本发明涉及一种车道偏移检测装置及纠偏判定方法，包括承载底座、主检测机构、辅助检测机构及主控系统，承载底座为横断面呈矩形的空心柱状机构，其后端面与车辆车头前端面的车身连接，前端面与车辆保险杠后端面相抵并平行分布，主检测机构、辅助检测机构均与承载底座前端面连接，并分别与主控系统电气连接，主控系统嵌于车辆中控台内，并与车辆的行车电脑系统电气连接。其纠偏判定方法包括设备硬件组装，软件驱动，纠偏判定及数据输出等四个步骤。本发明一方面可有效满足各类车辆运行作业的需要，另一方面检测及预警全面，可从多个角度对车辆运行发生车道偏移时进行全面及时检测并报警，同时对偏移修正量进行精确计算，从而极大的提高了行车安全。
1.一种根据车道偏移检测装置的纠偏判定方法，其特征在于：所述车道偏移检测装置包括承载底座、主检测机构、辅助检测机构及主控系统，其中所述的承载底座为横断面呈矩形的空心柱状机构，其后端面与车辆车头前端面的车身连接，前端面与车辆保险杠后端面相抵并平行分布，所述主检测机构、辅助检测机构均与承载底座前端面连接，且主检测机构、辅助检测机构前端面超出车辆保险杠前端面0—10毫米，其中主检测机构共一个，位于车辆车身前端面中点位置，其轴线与水平面成0°—15°夹角，所述辅助检测机构共两个，以车身轴线对称分布在车头前段面两侧，其轴线与水平面相交并呈0°—60°夹角，所述主检测机构、辅助检测机构间相互并联，并分别与主控系统电气连接，所述主控系统嵌于车辆中控台内，并与车辆的行车电脑系统电气连接，所述的承载底座内部设至少一条布线槽与至少一条无线数据通讯天线，其中无线数据通讯天线与主控系统电气连接，所述主检测机构、辅助检测机构及无线数据通讯天线与主控系统间连接用导线均嵌于布线槽内，且所述布线槽两端设密封堵头，并通过密封堵头构成密闭腔体结构，所述主控系统包括基于IGBT芯片为基础的数据处理模块、基于FPGA芯片的图形加速器、计时电路模块、数据通讯总线模块、报警电路、数据串口通讯模块、无线数据通讯模块、卫星定位模块、数据缓存模块、驱动电路模块、扭矩传感器及角度传感器，所述数据通讯总线模块分别与基于IGBT芯片为基础的数据处理模块、基于FPGA芯片的图形加速器、计时电路模块、报警电路、数据串口通讯模块、无线数据通讯模块、卫星定位模块、数据缓存模块、驱动电路模块电气连接，所述驱动电路模块分别与扭矩传感器、角度传感器、主检测机构、辅助检测机构电气连接，其中所述角度传感器若干，分别与方向盘传动轴、车前轮球头铰链连接，所述扭矩传感器若干，分别与车前轮球头铰链、转向助力系统连接，所述的主检测机构、辅助检测机构均包括承载台、监控摄像头、激光测距装置、毫米波测距雷达及转台机构，所述承载台后端面通过转台机构与承载底座前端铰接，所述监控摄像头嵌于承载台前端面并与承载台同轴分布，所述激光测距装置、毫米波测距雷达均至少两个，环绕承载台轴线均布且激光测距装置、毫米波测距雷达光轴与监控摄像头轴线平行分布，且激光测距装置、毫米波测距雷达间相互间隔分布，所述监控摄像头、激光测距装置、毫米波测距雷达及转台机构均与主控系统电气连接，且各激光测距装置、毫米波测距雷达间相互并联，所述的激光测距装置、毫米波测距雷达以监控摄像头对称分布，所述的转台机构为步进电机驱动的二维转台、三维转台中的任意一种，且转台机构与承载底座前端面间通过驱动导轨滑动连接，且驱动导轨与主控系统电气连接；
S1，设备硬件组装，首先将承载底座、主检测机构、辅助检测机构及主控系统与车辆进行装配，并调节主检测机构光轴与水平面呈0°—15°夹角，且焦点位于车辆保险杠后方；辅助检测机构光轴与水平面呈0°—60°夹角，且焦点位于车身外侧并距车身外侧至少10厘米；
S2，软件驱动，完成S1步骤后，在主控系统的基于IGBT芯片为基础的数据处理模块中录入图像识别软件系统及硬件驱动软件系统，由主控系统为主检测机构、辅助检测机构、扭矩传感器、角度传感器、转台机构及车辆行车电脑电路分别寻址地址；
S3，纠偏判定，完成S2步骤后，在车辆正常运行状态下，由主控系统分别驱动承载底座、主检测机构、辅助检测机构运行，由承载底座调整主检测机构、辅助检测机构的工作位置，然后通过主控系统的扭矩传感器、角度传感器对车辆运行时是否发生转向操作进行识别判定；由主检测机构和辅助检测机构的监控摄像头对当前车辆车头正前方及两侧障碍物及路面状况进行视频采集，最后，一方面通过测距，对当前车辆与正前方就车辆两侧障碍物间间距进行测距，防止碰撞事故发生同时通过连续对车辆两侧障碍物与车辆的两侧相对位置变比判断车辆是否发生偏移，即当测量后两侧障碍物与车辆两侧间间距维持恒定，则车辆未发生偏移；当车辆两侧障碍物与车辆两侧间间距逐渐增大或逐渐减小，则车辆发生偏移，增大量或减小量即为车辆修正纠偏量，另一方面通过辅助检测机构监控摄像头对路面上的行车车道标识、路沿标识进行视频采集，并在视频采集同时，利用S2步骤的图像识别软件系统对行车车道标识、路沿标识进行识别，然后利用激光测距装置、毫米波测距雷达对行车车道标识、路沿标识与当前车辆两侧间间距进行检测，即当测量后两侧行车车道标识、路沿标识与车辆两侧间间距维持恒定，则车辆未发生偏移；当车辆两侧行车车道标识、路沿标识与车辆两侧间间距逐渐增大或逐渐减小，则车辆发生偏移，增大量或减小量即为车辆修正纠偏量；
S4，数据输出，通过S3步骤，检测到车辆发生偏移时，则通过主控系统对发生偏移状态的视频信息、偏移测距信息及修正信息进行处理后，再通过车辆行车电脑系统输出并报警，提醒驾驶人员进行偏移修正。
2.根据权利要求1所述的一种根据车道偏移检测装置的纠偏判定方法，其特征在于：所述的S3中，障碍物为道路上运行车辆、路障、路沿、隔离带、行人中的任意一种或任意几种。
一种车道偏移检测装置及纠偏判定方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种车道偏移检测装置及方法，属行车监控技术领域。
背景技术
[0002] 在驾驶车辆活动中，由于车辆机械结构因素、自然因素、路面状况因素及驾驶人员因素等原因，车辆往往在驾驶人员不觉察情况下发生车道偏移情况，在影响各车道车辆运行通畅性的同时，也极易因车辆发生偏移不能及时修正而导致车辆之间及车辆与路障、行人、隔离带间发生碰撞，从而严重影响了行车安全，针对这一问题，当前虽然也开发了种类繁多的车道偏移检测报警设备，但在使用中发现，当前的车道偏移报警系统往往均采样的单一检测点进行车辆运行参数检测，因此数据检测全面性及检测精度均相对较差，难以有效满足复杂路况下车辆运行监控作业的需要。
[0003] 针对这一现状，迫切需要开发一种全新的车辆运行车道偏移检测系统及相应的检测预警方法，以满足实际使用的需要。
发明内容
[0004] 本发明目的就在于克服上述不足，提供一种车道偏移检测装置及方法, 通用性好，可有效满足各类车辆运行作业的需要，另一方面检测及预警全面，可从多个角度对车辆运行发生车道偏移时进行全面及时检测并报警，同时对偏移修正量进行精确计算。
[0005] 为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：
[0006] 一种车道偏移检测装置，包括承载底座、主检测机构、辅助检测机构及主控系统，其中承载底座为横断面呈矩形的空心柱状机构，其后端面与车辆车头前端面的车身连接，前端面与车辆保险杠后端面相抵并平行分布，主检测机构、辅助检测机构均与承载底座前端面连接，且主检测机构、辅助检测机构前端面超出车辆保险杠前端面0—10毫米，其中主检测机构共一个，位于车辆车身前端面中点位置，其轴线与水平面成0°—15°夹角，辅助检测机构共两个，以车身轴线对称分布在车头前段面两侧，其轴线与水平面相交并呈0°—60°夹角，主检测机构、辅助检测机构间相互并联，并分别与主控系统电气连接，主控系统嵌于车辆中控台内，并与车辆的行车电脑系统电气连接。
[0007] 进一步的，所述的承载底座内部设至少一条布线槽与至少一条无线数据通讯天线，其中无线数据通讯天线与主控系统电气连接，所述主检测机构、辅助检测机构及无线数据通讯天线与主控系统间连接用导线均嵌于布线槽内，且所布线槽两端设密封堵头，并通过密封堵头构成密闭腔体结构。
[0008] 进一步的，所述主控系统包括基于IGBT芯片为基础的数据处理模块、基于FPGA芯片的图形加速器、计时电路模块、数据通讯总线模块、报警电路、数据串口通讯模块、无线数据通讯模块、卫星定位模块、数据缓存模块、驱动电路模块、扭矩传感器及角度传感器，所述数据通讯总线模块分别与基于IGBT芯片为基础的数据处理模块、基于FPGA芯片的图形加速器、计时电路模块、报警电路、数据串口通讯模块、无线数据通讯模块、卫星定位模块、数据缓存模块、驱动电路模块电气连接，所述驱动电路模块另分别与扭矩传感器、角度传感器、主检测机构、辅助检测机构电气连接，其中所述角度传感器若干，分别方向盘传动轴、车前轮球头铰链连接，所述扭矩传感器若干，分别与车前轮球头铰链、转向助力系统连接。
[0009] 进一步的，所述的主检测机构、辅助检测机构均包括承载台、监控摄像头、激光测距装置、毫米波测距雷达及转台机构，所述承载台后端面通过转台机构与承载底座前端铰接，所述监控摄像头嵌于承载台前端面并与承载台同轴分布，所述激光测距装置、毫米波测距雷达均至少两个，环绕承载台轴线均布且激光测距装置、毫米波测距雷达光轴与监控摄像头轴线平行分布，且激光测距装置、毫米波测距雷达间相互间隔分布，所述监控摄像头、激光测距装置、毫米波测距雷达及转台机构均与主控系统电气连接，且各激光测距装置、毫米波测距雷达间相互并联。
[0010] 进一步的，所述的激光测距装置、毫米波测距雷达以监控摄像头对称分布。
[0011] 进一步的，所述的转台机构为步进电机驱动的二维转台、三维转台中的任意一种，且转台机构与承载底座前端面间通过驱动导轨滑动连接，且驱动导轨与主控系统电气连接。
[0012] 一种车道偏移检测装置的纠偏判定方法，包括以下步骤：
[0013] S1，设备硬件组装，首先将构成本发明的承载底座、主检测机构、辅助检测机构及主控系统与车辆进行装配，并调节主检测机构光轴与水平面呈0°—15°夹角，且焦点位于车辆保险杠后方；辅助检测机构光轴与水平面呈0°—60°夹角，且焦点位于车身外侧并距车身外侧至少10厘米；
[0014] S2，软件驱动，完成S1步骤后，在主控系统的基于IGBT芯片为基础的数据处理模块中录入图像识别软件系统及硬件驱动软件系统，由主控系统分别为主检测机构、辅助检测机构、扭矩传感器、角度传感器、转台机构及车辆行车电脑电路分别通讯寻址地址；
[0015] S3，纠偏判定，完成S2步骤后，在车辆正常运行状态下，由主控系统分别驱动承载底座、主检测机构、辅助检测机构运行，由承载底座调整主检测机构、辅助检测机构的工作位置，然后通过主控系统的扭矩传感器、角度传感器对车辆运行时是否发生转向操作进行识别判定；由主检测机构和辅助检测机构的监控摄像头对当前车辆车头正前方及两侧障碍物及路面状况进行视频采集，最后，一方面通过测距，对当前车辆与正前方就车辆两侧障碍物间间距进行测距，防止碰撞事故发生同时通过连续对车辆两侧障碍物与车辆的两侧相对位置变比判断车辆是否发生偏移，即当测量后两侧障碍物与车辆两侧间间距维持恒定，则车辆未发生偏移；当车辆两侧障碍物与车辆两侧间间距逐渐增大或逐渐减小，则车辆发生偏移，增大量或减小量即为车辆修正纠偏量，另一方面通过辅助检测机构监控摄像头对路面上的行车车道标识、路沿标识进行视频采集，并在视频采集同时，利用S2步骤的图像识别软件系统对行车车道标识、路沿标识进行识别，然后利用激光测距装置、毫米波测距雷达对行车车道标识、路沿标识于当前车辆两侧间间距进行检测，即当测量后两侧行车车道标识、路沿标识与车辆两侧间间距维持恒定，则车辆未发生偏移；当车辆两侧行车车道标识、路沿标识与车辆两侧间间距逐渐增大或逐渐减小，则车辆发生偏移，增大量或减小量即为车辆修正纠偏量；
[0016] S4，数据输出，通过S3步骤，检测到车辆发生偏移时，则通过主控系统对发生偏移状态的视频信息、偏移测距信息及修正信息进行处理后，再通过车辆行车电脑系统输出并报警，提醒驾驶人员进行偏移修正。
[0017] 进一步的，所述的S3中，障碍物为道路上运行车辆、路障、路沿、隔离带、行人中的任意一种或任意几种。
[0018] 本发明一方面系统构成简单，通用性好，可有效满足各类车辆运行作业的需要，另一方面检测及预警全面，可从多个角度对车辆运行发生车道偏移时进行全面及时检测并报警，同时对偏移修正量进行精确计算。
附图说明
[0019] 图1为本发明结构示意图；
[0020] 图2为主控系统结构示意图；
[0021] 图3为本发明纠偏判定方法流程示意图。
具体实施方式
[0022] 如图1和2所示，一种车道偏移检测装置，包括承载底座1、主检测机构2、辅助检测机构3及主控系统4，其中承载底座1为横断面呈矩形的空心柱状机构，其后端面与车辆车头前端面的车身5连接，前端面与车辆保险杠6后端面相抵并平行分布，主检测机构2、辅助检测机构3均与承载底座1前端面连接，且主检测机构2、辅助检测机构3前端面超出车辆保险杠6前端面0—10毫米，其中主检测机构2共一个，位于车辆车身前端面中点位置，其轴线与水平面成0°—15°夹角，辅助检测机构3共两个，以车身轴线对称分布在车头前段面两侧，其轴线与水平面相交并呈0°—60°夹角，主检测机构2、辅助检测机构3间相互并联，并分别与主控系统4电气连接，主控系统4嵌于车辆中控台内，并与车辆的行车电脑系统电气连接。
[0023] 其中，所述的承载底座1内部设至少一条布线槽7与至少一条无线数据通讯天线8，其中无线数据通讯天线8与主控系统4电气连接，所述主检测机构2、辅助检测机构3及无线数据通讯天线8与主控系统4间连接用导线均嵌于布线槽7内，且所布线槽7两端设密封堵头9，并通过密封堵头9构成密闭腔体结构。
[0024] 重点说明的，所述的主控系统4包括基于IGBT芯片为基础的数据处理模块、基于FPGA芯片的图形加速器、计时电路模块、数据通讯总线模块、报警电路、数据串口通讯模块、无线数据通讯模块、卫星定位模块、数据缓存模块、驱动电路模块、扭矩传感器及角度传感器，所述数据通讯总线模块分别与基于IGBT芯片为基础的数据处理模块、基于FPGA芯片的图形加速器、计时电路模块、报警电路、数据串口通讯模块、无线数据通讯模块、卫星定位模块、数据缓存模块、驱动电路模块电气连接，所述驱动电路模块另分别与扭矩传感器、角度传感器、主检测机构、辅助检测机构电气连接，其中所述角度传感器若干，分别方向盘传动轴、车前轮球头铰链连接，所述扭矩传感器若干，分别与车前轮球头铰链、转向助力系统连接。
[0025] 值得注意的，所述的主检测机构2、辅助检测机构3均包括承载台101、监控摄像头102、激光测距装置103、毫米波测距雷达104及转台机构105，所述承载台101后端面通过转台机构105与承载底座1前端铰接，所述监控摄像头102嵌于承载台101前端面并与承载台
101同轴分布，所述激光测距装置103、毫米波测距雷达104均至少两个，环绕承载台101轴线均布且激光测距装置103、毫米波测距雷达104光轴与监控摄像头102轴线平行分布，且激光测距装置103、毫米波测距雷达104间相互间隔分布，所述监控摄像头102、激光测距装置
103、毫米波测距雷达104及转台机构105均与主控系统4电气连接，且各激光测距装置103、毫米波测距雷达104间相互并联。
[0026] 进一步优化的，所述的激光测距装置103、毫米波测距雷达104以监控摄像头102对称分布，所述的转台机构105为步进电机驱动的二维转台、三维转台中的任意一种，且转台机构105与承载底座1前端面间通过驱动导轨106滑动连接，且驱动导轨106与主控系统4电气连接。
[0027] 如图3所示，一种车道偏移检测装置的纠偏判定方法，包括以下步骤：
[0028] S1，设备硬件组装，首先将构成本发明的承载底座、主检测机构、辅助检测机构及主控系统与车辆进行装配，并调节主检测机构光轴与水平面呈0°—15°夹角，且焦点位于车辆保险杠后方；辅助检测机构光轴与水平面呈0°—60°夹角，且焦点位于车身外侧并距车身外侧至少10厘米；
[0029] S2，软件驱动，完成S1步骤后，在主控系统的基于IGBT芯片为基础的数据处理模块中录入图像识别软件系统及硬件驱动软件系统，由主控系统分别为主检测机构、辅助检测机构、扭矩传感器、角度传感器、转台机构及车辆行车电脑电路分别通讯寻址地址；
[0030] S3，纠偏判定，完成S2步骤后，在车辆正常运行状态下，由主控系统分别驱动承载底座、主检测机构、辅助检测机构运行，由承载底座调整主检测机构、辅助检测机构的工作位置，然后通过主控系统的扭矩传感器、角度传感器对车辆运行时是否发生转向操作进行识别判定，并在未检测到发生转向操作基础上，一方面由主检测机构和辅助检测机构的激光测距装置、毫米波测距雷达对当前车辆车头正前方及两侧障碍物间的间距进行检测；另一方面由主检测机构和辅助检测机构的监控摄像头对当前车辆车头正前方及两侧障碍物及路面状况进行视频采集，最后，一方面通过测距，对当前车辆与正前方就车辆两侧障碍物间间距进行测距，防止碰撞事故发生同时通过连续对车辆两侧障碍物与车辆的两侧相对位置变比判断车辆是否发生偏移，即当测量后两侧障碍物与车辆两侧间间距维持恒定，则车辆未发生偏移；当车辆两侧障碍物与车辆两侧间间距逐渐增大或逐渐减小，则车辆发生偏移，增大量或减小量即为车辆修正纠偏量，另一方面通过辅助检测机构监控摄像头对路面上的行车车道标识、路沿标识进行视频采集，并在视频采集同时，利用S2步骤的图像识别软件系统对行车车道标识、路沿标识进行识别，然后利用激光测距装置、毫米波测距雷达对行车车道标识、路沿标识于当前车辆两侧间间距进行检测，即当测量后两侧行车车道标识、路沿标识与车辆两侧间间距维持恒定，则车辆未发生偏移；当车辆两侧行车车道标识、路沿标识与车辆两侧间间距逐渐增大或逐渐减小，则车辆发生偏移，增大量或减小量即为车辆修正纠偏量；
[0031] S4，数据输出，通过S3步骤，检测到车辆发生偏移时，则通过主控系统对发生偏移状态的视频信息、偏移测距信息及修正信息进行处理后，再通过车辆行车电脑系统输出并报警，提醒驾驶人员进行偏移修正。
[0032] 本实施例中，所述的S3中，障碍物为道路上运行车辆、路障、路沿、隔离带、行人中的任意一种或任意几种。
[0033] 此外，本发明在运行过程中，当车辆处于转弯、变更车道操作时，通过主控系统的扭矩传感器、角度传感器对车辆转向角度、力矩进行检测，初步判断车辆转向方向和转向角度，同时利用本发明的主检测机构、辅助检测机构对车辆与路面障碍物及与两侧障碍物进行执行检测同步检测，对当前转弯状态下车辆与障碍物间间距进行检测预警，同时对车辆车身转向偏移量与初步判断车辆转向方向和转向角度合成的理论车辆转向偏移量进行比对，并当比对结果一致时则车辆无偏移现象发生，当比对结果不一致时，说明车辆在转向中存在侧滑、甩尾等严重影响车辆运行安全的车道偏移情况发生。
[0034] 基于上述,本发明一方面系统构成简单，通用性好，可有效满足各类车辆运行作业的需要，另一方面检测及预警全面，可从多个角度对车辆运行发生车道偏移时进行全面及时检测并报警，同时对偏移修正量进行精确计算，从而极大的提高了行车安全。
[0035] 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
