[發明專利]一種多軸電客車自導向方法

在審

• 申請號: 201811382390.8
• 申請日: 2018-11-20
• 公開（公告）號: CN109492599A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 王睿;楊穎;杜求茂;趙青選;陳勇;陳平安;王虎高
• 申請（專利權）人: 中車株洲電力機車有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G05D1/02
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 盧宏;李美麗

本發明公開了一種多軸電客車自導向方法，包括：步驟A.將車輛前后兩側攝像頭捕獲的原始圖像輸入到車載設備并對原始圖像進行預處理，得到預處理后的圖像；步驟B.針對預處理后的圖像，對車輛行駛區域進行局部增強；步驟C.提取出車道線；步驟D.根據攝像頭和車道線的位置確定車輛位置；步驟E.根據車輛行駛約束條件，運用PID控制方法、模糊PID控制方法、預測控制方法、非線性控制方法控制車輛在允許的軌跡內運行。本發明可以提升車輛自導向系統的精確性和冗余性，并綜合運用光學和衛星慣導導航系統實現車輛的車道保持功能及多車輪同步轉向功能，采用電信號傳遞給電控轉向裝置也易于控制車輛。

技術領域

本發明屬于城市交通領域，特別涉及一種多軸電客車自導向方法。

背景技術

因為人口數量增長、人口老齡化的嚴重以及交通擁擠現象嚴重，越來越多的人出行選擇了載客量大，不需要自己駕駛的大型公共交通。因此，大型公共交通越來越成為人們出行的選擇。考慮到BRT載客量小，重載大巴控制較難，有軌電車軌道鋪設成本較高，因此解決這三種車輛目前面臨的問題將是未來城市交通必然的發展方向。由于BRT載客量小，有軌電車鋪設軌道是車輛本身的屬性，較難實現，因此解決重載大巴控制較難的問題將成為了下一階段交通行業最可行的解決方案。

目前，多軸電客車自導向系統分為接觸式和非接觸式兩種，接觸式的導向有路緣石、導軌等方式，非接觸式的導向有光學和電磁兩種方式。

采用導軌的物理導向系統有勞爾系統和龐巴迪導軌系統，天津開發區導軌電車1號線和上海張江有軌電車均采用的勞爾系統。光學導向需要借助圖像處理技術，利用車輛前方攝像頭掃描地面導向標識線，將采集到的圖像數據實時傳輸至車載計算機，車載計算機將這些數據與車輛的速度、偏離值、車輪角度等動態參數一并進行分析處理，然后給轉向系統傳達指令，以控制車輛的行駛方向，使車輛實際運行軌跡與地面導向標識線基本相符。

然而，接觸式自導向系統易出現磨耗，穩定性較差，且需要重新設計道路，成本較高。非接觸式的方法中，電磁方法則存在易受電磁干擾影響等問題，而現階段光學方法主要采用車道線識別技術，即通過車載攝像頭識別路面的專用軌道線，并智能對虛擬軌跡進行跟蹤控制，從而將運行信息傳送至列車“大腦”(中央控制單元)，根據“大腦”的指令，在保證列車實現牽引、制動、轉向等正常動作的同時，能夠精準控制列車行駛在既定“虛擬軌跡”上，實現智能運行。然而此方法受制于由于天氣變化所帶來的光線強弱、光線遮擋問題，光化學污染及地面車道線不夠干凈等也直接影響到光學方法識別車道線，同時，精度高而且穩定性高光學方法要求相機拍攝頻率較高，分辨率高，因此也要求控制器的存儲量足夠大，主控器的運算處理能力足夠強，地面傳輸裝置的數據傳輸能力足夠穩定，因此在現階段面臨難以大規模商品化以及對控制器要求較高等問題。

此外，單一的光學方法在應對突發的換道以及其他偏離預定車道的情況下將難以再回到原車道完成車道線識別功能，因此，此方法的穩定性及魯棒性不高。

發明內容

本發明的目的在于，針對上述現有技術的不足，提供一種多軸電客車自導向方法。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

一種多軸電客車自導向方法，其特點是包括以下步驟：

步驟A.將車輛前后兩側攝像頭捕獲的原始圖像輸入到車載設備并對原始圖像進行預處理，得到預處理后的圖像；

步驟B.針對預處理后的圖像，對車輛行駛區域進行局部增強；

步驟C.提取出車道線；

步驟D.根據攝像頭和車道線的位置確定車輛位置；

步驟E.根據車輛行駛約束條件，運用PID控制方法、模糊PID控制方法、預測控制方法、非線性控制方法控制車輛在允許的軌跡內運行。