[發明專利]一種基于GPS的汽車定位控制系統

在審

• 申請號: 201710081190.8
• 申請日: 2017-02-15
• 公開（公告）號: CN106896374A
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發明（設計）人: 安紅恩;彭俊;賈愛芹;粱志禮;李亦軒
• 申請（專利權）人: 黃河交通學院
• 主分類號: G01S19/13
• 分類號: G01S19/13;G01S19/16;G05B19/042
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司11401
• 代理人: 楊采良

1.一種基于GPS的汽車定位控制系統，其特征在于，所述基于GPS的汽車定位控制系統包括車載終端和單片機控制器；所述車載終端通過信號連接單片機控制器；

所述車載終端前端面從左到右依次通過螺栓固定有攝像頭和聲音傳感器；所述攝像頭用于采集車輛的圖像信號；所述聲音傳感器用于采集車輛的音頻信號；所述攝像頭將一個圖片每一個像素的顏色由其相鄰的n*n個像素的平均值來替代；將一個3*3的點陣，設帶平滑的像素為f(i,j),平滑后為g(i,j)，那么：

f(i-1,j-1) f(i-1,j) f(i-1,j+1)；

f(i,j-1) f(i,j) f(i,j+1)；

f(i+1,j-1) f(i+1,j) f(i+1,j+1)；

g(i,j)＝(f(i-1,j-1)+f(i-1,j)+f(i-1,j+1)+f(i,j-1)+f(i,j)+f(i,j+1)+f(i+1,j-1)+f(i+1,j)+f(i+1,j+1))/9；

所述攝像頭圖像的濾波處理包括：

卷積濾波原理是y(n1,n2)＝∑∑x(m1,m2)h(n1-m1,n2-m2)，兩個求和符號的范圍分別是m1:0～N m2:0～N；其中x(m1,m2)為輸入圖像信號,h(n1-m1,n2-m2)為濾波系統對單位采樣序列δ(n1,n2)的響應；圖像中的噪聲頻譜位于空間頻率較高的區域，空間域低通濾波用于平滑噪聲；低通濾波的h(n1,n2)的3*3陣列如下：

$h(n1,n2)=\begin{array}{ccc}1/9& 1/9& 1/9\\ 1/9& 1/9& 1/9\\ 1/9& 1/9& 1/9\end{array}$

$h(n1,n2)=\begin{array}{ccc}1/10& 1/10& 1/10\\ 1/10& 2/10& 1/10\\ 1/10& 1/10& 1/10\end{array}$

$h(n1,n2)=\begin{array}{ccc}1/16& 1/8& 1/16\\ 1/8& 1/4& 1/8\\ 1/16& 1/8& 1/16\end{array}$

采用5*5陣列低通濾波h(n1,n2)如下：

$h(n1,n2)=\begin{array}{ccccc}1/35& 1/35& 1/35& 1/35& 1/35\\ 1/35& 2/35& 2/35& 2/35& 1/35\\ 1/35& 2/35& 3/35& 2/35& 1/35\\ 1/35& 2/35& 2/35& 2/35& 1/35\\ 1/35& 1/35& 1/35& 1/35& 1/35\end{array};$

空域高通濾波是對圖像的低頻分量進行擬制，讓圖像的高頻分量無損耗或者低損耗的通過；空域高通濾波常用的h(n1,n2)的如下:

$h(n1,n2)=\begin{array}{ccc}0& -1& 0\\ -1& 5& -1\\ 0& -1& 0\end{array}$

$h(n1,n2)=\begin{array}{ccc}-1& -1& -1\\ -1& 9& -1\\ -1& -1& -1\end{array}$

$h(n1,n2)=\begin{array}{ccc}1& -2& 1\\ -2& 5& -2\\ 0& -2& 1\end{array};$

所述車載終端的內腔底部固定有主機箱；所述單片機控制器分別與數據存儲器、數據處理器和無線射頻收發器電性連接；所述無線射頻收發器用于接收和發射無線信號；

所述單片機控制器的輸入端分別與GPS衛星數據采集處理器、圖像采集處理器、音頻采集處理器和電源控制器的輸出端電性連接；所述圖像采集處理器用于接收并處理攝像頭采集的車輛圖像信號；所述音頻采集處理器用于接收并處理聲音傳感器采集的車輛音頻信號；

所述圖像采集處理器對重建后的圖像按照顏色信息進行分割，得到多個目標區域塊，具體操作如下：

(1)從灰度拉伸后的圖像中隨機選擇一個像素，記為x，選取以該像素x為中心的一個窗口；

(2)計算該像素x的均值漂移向量m_h(x)：

$m_h\left(x\right)=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{x}_{i}g\left(\right|\left|\frac{x-x_i}{h}\right|{|}^2)}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{n}g\left(\right|\left|\frac{x-x_i}{h}\right|{|}^2)};$

其中x_i是以像素x為中心的窗口中的像素點，k(x)為單位高斯核函數，表示求導，h是核函數k(x)的顏色帶寬；n是以像素x為中心的窗口中的像素點的總數；

(3)設定誤差閾值ε＝0.1，判斷|m_h(x)-x|＜ε是否成立，若成立，則x即為收斂點z，執行步驟(4)；否則，更新x＝m_h(x)，返回步驟(2)重新迭代；

(4)依次求出超分辨重建后的圖像中的每個像素點的局部收斂點z_i，i＝1,2,…,n；

(5)將具有相同收斂點的像素點z_i歸為同一類，即劃為一個分割區域，得到分割后的圖像；

所述GPS衛星數據采集處理器的混合圖像表示為：

$\left\{\begin{array}{c}{S}_1\left(t\right)={\mathrm{\α}}_1{F}_1\left(t\right)+(1-{\mathrm{\α}}_1)x\left(t\right)\\ S_2\left(t\right)={\mathrm{\α}}_2{F}_2\left(t\right)+(1-{\mathrm{\α}}_2)S_1\left(t\right)\\ \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ S_n\left(t\right)={\mathrm{\α}}_n{F}_n\left(t\right)+(1-{\mathrm{\α}}_n)S_{n-1}\left(t\right)\end{array}\right.;$

即：

S_n＝α_nF_n+β_nα_n-1F_n-1+…+β_nβ_n-1…β_n-iα_n-iF_n-i

+…+β_nβ_n-1…β₂β₁G′；

其中β_i＝1-α_i,i＝1,2,…,n，選定參數μ′和初值α₁，根據α_i+1＝μ′α_i(1-α_i)產生一個混沌序列{α_i|0＜α_i＜1,i＝1,2,…n}，作為迭代時的參數序列，在這里選取的參數μ′和初值α₁要不同于產生水印時的參數μ(t)和初值x(1)；

所述單片機控制器的輸出端分別與車輛電路控制器、車輛油路控制器和濾波器的輸入端電性連接；所述單片機控制器根據數據處理器反饋的信號，用于對車輛電路控制器和車輛油路控制器輸入相應的信號；所述車輛電路控制器和車輛油路控制器分別用于對車輛電路系統和車輛油路系統控制；

所述GPS衛星數據采集處理器的輸入端與GPS衛星的輸出端連接；所述攝像頭的輸出端與圖像采集處理器的輸入端電性連接；所述聲音傳感器的輸出端與音頻采集處理器的輸入端電性連接；所述無線射頻收發器通過GPRS網絡與外部設備連接；所述電源控制器的輸入端分別與外部電源和內部電源的輸出端電性連接；

所述車載終端的后端面設置有安裝接口；

所述車輛電路控制器的輸出端與車輛電路系統的輸入端電性連接；

所述車輛油路控制器的輸出端與車輛油路系統的輸入端電性連接；

所述外部設備為手機、電腦具有網絡連接功能的電子產品；所述外部設備用于通過GPRS網絡直接控制單片機控制器，且實時查看車輛的位置狀態。