专利名称：电动汽车充换电站车辆导引终端装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车辆导引终端装置，具体涉及一种基于RFID技术和视觉识别技术的电动汽车充换电站车辆导弓I终端装置。
背景技术：
作为一种可以取代传统动力汽车的新兴能源运载工具，电动汽车的发展越来越受到政府和企业的重视，在该领域投入的人力、物力和财力也越来越大，引领汽车行业走向了新的发展方向。在电动汽车的实际应用中，为方便使用而主要采取换电为主的方式，电动汽车进入到充换电站后需要自行行驶到换电位上由机械手进行动力电池的更换工作，如何实现车辆在充换电站内自动导航、如何使车辆准确地停靠在换电位置上已成为急待解决的问题。 在本领域中，申请号为2010105^873. 1的发明专利公开了一种电动汽车充电预定与导航系统，其实现了车辆从道路到充换电站的GPS导航，但缺少充换电站内行驶路线的导引和车辆在充换电位上精确停车位置的导引，无法确保车辆在站内的行驶安全、效率和秩序，无法指挥车辆精确到达充换电位置。申请号为200710156863. 8的发明专利公布了一种基于射频识别标签和视觉的自动导引系统及其方法，它采用工业控制计算机用于图像处理及路径规划，其设备结构复杂，设备体积过大，不适于应用到电动汽车充换电站的导引系统中， 无法满足本行业对导引系统的要求。在实际应用中，换电站控制中心也需要对站内电动车辆进行实时监控与统一管理，仅靠工作人员监督或摄像头监控无法做到及时、全面的管理，并需要耗费大量的人力与物力，不仅增加了运营成本，也会降低工作效率，不符合整个行业的发展规划。目前，现有的电动汽车导引系统及其终端装置主要存在以下问题1)采用电子指示牌的方式不仅增加了生产成本，也无法单独地为每一辆车辆的行驶提供指示，无法使车辆正确行驶到指定的充换电位。2)无法实现充电汽车在停车位上的精确停车问题，一般换电时要求车辆与换电机械手之间的角度不超过15°，对车辆的停放位置有严格要求。3)站内所使用的摄像头监控方法无法详细地统计各个车辆的实时状态，无法实现站内车辆的实时定位监控问题。
发明内容
因此，本发明意在解决上述技术问题，而提供了一种基于RFID技术和视觉识别技术实现电动汽车自动导航行驶的电动汽车充换电站车辆导引终端装置。本系统采用图像标识的导航方式和RFID标识的定位方式，提高了定位精度和车辆导引的效率，实现了电动汽车在充电位或换电位上的快速准确停靠，为电动汽车充换电站的稳定运行提供了保障。为实现上述目的，本发明采用下述技术方案一种电动汽车充换电站车辆导引终端装置包括中央控制处理单元，所述中央控制
3处理单元分别与RFID模块、图像采集模块、视频编码模块、车辆数据采集模块、车辆控制模块、显示模块、GPS模块、无线通讯模块、电源模块、存储模块连接；所述终端装置的图像采集模块是基于视觉识别技术，采用Hough变换法提取所采集到的引导线图像信息，并根据提边后的二值图数据在其上拟合出一条相对较好的直线作为车辆运行的标识线，并由中央控制处理单元根据提取后的标识线斜率信息控制和矫正车辆的运行方向。所述中央控制处理单元，采用ARM9作为嵌入式处理器，它通过RS232接口分别与 RFID模块、GPS模块连接。所述图像采集模块与视频编码模块连接，采集的图像经过视频压缩编码后，输出至中央控制处理单元进行图像处理。所述车辆数据采集模块与中央控制处理单元采用CAN总线连接，车辆数据采集模块还通过CAN总线与车辆的电池监控装置、电控监控装置连接。所述车辆控制模块与中央控制处理单元采用CAN总线连接，车辆控制模块通过 CAN总线与车辆的主控监控装置连接。所述无线通讯模块采用串口或USB接口与中央控制处理单元连接，所述无线通讯模块为GPRS或3G移动通信模块。下面首先结合本发明的具体结构和连接关系说明导引系统的工作原理一种电动汽车充换电站车辆导引终端装置包括中央控制处理单元，所述中央控制处理单元分别与RFID模块、图像采集模块、视频编码模块、车辆数据采集模块、车辆控制模块、显示模块、GPS模块、无线通讯模块、电源模块、存储模块连接；所述地面标识包括图像标识线和RFID标识。上述车载终端中，提供RFID导航信息的RFID模块，提供图像导航信息的图像采集模块，提供图像处理功能的视频编码模块，提供车辆运行参数数据的车辆数据采集模块，提供车辆控制功能的车辆控制模块，提供显示功能的显示模块，提供GPS定位信息的GPS模块，提供无线通讯功能的无线通讯模块，提供电源的电源模块，提供数据存储功能的存储模块，中央控制处理单元连接于各功能单元之间。上述中央控制处理单元，采用ARM9作为嵌入式处理器。它通过RS232接口分别与 RFID模块、GPS模块连接。上述图像采集模块与视频编码模块连接，采集的图像经过视频压缩编码后，输出至中央控制处理单元进行图像处理。上述车辆数据采集模块与中央控制处理单元采用CAN总线连接，车辆数据采集模块还通过CAN总线与车辆的电池监控装置、电控监控装置连接。上述车辆控制模块与中央控制处理单元采用CAN总线连接，通过CAN总线与车辆的主控监控装置连接。上述显示模块包括IXD显示器、触摸屏、指示灯中的至少一种以及按键，用于显示中央控制处理单元的输出数据，并提供操作命令输入功能，并且该显示模块通过IO接口、 VGA接口或RS232方式与中央控制处理单元进行通信连接。上述电动汽车充换电站车辆导引系统，RFID模块采集道路标线上的RFID信息，并传送至中央控制处理单元经处理后通过车辆控制模块控制车辆的前进/转向/倒退/停止。上述电动汽车充换电站车辆导引系统，图像采集模块采用CCD数码摄像机，采集道路标线上的图像标识信息，并传送至视频编码模块编码后上传至中央控制处理单元经处理后根据车辆与引导线的角度差数据调整电动汽车的前进角度。上述电动汽车充换电站车辆导弓丨系统，车辆数据采集模块通过CAN总线连接电池监控装置和电控监控装置，采集充电电池的运行参数及车辆的整体运行数据并传送至中央控制处理单元。上述电动汽车充换电站车辆导引系统，车辆控制模块通过CAN总线连接主控监控装置，读取车辆运行参数后传送至中央控制处理单元，并根据中央控制处理单元的指令控制车辆的运行。上述电动汽车充换电站车辆导弓丨系统，显示模块用于显示图像采集模块采集到的图像信息、中央控制处理单元发出的提示信息、输入操作命令及由无线通讯模块所接收到的监控中心发送的路径指示信息。上述电动汽车充换电站车辆导引系统，GPS模块用于接收GPS定位信息并传送至中央控制处理单元。无线通讯模块用于向监控中心发送由中央控制处理单元处理后的采集信息、行驶信息及车辆运行参数，并接收监控中心发送的指令信息、地图信息、路径指示信息。车载终端所采用的图像采集模块基于视觉识别技术，采用Hough变换法提取所采集到的引导线图像信息，根据提边后的二值图数据在其上拟合出一条相对较好的直线作为车辆运行的标识线，由中央控制处理单元根据提取后的标识线斜率信息控制和矫正车辆的运行方向，该算法受噪声点的干扰较小、识别速度快，并且该方法的成本较低、安装方法灵活简便，适于广泛应用在换电站的道路上，以指引电动汽车正确行驶到指定的充电位或换电位。其中Hough变换的识别算法来自于David G.Lowe于2004年在 ((International Journal of Computer Vision〉〉上发表的"Distinctive Image Features from Scale-Invariant Keypoints，，。车载终端所采用的RFID模块基于RFID技术，通过RFID阅读器读取标识线中的 RFID标识，其中包含充电位号信息、弯道标志信息和起停加减速标志信息，传送至中央控制处理单元处理后根据标识信息控制车辆的运行。该方法高可靠性，能够工作在温度-40°C 85°C之间的外部环境中，防水、防冲击、高抗干扰，安装方便简单，能实现高速数据读取，并且检测点也不易遭到破坏，为本发明的创新点之一。本发明的有益效果是1、采用图像标识的导航方式，导引路径设置和变更简单方便，成本低，易维护，提高了系统对图像信息的抗干扰性，具有信号强度高、抗干扰性好、适应环境性强的优点；2、采用RFID标识的定位方式，实现了电动汽车在充电位或换电位上的精确定位
和停靠。3、采用RFID导航和图像识别导航相结合的方式，提高了车辆导引的效率，实现了电动汽车在充电位或换电位上的快速准确停靠，为电动汽车充换电站的稳定运行提供了保障。
图1为本发明的电动汽车充换电站车辆导引终端装置的结构框图；图2为本发明的电动汽车充换电站车辆导引终端装置的数据流向示意5
图1中2.车载终端201.中央控制处理单元，202.无线通讯模块，203.车辆数据采集模块，204.显示模块，205.车辆控制模块，206.图像采集模块，207. RFID模块，208.电源模块，209.存储模块，210. GPS模块，211.视频编码模块；
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步说明。图1中，一种电动汽车充换电站车辆导引车载终端2包括中央控制处理单元201， 所述中央控制处理单元201分别与RFID模块207、图像采集模块206、视频编码模块211、车辆数据采集模块203、车辆控制模块205、显示模块204、GPS模块210、无线通讯模块202、电源模块208、存储模块209连接；所述车载终端2通过无线通讯模块202进行与监控中心通信，所述无线通讯模块202为GPRS或3G移动通信模块。在上述电动汽车充换电站车辆导引终端装置中，RFID模块207与中央控制处理单元201采用RS232接口连接，图像采集206与视频编码模块211连接，视频编码模块2211 与中央控制处理单元201通过RJ45接口连接，车辆数据采集模块203与中央控制处理单元 201采用CAN总线连接，车辆控制模块205与中央控制处理单元201采用CAN总线连接，显示模块204与中央控制处理单元201采用IO总线连接，GPS模块210与中央控制处理单元 201采用RS232接口连接，无线通讯模块202与中央控制处理单元201采用串口或USB接口连接。RFID模块207包括RFID阅读器，通过安装在电动汽车前部的RFID阅读器采集道路标线上的电子标签信息，并传送至中央控制处理单元201经处理后控制车辆的前进/转
向/倒退/停止。图像采集模块206采用CXD摄像机，采集到道路标线上的原始标识图像后传送至视频编码模块211对图像进行图像-路径处理，传送至中央控制处理单元201经处理后根据车辆与引导线的角度差数据调整电动汽车的前进角度。车辆数据采集模块203通过CAN总线连接电池监控装置，采集充电电池的运行数据并传送至中央控制处理单元201。车辆控制模块205通过CAN总线连接主控监控装置，读取车辆运行参数后传送至中央控制处理单元201，并根据中央控制处理单元201的指令控制车辆的运行。显示模块204用于显示图像采集模块206采集到的图像信息、中央控制处理单元 201发出的提示信息、输入操作命令及由无线通讯模块202所接收到的监控中心发送的路径指示信息。GPS模块210用于接收GPS定位信息并传送至中央控制处理单元201。无线通讯模块202用于向监控中心发送由中央控制处理单元201处理后的采集信息、行驶信息及车辆运行参数，并接收由监控中心发送的相关指令信息、路径指示信息。图像采集模块206为CXD摄像机，安装在车辆正前面，通过它读取地面上的图像标识线后传送至视频编码模块211，将标识线图像进行编码处理后传送至中央控制处理单元 201，采用边缘提取方法提取出标识线图像、采用Hough变换法提取标识线图像点集，根据提边后的二值图数据在其上拟合出一条相对较好的直线作为车辆运行的标识线，由中央控制处理单元201根据提取后的标识线斜率信息控制和矫正车辆的运行方向，该算法受噪声点的干扰较小、识别速度快，并且该方法的成本较低、安装方法灵活简便，适于广泛应用在换电站的道路上，以指引电动汽车正确行驶到指定的换电位。RFID模块207基于RFID技术，通过RFID阅读器读取标识线中的RFID标识，其中包含充电工位号方向信息、行驶路线标志信息和加速、减速、转向、停车标志信息，传送至中央控制处理单元201处理，并与电子地图信息相对照，根据路径的存在信息及偏移信息调整车辆的运行；当车辆驶入充电位或换电位后，通过读取地面的RFID信息与图像标识线信息提示驾驶员精确的停靠坐标。该方法高可靠性，能够工作在温度-40°C 85°C之间的外部环境中，防水、防冲击、高抗干扰，安装方便简单，能实现高速数据读取，并且检测点也不易遭到破坏，为本发明的创新点之一。图像标识线为铺设在站内道路上的两条黑白色、平行的连续导引带。RFID标识为射频电子标签，配合图像标识线进行铺设，在行驶路线中关键的转弯处、停车处和其它关键位置安装，其中记录着电动汽车行驶到该位置的控制参数，包括运行速度、方向、转向、行驶路线信息、所能到达的目标信息等。对照图2的示意图，电动汽车充换电站车辆导引终端装置的工作流程如下由RFID模块207采集RFID导引标识信息、由图像采集模块206采集图像导引标识信息后传送至视频编码模块211编码后上传至中央控制处理单元201，由中央控制处理单元201进行处理后通过车辆控制模块205控制车辆的运行，同时以图像形式输出至显示模块204进行显示，GPS模块210采集车辆的GPS定位信息、车辆数据采集模块203采集车辆电池信息后传送至中央控制处理单元201处理后经无线通讯模块209发送到监控中心同时通过显示模块204进行显示，由电源模块208为车载终端提供电力，存储模块209保存采集数据及处理结果和相关命令。到达目标点的RFID点后，车载终端提示到达充电或换电目标点位置，电动汽车开始充电或者换电。尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明并不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的工作原理进行各种形式上的修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种电动汽车充换电站车辆导引终端装置，其特征在于包括中央控制处理单元， 所述中央控制处理单元分别与RFID模块、图像采集模块、视频编码模块、车辆数据采集模块、车辆控制模块、显示模块、GPS模块、无线通讯模块、电源模块、存储模块连接；所述终端装置的图像采集模块是基于视觉识别技术，采用Hough变换法提取所采集到的引导线图像信息，并根据提边后的二值图数据在其上拟合出一条相对较好的直线作为车辆运行的标识线，并由中央控制处理单元根据提取后的标识线斜率信息控制和矫正车辆的运行方向。
2.根据权利要求1所述的电动汽车充换电车辆导引终端装置，其特征在于所述车载终端的中央控制处理单元，采用ARM9作为嵌入式处理器，它通过RS232接口分别与RFID模块、GPS模块连接。
3.根据权利要求1所述的电动汽车充换电车辆导引终端装置，其特征在于所述图像采集模块与视频编码模块连接，采集的图像经过视频压缩编码后，输出至中央控制处理单元进行图像处理。
4.根据权利要求1所述的电动汽车充换电车辆导引终端装置，其特征在于所述车辆数据采集模块与中央控制处理单元采用CAN总线连接，车辆数据采集模块还通过CAN总线与车辆的电池监控装置、电控监控装置连接。
5.根据权利要求1-4所述的电动汽车充换电车辆导引终端装置，其特征在于所述车辆控制模块与中央控制处理单元采用CAN总线连接，车辆控制模块通过CAN总线与车辆的主控监控装置连接。
6.根据权利要求1-6所述的电动汽车充换电车辆导引终端装置，其特征在于所述无线通讯模块采用串口或USB接口与中央控制处理单元连接，所述无线通讯模块为GPRS或3G 移动通信模块。
全文摘要
本发明涉及一种电动汽车充换电站车辆导引终端装置，包括中央控制处理单元，所述中央控制处理单元分别与RFID模块、图像采集模块、视频编码模块、车辆数据采集模块、车辆控制模块、显示模块、GPS模块、无线通讯模块、电源模块、存储模块连接。所述中央控制处理单元，采用ARM9作为嵌入式处理器；所述中央控制处理单元通过RS232接口分别与RFID模块、GPS模块连接，通过串口或USB接口与无线通讯模块连接；所述无线通讯模块为GPRS或3G移动通信模块。本终端装置采用图像标识的导航方式和RFID标识的定位方式，实现了电动汽车在充电位或换电位上的快速准确停靠，为电动汽车充换电站的稳定运行提供了保障。
文档编号H04N7/18GK102508490SQ20111028971
公开日2012年6月20日 申请日期2011年9月28日 优先权日2011年9月28日
发明者何健, 刘斐, 孙刚, 江秀友, 王建基 申请人:山东电力集团公司临沂供电公司