一种牵引车与挂厢夹角的识别方法与流程

本发明涉及自动驾驶技术领域，具体涉及一种牵引车与挂厢夹角的识别方法。

背景技术：

如今，自动驾驶的浪潮正席卷着蓬勃发展的汽车行业，人们也普遍认为自动驾驶技术或先在商用车领域得到展现。比起乘用车，商用车更大的市场规模更引人注意。

根据据相关公司的研究数据，自动驾驶能够降低大约35%的车辆维修费用、15%的保险费。在未来20年，自动驾驶车辆的市场规模将达到560万亿美元。

从商业模式角度讲，自动驾驶商用车能够大幅度提高运输效率，节省人工成本；从技术角度讲，自动驾驶商用车与乘用车相比，有很多不同之处。感知方面，由于商用车的制动距离，要求感知系统能够识别更远处的障碍物；决策规划方面，要考虑到卡车的变道时间比较长，侧翻阈值较小，制动距离较长；控制方面，商用车质量大，质心高，机械系统延迟较大，这对控制器提出了较高的要求。对于高速公路的主力车型牵引车，由于车头和挂厢之间通过鞍座链接，且实际过程中，很难在鞍座附近安装转角传感器，因此给控制系统建模带来了很大的麻烦。

在现有技术中，专利cn109959352a利用激光点云计算卡车车头和挂车之间夹角的方法及系统，如图1所示，该专利提出了一种利用激光点云计算卡车头和挂车之间夹角的方法和系统，其通过在卡车车头设置激光雷达，实时采集并存储激光雷达扫描得到的点云数据，根据挂车边缘线与激光雷达原点之间的距离范围，自存储的点云数据中筛选出激光雷达扫描挂车边缘线得到的点云，然后将扫描挂车边缘的三维点云投影到xy二维平面得到一束点集，并利用最小二乘原理拟合成直线，最后根据直线的斜率计算得到挂车边缘线与卡车车头中轴线的夹角，进而得到卡车头和挂车之间的夹角。但是该方法首先是基于激光的测量方法，激光雷达价格普遍较高，velodyne64线激光雷达的供应价格高达8万美元，已开发出了相对便宜的32线和16线激光雷达的价格也分别3万美元与8000美元，若要普及应用，成本价格是一大障碍。

在现有技术中，专利cn109900224a基于旋转编码器测量计算卡车车头和挂车夹角的装置方法，如图2所示，该方法公开了一种基于旋转编码器测量计算卡车车头和挂车夹角的装置及方法，通过分别在车头和挂车上安装第一旋转编码器、第二旋转编码器，与旋转轴中心构成线性映射关系，在挂车相对车头发生角度变化时，控制模块通过接收光电检测阵列的输出电平控制取驱动电机进行相应转动，使第一旋转编码器、第二旋转编码器始终实现互相追踪的情况下，实时获得第一、第二旋转编码器的当前角度，从而结合偏差常量计算的得到卡车车头和挂车之间夹角。但是该方法需要在车头和挂车的部分分别安装一个旋转编码器，其安装复杂，且计算过程复杂，其次，挂式卡车在行驶时由于车重较大，其颠簸程度亦较大，从而导致旋转编码器容易松动导致测量精确度持续下降。

针对上述问题，本发明提供一种牵引车与挂厢夹角的识别方法，无需转角传感器就能识别牵引车主车和挂厢之间的角度，来解决自动驾驶控制中的难题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种牵引车与挂厢夹角的识别方法，通过安装在主车上面的摄像头识别挂厢前端特殊参考线标识，计算参考线标识在摄像头图像中角度的变化，从而得到牵引车主车和挂厢的夹角，解决鞍座附近难以安装转交传感器的难题，提升了牵引车自动驾驶控制的模型精度。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种牵引车与挂厢夹角的识别方法，包括牵引车主车和挂厢，在所述牵引车主车上设置相机来识别设置在挂厢前端的参考线标识，计算参考线标识在相机图像中角度的变化，从而得到牵引车主车和挂厢的夹角。

进一步的，所述牵引车主车上的相机以一定的俯仰角向下正对挂厢的前垂面，在所述相机的光轴与挂厢的前垂面的交点处绘制有一条水平的参考线标识，并标定相机，使得当牵引车主车与挂厢夹角为0度时，参考线标识在相机像平面上的水平夹角为0度。

进一步的，计算牵引车主车和挂厢的夹角的方法包括以下步骤：

步骤1）当牵引车主车和挂厢角度为0度时，通过相机识别挂厢参考线标识在图像中的分布情况，以参考线标识夹角在图像中的夹角为0度为准；

步骤2）当牵引车主车左转或右转时，经过图像处理，识别出参考线标识与图像水平轴夹角，即可得到当前时刻牵引车主车与挂厢的夹角。

进一步的，所述相机通过底座固定在牵引车主车的顶部。

进一步的，所述相机通过底座固定在牵引车主车的后垂直面上。

本发明的有益效果是:

1、本发明无需安装转角传感器等复杂的传感器，大大降低了安装难度；

2、单目相机成本低，并且测量方法简单，通过计算机视觉图像的方法测量，精度较高，提高了自动驾驶卡车系统的建模准确度。

附图说明

图1为专利cn109959352a中的流程示意图；

图2为专利cn109900224a中的结构示意图；

图3为本发明的相机与牵引车主车之间的第一种安装方式；

图4为本发明的相机与牵引车主车之间的第二种安装方式；

图5为本发明的牵引车主车和挂厢角度为0度时，通过相机识别挂厢参考线标识在图像中的分布情况；

图6为本发明的牵引车主车左转时，参考线标识在图像中的分布情况；

图7为本发明的牵引车主车右转时，参考线标识在图像中的分布情况。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

一种牵引车与挂厢夹角的识别方法，包括牵引车主车和挂厢，牵引车主车通过鞍座连接挂厢，在所述牵引车主车上设置相机来识别设置在挂厢前端的参考线标识，计算参考线标识在相机图像中角度的变化，从而得到牵引车主车和挂厢的夹角。

所述牵引车主车上的相机以一定的俯仰角向下正对挂厢的前垂面，在所述相机的光轴与挂厢的前垂面的交点处绘制有一条水平的参考线标识，用于相机进行图像识别，并标定相机，使得当牵引车主车与挂厢夹角为0度时，参考线标识在相机像平面上的水平夹角为0度。

计算牵引车主车和挂厢的夹角的方法包括以下步骤：

步骤1）当牵引车主车和挂厢角度为0度时，通过相机识别挂厢参考线标识在图像中的分布情况，如图5所示，以参考线标识夹角在图像中的夹角为0度为准；

步骤2）当牵引车主车左转或右转时，经过图像处理，识别出参考线标识与图像水平轴夹角，即可得到当前时刻牵引车主车与挂厢的夹角，通过opencv的hough变换直线检测方法提取出直线的斜率k，然后通过公式，即可得夹角，该夹角即是牵引车主车与挂厢的夹角，由于反正切函数的阈值是，首先要标定向左或向右转弯直线的斜率的正负值，如果向右转弯直线斜率是正值，向左转弯直线斜率是负值，则通过反正切算出的正值角度是向右转弯时主车与挂厢的角度，负值角度是向左转弯时主车与挂厢的角度，反之亦然。在本实施例中，当牵引车主车左转时，参考线标识在图像中的分布如图6所示，当牵引车主车右转时，参考线标识在图像中的分布如图7所示。

如图3所示，所述相机通过底座固定在牵引车主车的顶部。

如图4所示，所述相机通过底座固定在牵引车主车的后垂直面上。

在实际安装中，图3中的第一种安装方式适用于牵引车主车与挂厢之间的距离较小的牵引车，图4中的第二种安装方式适用于牵引车主车与挂厢之间的距离较大的牵引车。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。