[發明專利]一種基于可見光通信和ROS的自動駕駛方法及其駕駛系統

在審

• 申請號: 201810177868.7
• 申請日: 2018-03-05
• 公開（公告）號: CN108563221A
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 吳玉香;陳藝文;關偉鵬;陳藝榮;巫朝政;方良韜
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

1.一種基于可見光通信和ROS的自動駕駛方法，其特征在于，所述的自動駕駛方法包括下列步驟：

S1、對需要傳輸的信息用二進制數表示，把二進制數進行MPPM調制，調制信號控制小車1前后LED陣列的追蹤圖像序列以一定頻率閃爍，與位于小車1附近的小車2進行通信；

S2、小車2上的CMOS圖像傳感器捕獲到小車1的LED陣列發送的圖像信息，捕獲到的圖像信息經過一定的圖像預處理后，對LED陣列進行追蹤定位；

S3、根據LED陣列在圖像上的大小和位置，小車2計算出其與小車1的相對方位，并對LED燈信號進行解調得到傳輸的信息；

S4、ROS子系統的控制器把上述解調得到傳輸的信息規劃到環境感知層，并和其他傳感器所得到的信息進行整合，為ROS子系統提供關于周圍環境的可處理信息。

2.根據權利要求1所述的一種基于可見光通信和ROS的自動駕駛方法，其特征在于，所述的步驟S1包括以下步驟：

S101、對需要傳輸的信息約定為一系列二進制碼；

S102、利用MPPM調制把多個二進制的信息元映射為有M個時隙組成的多個脈沖，組成多脈沖排列PPM；

S103、小車1前后的LED燈陣列的定位圖像序列以一額定頻率閃爍，經過MPPM調制的脈沖調制信號通過功率放大電路控制LED燈陣列的追蹤圖像序列除邊緣LED燈之外的其他燈以不同的頻率閃爍。

3.根據權利要求2所述的一種基于可見光通信和ROS的自動駕駛方法，其特征在于，所述的需要傳輸的信息包括：緊急剎車提醒、汽車加速提示、失控情況、前方紅綠燈情況。

4.根據權利要求1所述的一種基于可見光通信和ROS的自動駕駛方法，其特征在于，所述的步驟S2包括以下步驟：

S201、小車2的CMOS圖像傳感器捕獲到小車1的LED燈陣發送的圖像信息，把圖像轉換為灰度圖，并進行帶通濾波、增強處理，然后利用定位圖像序列定位到信號源的位置；

S202、根據定位到的位置把信號源從背景圖像中剪切出來，并在相鄰幀上利用定位圖像序列輔助繼續剪切與已剪切圖像相一致的區域。

5.根據權利要求1所述的一種基于可見光通信和ROS的自動駕駛方法，其特征在于，所述的步驟S3包括以下步驟：

S301、根據水平角ω，垂直角以及光軸的旋轉角度γ，計算出3×3的旋轉矩陣找出圖像上LED燈的3點坐標，由圖像坐標，旋轉矩陣以及透鏡焦距計算出LED燈與攝像頭相對X,Y,Z坐標，從而得出小車1和小車2的相對方位；

S302、在連續幀上剪切出來的追蹤圖像序列上得到LED陣列的閃爍圖像，對這些圖像進行MPPM解碼，得到傳輸的二進制數據，并轉換回約定信息。

6.根據權利要求5所述的一種基于可見光通信和ROS的自動駕駛方法，其特征在于，所述的矩陣M中各元素的計算公式為：

7.一種基于可見光通信和ROS的自動駕駛系統，其特征在于，所述的自動駕駛系統包括依次連接的圖像采集子系統、ROS子系統和LED陣列發光子系統，所述的圖像采集子系統包括CMOS圖像傳感器以及ROS圖像處理節點，所述的CMOS圖像傳感器采集LED光信號后通過ROS圖像處理節點經圖像預處理、LED跟蹤定位以及脈沖調制解碼后傳遞給所述的ROS子系統；所述的ROS子系統采用主從節點的方式，主節點儲存的信息會同時備份到備用節點，利用共享內存的方法，通過傳遞數據的地址和大小信息來進行通信，并采用組播multicast機制進行數據一對多的傳播，利用Linux Container來管理節點進程，對進程和資源進行隔離并減少性能損耗；所述的LED陣列發光子系統包括LED陣列、ROS發光控制節點以及功率放大電路，其中，ROS發光控制節點根據所述的ROS子系統的控制信號，經功率放大電路后通過LED陣列發出信息。