铺路，仅需用软件规划运行路径，即可控制运行，具有蔽障、蔽障后回到原始路径等功能，且对障碍物判断精准，适用范围广，通用性强。

技术领域

本发明涉及车辆导航控制领域，尤其涉及车辆的视觉导航控制领域。

背景技术

现有车辆导航控制技术有采用地面铺设磁条引导控制系统沿磁条路径运行，也有采用雷达技术的控制系统。地面铺设磁条形式对使用现场环境要求较高，铺设磁条费时且价格较高，不便于更换场景使用，雷达对检测目标形态要求较高，且检测盲区较大，而雷达产品价格较高，且对规避障碍物行为效果不佳。

视觉导航技术可以一定程度上可以克服磁导航、无线电或卫星导航的缺陷，已广泛用于自动巡检、物流自动配送、自动驾驶等相关领域，在高精度导航中得到了广泛应用。但现有的视觉导航技术通常是以累积的方式求解当前位置坐标，势必会引入累积误差，因此对累积误差有效消除与补偿就成了视觉导航中一个重要而必要的技术手段。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种基于双目视觉的导航系统，及一种采用视线法与路缘跟踪相结合的导航控制方法，以克服传统导航设备对使用环境的苛刻要求，

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于双目视觉的车辆导航控制系统，包括惯导系统、动力系统和视觉导航系统，所述惯导系统包含编码器、陀螺仪，所述动力系统包含电机、驱动器、运动控制器，所述视觉导航系统包括双目相机及图像处理单元，所述动力系统的驱动方式为差速驱动，即前轮为两个驱动轮，后轮为两个万向轮。

一种上述车辆导航控制系统的导航控制方法，包括以下步骤：

S1，通过惯导系统生成带有控制信息的可行走的路径，根据人为配置的路径关键点，生成一条最优路径，其中路径中的每个点都要包含控制信息，所述控制信息包括：在世界坐标系下的位置(x,y,z)、该点的路径曲率、路径方向；

S2，双目相机通过提取两帧连续左右图像的特征，进行立体匹配，解算出两帧图像的位姿，然后转换到世界坐标中，并利用编码器与陀螺仪实时纠正和补偿视觉里程计的误差，得到比较的位置和欧拉角；

S3，视觉导航系统将车辆3维空间中的运动映射为2维平面内的运动，并进一步通过视线控制法，或路缘跟踪控制法，或视线控制法与路缘跟踪控制法相结合的方法控制车辆的行进。

进一步的，步骤S3中所述视线控制法包括，结合当前位置的航向角与当前速度，根据车辆在2维平面内的运动模型，计算出车辆的角速度，从而分别得到两个前轮的线速度，以保证车辆到达下一个目标点，不仅位置到达，航向角亦达到，从而保证车辆能沿规划的线路行走。

进一步的，步骤S3中所述路缘跟踪控制法包括，通过深度学习的方法检测出路与非路的交接处，然后利用霍夫变换方法提取出直线的路边缘，通过计算图像中侧向偏差与方向偏差，判断出车辆与路缘的方向关系，然后用模糊控制方法调整车辆方向，使小车辆沿着路缘行走，并利用路径方向矫正车辆的方向角，从控制车辆沿路行驶。

更进一步的，步骤S3中所述视线控制法与路缘跟踪控制法相结合的控制方法具体为，当车需要躲避障碍物或者曲线行走时，使用视线法进行控制；当规划的路径为直行线路，且找到可以跟踪、并符合行走方向的路缘时，跟随路缘行走。