CN102735256A - 一种识别主辅路的车载导航装置及导航方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种识别主辅路的车载导航装置及导航方法，用于车载导航技术领域，包括：GPS接收器接收的GPS位置信号探测当前位置，根据接收到的当前位置信息进行地图匹配，当匹配的候选道路存在主辅路时并前方存在主辅路出入口时，利用车辆倒车后视摄像头进行车辆转弯识别，即开始车辆转弯识别功能，直到自车离开当前主辅路路口至预设阈值解除识别，即判断出是否进出主辅路。本发明根据自车当前的位置及倒车后视提取的图像，可判断自车是否进出主辅路，从而精确的识别出自车在主路还是辅路上，对导航提示的正确性提供了保障，提高了车辆驾驶的安全性。

Description

一种识别主辅路的车载导航装置及导航方法

技术领域

本发明涉及智能交通的车载导航技术领域，尤其涉及一种识别主辅路的车载导航装置及导航方法。

背景技术

城市的发展离不开道路的发展，便捷高效的交通促进了城市经济发展，城市人口、车辆日益增加，对城市交通和运行于城市道路的车辆都提出了更高的要求。自80年代开始，很多大型城市如北京纷纷修建城市快速路，这些道路往往分为主路和辅路。如图1所示，城市主路和辅路的区别在于：一、主路只能机动车行驶，辅路是机动车和非机动车和行人混行；二、对车辆在主辅和辅路的行驶速度要求不同，例如辅路的车速不准超过60公里，主路的车速可以在80公里以上；三、辅路连接了很多路口，可以使车辆离开快速路，而主路只有转向辅路的路口。

但由于快速路出口间距较小，很容易使高峰车流在主辅路进出口造成拥堵，而如果没有精确的定位主辅路的进出口，车辆则很容易被混入主路的车流中错过出口，另外，主路和辅路在外观上并不很大的差异，而主辅路车辆的负载和车速要求却不相同，驾驶人员很容易因为惯性驾驶导致交通事故，因此，需要一种较为精确的车辆导航技术，使行驶车辆可以实时判别当前所处的位置，是否进入或离开主路或辅路。

但是现有技术中，车载导航装置对车辆的定位重点在于如何确定车辆行驶所对应的道路，但对于车辆位置点的定位准确性未给予足够的重视，而只是简单的用垂直匹配方法完成匹配点的确定，即通过轨迹点作匹配道路的垂足，以垂足作为车辆位置的匹配点，这种情况造成了无法有效校正车载导航在沿道路方向的误差，以误差在最佳的情况下甚至也要达到10m，这种不准确性导致在主路或辅路行驶的车辆无法准确的进行道路行驶的正确引导。

发明内容

本发明实施例的目的是针对主辅路的特点，而提出一种识别主辅路的导航装置及导航方法，使得在行驶过程中可以提示驾驶人员自车是否进入主辅路，而使驾驶人员可以根据提示进行正确的驾驶，提高了车辆驾驶的安全性。

为了达到上述发明目的，本发明实施例提出的一种识别主辅路的车载导航装置，所述装置包括：地图数据存储单元、程序数据存储单元、地图显示单元、GPS接收器、语音输出装置、语音数据存储单元、CPU单元，其中，所述地图数据存储单元、程序数据存储单元、地图显示单元、GPS接收器、语音输出装置、语音数据存储单元分别与CPU单元双向连接，所述装置还包括车辆倒车后视摄像头，与CPU单元进行双向连接，其中，

地图数据存储单元存储有导航电子地图数据，其中，所述导航电子地图数据包括道路的形态属性、连接关系及方向，所述道路属性包括主辅或辅路；

程序数据存储单元用于存储导航用程序，包括主导航程序段，地图显示程序段和路径计算程序段、语音引导程序段及目的地检索程序段，还包括GPS位置匹配程序段，所述GPS位置匹配程序段包括普通匹配程序段和主辅路匹配程序段；

其中，所述主辅路位置匹配程序段根据GPS接收器接收到的当前位置信息进行地图匹配，当匹配的候选路存在主辅路时，在自车距离前方主辅路路口达到预设阈值时，启动所述车辆倒车后视摄像头获取自车行驶方向线和车道线，启动车辆转弯识别功能进行拐弯识别直到自车离开当前主辅路路口至预设阈值，并根据获取的图像中提取的自车行驶方向线和车道线形成的夹角判断车辆是否拐弯，当车辆拐弯时又根据车辆当前所处道路位置确定自车是否进入主路或辅路。

优选地，所述识别主辅路的车载导航装置还包括GPRS通信单元，用来实时加载主辅路上的实时路况信息，当主辅路匹配程序段正确识别出主辅路，显示前方路况的拥堵情况。

为了实现前述发明目的，本发明实施例还提供了一种识别主辅路的车载导航方法，所述导航方法包括以下步骤：

CPU单元根据GPS接收器接收的GPS位置信号探测当前位置，并读取地图数据中与当前位置相对应的地图数据，由地图显示单元显示于当前位置相对应的地图，由位置匹配程序段根据GPS接收器接收到的当前位置信息进行地图匹配，并根据道路属性看匹配的候选道路是否存在主辅路；

根据道路的连接关系进行判断匹配的道路前方是否存在主辅路出入口时，若存在，从自车距离前方主辅路路口达到预设阈值时，利用车辆倒车后视摄像头进行车辆转弯识别，直到自车离开当前主辅路路口至预设阈值解除识别，即判断进出主辅路。

优选地，所述车辆转弯识别功能包括以下步骤：根据倒车后视摄像头获取到的倒车后视图像提取出道路车道线，并计算车道线和自车行驶方向形成的夹角，根据夹角的变化来判断车辆是否拐弯以及拐弯的方向，如自车和车道线的夹角平行，则自车直行；如自车和车道线的夹角相交，则自车转弯。

优选地，所述判断进出主辅路时，如果自车在主路上，识别出车辆向右转弯，说明进入辅路；如果自车在辅路上，识别出车辆向左转弯，说明进入主路。

与现有技术相比，本发明实施例的可识别主辅路的导航装置及方法，根据自车当前的位置及倒车后视提取的图像，可判断自车是否进出主辅路，从而精确的识别出自车在主路还是辅路上，解决了导航中“我在哪里”的问题，对语音提示、路径计算及动态交通信息的提示的正确性提供了保障，提高了车辆驾驶的安全性。

附图说明

通过下面结合附图对其示例性实施例进行的描述，本发明上述特征和优点将会变得更加清楚和容易理解。

图1为本发明中涉及主辅路的路标示意图；

图2为本发明实施例识别主辅路的车载导航装置组成示意图；

图3为本发明实施例转弯识别车辆进入主路的示意图；

图4为本发明实施例转弯识别车辆进入辅路的示意图；

图5为本发明实施例识别主辅路的车载导航方法的流程图；

图6为本发明实施例识别车辆转弯的方法流程图；

图7、8、9分别为根据车辆车道线和车辆行驶方向的夹角的变化角度判断车辆直行、左转和右转的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图2所示，本发明实施例提供了一种识别主辅路的车载导航装置，所述装置包括：地图数据存储单元、程序数据存储单元、地图显示单元、GPS接收器、语音输出装置、语音数据存储单元、CPU单元，其中，所述地图数据存储单元、程序数据存储单元、地图显示单元、GPS接收器、语音输出装置、语音数据存储单元分别与CPU单元双向连接，

另外，所述装置还包括车辆倒车后视摄像头，与CPU单元进行双向连接，其中，

地图数据存储单元存储有导航电子地图数据，其中，所述导航电子地图数据包括道路的形态属性、连接关系及方向，所述道路形态属性包括该条路是否为主辅或辅路的属性，电子地图中还包括标示某路口数据的道路属性；

程序数据存储单元用于存储导航用程序，包括主导航程序段，地图显示程序段和路径计算程序段、语音引导程序段及目的地检索程序段，还包括GPS位置匹配程序段，所述GPS位置匹配程序段包括普通匹配程序段和主辅路匹配程序段；

其中，所述主辅路匹配程序段根据GPS接收器接收到的当前位置信息进行车辆在电子地图的定位匹配，看匹配的候选路是否存在主辅路，即根据GPS接收器接收到的位置信息或轨迹信息与电子地图数据中的基于地图的位置(路径)进行匹配来确定当前车辆所在的道路，当确定所行驶的道路时，再根据该道路的属性确定该条道路是主路还是辅路，且同时根据电子地图中道路的连接关系判定主辅路路口的位置，并判断车辆当前离主辅路路口的位置。

GPS接收器继续接收车辆当前位置信息，并不断进行车辆定位，判断当前车辆与前方或后方路口的距离是否达到或小于预设阈值（比如前方20米）。

如图3所示，在自车距离前方主辅路路口达到或小于预设阈值时，开始启动倒车后视摄像头，进行道路拐弯识别：即获取自车行驶方向线和车道线，直到自车离开当前主辅路路口的距离大于预设阈值，根据获取的图像中提取的车道线和自车行驶方向形成的夹角来判断车辆是否拐弯，当确定车辆进行拐弯时，根据车辆当前所处的道路和拐弯方向确定自车是否进入主路或辅路。

通常情况下，车辆初次启动行驶时，主辅路匹配程序段开始进行主辅路识别，因为车辆在启动时，首先行驶在普通道路上，由于普通道路只能转向辅路，不能直接转入主路，所以当普通道路转弯时，根据道路的连接关系可以判断转入的道路为辅路，在辅路继续行驶，在主路的入口处，如果车辆左转，即进入主路，整个过程，主辅路匹配程序段可以精确识别进出主辅路，提供正确的匹配道路。

如图4所示，当车辆进入主路后，GPS接收器仍然不断获取当前位置信息，主辅路匹配程序段继续运行，在自车距离前方主辅路路口达到或小于预设阈值时，开始启动倒车后视摄像头，进行道路拐弯识别，即获取自车行驶方向线和车道线，直到自车离开当前主辅路路口的距离大于预设阈值，根据获取的图像中提取的车道线和自车行驶方向形成的夹角来判断车辆是否拐弯，如果根据车辆拐弯识别功能识别出车辆正在右转弯，说明车辆正准备进入辅路。

优选地，所述识别主辅路的车载导航装置还包括GPRS通信单元，用来实时加载主辅路上的实时路况信息，通过所述GPRS通信单元，可以结合主辅路匹配程序段的识别结果，可以给用户正确的前方道路拥堵情况信息。

通过以上车载导航装置，可以在初步定位车辆行驶的道路的基础上，较为精确的判断当前车辆所行驶的道路位置，克服了现有技术对车辆位置定位不准确的问题，有利于提高后续车载导航在道路定位，检索和道路引导时的精确度。

为了实现前述发明目的，如图5所示，本发明实施例还提供了一种识别主辅路的车载导航方法，所述方法包括以下步骤：

CPU单元根据GPS接收器接收的GPS位置信号探测当前位置，并读取电子地图数据存储单元中与当前位置相对应的地图数据，并由地图显示单元显示于当前位置相对应的地图，根据GPS接收器接收到的当前位置信息进行地图匹配，匹配的候选道路存在主辅路；

根据道路的连接关系进行判断，看匹配的道路前方是否存在主辅路出入口，当存在主辅路出入口时，从自车距离前方主辅路路口达到预设阈值（比如前方20米）时，利用车辆倒车后视摄像头进行车辆转弯识别，即开始车辆转弯识别功能，直到自车离开当前主辅路路口至预设阈值解除识别，即判断进出主辅路（例如自车已经离开出入口20米，结束车辆转弯识别功能）。

如图6所示，车辆转弯识别功能包括如下步骤：根据倒车后视摄像头获取到的倒车后视图像提取出道路车道线，并计算车道线和自车行驶方向形成的夹角，根据夹角的变化来判断车辆是否拐弯以及拐弯的方向，如自车和车道线的夹角平行，则自车直行；如自车和车道线的夹角相交，则自车转弯。

如图7、8、9为示出了车辆后视摄像头拍摄的道路车道线，根据车辆车道线和车辆行驶方向的夹角的变化角度，可以识别出车辆直行、左转或者右转的示意图。

当车辆拐弯时，又根据自车当前所在的道路，车辆转弯的方向，以及地图中道路的连接关系，确定自车是否进入主路或辅路；

当自车进入主路或辅路时，语音模块根据语音数据存储的语音提示内容，通过语音输出端进行语音提示。

判断进出主辅路时，如果自车在主路上，识别出车辆向右转弯，说明进入辅路；如果自车在辅路上，识别出车辆向左转弯，说明进入主路。

本发明实施例的目的是针对城市快速路的特点，而提出一种识别主辅路的车载导航装置及方法，根据自车当前的位置及倒车后视提取的图像，可判断自车是否进出主辅路，从而精确的识别出自车在主路还是辅路上，解决了导航中“我在哪里”的问题，对语音提示、路径计算及动态交通信息的提示的正确性提供了保障，提高了车辆驾驶的安全性。

本发明所属领域的一般技术人员可以理解，本发明以上实施例仅为本发明的优选实施例之一，为篇幅限制，这里不能逐一列举所有实施方式，任何可以体现本发明权利要求技术方案的实施，都在本发明的保护范围内。

需要注意的是，以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，在本发明的上述指导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形落在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种识别主辅路的车载导航装置，所述装置包括：地图数据存储单元、程序数据存储单元、地图显示单元、GPS接收器、语音输出装置、语音数据存储单元、CPU单元，其中，所述地图数据存储单元、程序数据存储单元、地图显示单元、GPS接收器、语音输出装置、语音数据存储单元分别与CPU单元双向连接，其特征在于，所述装置还包括车辆倒车后视摄像头，与CPU单元进行双向连接，其中，

地图数据存储单元存储有导航电子地图数据，其中，所述导航电子地图数据包括道路的形态属性、道路和道路的连接关系及道路的形状点和方向，所述道路的形态属性包括主辅或辅路；

程序数据存储单元用于存储导航用程序，包括主导航程序段，地图显示程序段和路径计算程序段、语音引导程序段及目的地检索程序段，还包括GPS位置匹配程序段，所述GPS位置匹配程序段包括普通匹配程序段和主辅路匹配程序段；

其中，所述主辅路匹配程序段根据GPS接收器接收到的当前位置信息进行地图匹配，当匹配的候选路存在主辅路时，在自车距离前方主辅路路口达到预设阈值时，启动所述车辆倒车后视摄像头获取自车行驶方向线和车道线，启动车辆转弯识别功能进行拐弯识别直到自车离开当前主辅路路口至预设阈值，并根据获取的图像中提取的自车行驶方向线和车道线形成的夹角判断车辆是否拐弯，当车辆拐弯时又根据车辆当前所处道路位置确定自车是否进入主路或辅路。

2.根据权利要求1所述的识别主辅路的车载导航装置，其特征在于，所述识别主辅路的车载导航装置还包括GPRS通信单元，用来实时加载主辅路上的实时路况信息，当主辅路匹配程序段正确识别出主辅路，显示前方路况的拥堵情况。

3.一种识别主辅路的车载导航方法，其特征在于，所述导航方法包括以下步骤：

CPU单元根据GPS接收器接收的GPS位置信号探测当前位置，并读取地图数据中与当前位置相对应的地图数据，由地图显示单元显示于当前位置相对应的地图，由位置匹配程序段对GPS接收器接收到的当前位置信息进行地图匹配，并根据道路属性判断匹配的候选道路是否存在主辅路；

根据道路的连接关系进行判断，匹配的道路前方是否存在主辅路出入口，如果存在，从自车距离前方主辅路路口达到预设阈值时，利用车辆倒车后视摄像头进行车辆转弯识别，直到自车离开当前主辅路路口至预设阈值解除识别，即判断进出主辅路。

4.根据权利要求3所述的识别主辅路的导航方法，其特征在于，所述车辆转弯识别功能包括以下步骤：根据倒车后视摄像头获取到的倒车后视图像提取出道路车道线，并计算车道线和自车行驶方向形成的夹角，根据夹角的变化来判断车辆是否拐弯以及拐弯的方向，如自车和车道线的夹角平行，则自车直行；如自车和车道线的夹角相交，则自车开始转弯。

5.根据权利要求3所述的识别主辅路的导航方法，其特征在于，所述判断进出主辅路时，如果自车在主路上，识别出车辆向右转弯，说明进入辅路；如果自车在辅路上，识别出车辆向左转弯，说明进入主路。

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