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专利号: 2022104841208
申请人: 辽宁科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 教育;密码术;显示;广告;印鉴
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种教练车驾驶辅助练习方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:根据场地进行系统初始设置;

步骤2:在场地图像上建立坐标系,自动生成场地关键点和练习路线的驾驶辅助练习信息;

步骤3:从场地图像中获取教练车的初始位置;

步骤4:动态跟踪运动的教练车,确定教练车的车身中心坐标和后轴中心坐标信息;

步骤5:根据教练车运动方向和练习路线切线方向自动生成偏离角度的驾驶辅助练习信息;

步骤6:根据场地关键点、练习路线和偏离角度生成教练车的驾驶辅助提示信息,并进行语音提示;

步骤7:判断是否切换练习项目的场地,如果是则转到步骤1,否则转到步骤4。

2.根据权利要求1所述的一种教练车驾驶辅助练习方法,其特征在于,所述步骤1的系统初始设置,步骤如下:步骤1‑1:根据对应的场地调用场地摄像头;

步骤1‑2:根据触摸显示屏显示的场地图像调整摄像头的方向和焦距;

步骤1‑3:根据实际驾驶的教练车选择教练车的模板图像,从数据库中读取教练车的模板图像数据。

3.根据权利要求1所述的一种教练车驾驶辅助练习方法,其特征在于,所述步骤2的生成场地关键点和练习路线,步骤如下:步骤2‑1:读取摄像头采集的场地图像;

步骤2‑2:根据场地标线矫正图像的畸变,获得矫正后的场地图像;

步骤2‑3:在矫正后的场地图像上标定坐标系原点的位置,并在原点处建立坐标系,将原点与坐标系显示在触摸显示屏上;

步骤2‑4:根据教练车参数、场地参数在坐标系中生成关键点坐标,将关键点显示在触摸显示屏上;

步骤2‑5:根据教练车参数、场地参数和关键点坐标在坐标系中生成练习路线,将练习路线显示在触摸显示屏上。

4.根据权利要求1所述的一种教练车驾驶辅助练习方法,其特征在于,所述步骤2‑3的坐标系原点包括:科目二有多个练习项目的场地,每个场地的坐标系原点是不同的;

倒车入库场地的坐标系原点为车库入口的中心点,侧方停车场地的坐标系原点为侧方库的右边拐角点,曲线行驶场地的坐标系原点为两个弯道斜街处的中间点,直角转弯场地的坐标系原点为直角方向两行车道中心线的交点,坡道定点场地的坐标系原点为桩杆线与右边缘线的交点。

5.根据权利要求1所述的一种教练车驾驶辅助练习方法,其特征在于,所述步骤2‑4的生成关键点坐标的过程如下:从数据库中读取教练车和场地的参数,教练车的参数包括车身长度Vl、车身宽度Vw、车身轴距L、车身轴宽W、车辆方向最大转弯角β,倒车入库场地的参数有车库深度Rh、车库宽度Rw、行车道宽Rx、控制线距离Rk,侧方停车场地的参数有车位长度Pl、车位宽度Pw、行车道宽Px,曲线行驶场地的参数有弯道半径Tr,直角转弯场地的参数有行车道宽Qx、行车道长Ql,坡道定点场地的参数有定点坡长Sl;

根据教练车和场地的参数计算教练车后轴中心的转弯半径R,如下:科目二有多个练习项目的场地,在坐标系中生成的每个场地关键点坐标是不同的,并且在降低教练车压线风险的原则上确定关键点坐标与场地标线之间的最优距离;

倒车入库场地的关键点有AV(xV1,yV1)、BV(xV2,yV2)、CV(xV3,yV3)、DV(xV4,yV4)、EV(xV5,yV5)和FV(xV6,yV6),AV(xV1,yV1)定义为左侧入库起始点和左侧出库结束点,BV(xV2,yV2)定义为左测入库方向盘左打满点和左测出库方向盘回正点,CV(xV3,yV3)定义为右测入库方向盘右打满点和右测出库方向盘回正点,DV(xV4,yV4)定义为右侧入库起始点和右侧出库结束点,EV(xV5,yV5)定义为入库方向盘回正点、左测出库方向盘左打满点和右测出库方向盘右打满点,FV(xV6,yV6)定义为入库结束点和出库起始点;

根据教练车和场地的参数生成倒车入库场地的关键点坐标,计算公式如下:侧方停车场地的关键点有AP(xP1,yP1)、BP(xP2,yP2)、CP(xP3,yP3)、DP(xP4,yP4)和EP(xP5,yP5),AP(xP1,yP1)定义为入侧方位结束点和出侧方位起始点,BP(xP2,yP2)定义为入侧方位方向盘左打满点和出侧方位方向盘回正点,CP(xP3,yP3)定义为入侧方位方向盘回正点和出侧方位方向盘右打满点,DP(xP4,yP4)定义为入侧方位方向盘右打满点和出侧方位方向盘回正点,EP(xP5,yP5)定义为入侧方位起始点和出侧方位结束点;

根据教练车和场地的参数生成侧方停车场地的关键点坐标,计算公式如下:曲线行驶场地的关键点有AT(xT1,yT1)、BT(xT2,yT2)和O(0,0),AT(xT1,yT1)定义为入弯道起始点和方向盘左打点,BT(xT2,yT2)定义为出弯道结束点,O(0,0)定义为方向盘切换右打点;

根据教练车和场地的参数生成曲线行驶场地的关键点坐标,计算公式如下:直角转弯场地的关键点有AQ(xQ1,yQ1)、BQ(xQ2,yQ2)、CQ(xQ3,yQ3)和DQ(xQ4,yQ4),AQ(xQ1,yQ1)定义为入直角起始点,BQ(xQ2,yQ2)定义为入直角方向盘左打满点,CQ(xQ3,yQ3)定义为出直角方向盘回正点,DQ(xQ4,yQ4)定义为出直角结束点;

根据教练车和场地的参数生成直角转弯场地的关键点坐标,计算公式如下:(xQ2,yQ2)=(‑R,0)

(xQ3,yQ3)=(0,R)

半坡定点场地的关键点有AS(xS1,yS1)和BS(xS2,yS2),AS(xS1,yS1)定义为入半坡起始点,BS(xS2,yS2)定义为定点停车点;

根据教练车和场地的参数生成半坡定点场地的关键点坐标,计算公式如下:

6.根据权利要求1所述的一种教练车驾驶辅助练习方法,其特征在于,所述步骤2‑5的生成练习路线的过程如下:科目二有多个练习项目的场地,在坐标系中生成的每个场地练习路线是不同的,并且在降低教练车压线风险的原则上确定练习路线与场地标线之间的最优距离;

倒车入库场地的左侧是以AV‑BV‑EV‑FV为练习路线,倒车入库场地的右侧是以DV‑CV‑EV‑FV为练习路线;

根据教练车参数、场地参数和关键点坐标生成倒车入库场地的练习路线,倒车入库场地的练习路线上一点(x,y)按照下面的分段函数计算,如下:侧方停车场地是以EP‑DP‑CP‑BP‑AP为练习路线;

根据教练车参数、场地参数和关键点坐标生成侧方停车场地的练习路线,侧方停车场地的练习路线上一点(x,y)按照下面的分段函数计算,如下:曲线行驶场地是以AT‑O‑BT为练习路线;

根据教练车参数、场地参数和关键点坐标生成曲线行驶场地的练习路线,曲线行驶场地的练习路线上一点(x,y)按照下面的分段函数计算,如下:直角转弯场地是以AQ‑BQ‑CQ‑DQ为练习路线;

根据教练车参数、场地参数和关键点坐标生成直角转弯场地的练习路线,直角转弯场地的练习路线上一点(x,y)按照下面的分段函数计算,如下:坡道定点场地是以AS‑BS为练习路线;

根据教练车参数、场地参数和关键点坐标生成坡道定点场地的练习路线,坡道定点场地的练习路线上一点(x,y)按照下面的分段函数计算,如下:y=yS1,xS1≤x≤xS2

7.根据权利要求1所述的一种教练车驾驶辅助练习方法,其特征在于,所述步骤4的动态跟踪教练车过程如下:调用DSST目标跟踪模型,输入摄像头采集的场地图像和教练车的初始跟踪框位置,在坐标系中获得教练车的新跟踪框位置;

更新初始跟踪框位置,重复上述的过程,实现动态跟踪教练车。

针对教练车跟踪框中的图像调用轮廓检测算法,提取教练车的最外侧轮廓,根据外侧轮廓确定教练车的可倾斜跟踪框,依据可倾斜跟踪框在坐标系中的位置信息确定教练车的车身中心坐标和后轴中心坐标;

可倾斜跟踪框完全贴合教练车的外轮廓,确定的教练车位置更为准确。

8.根据权利要求1所述的一种教练车驾驶辅助练习方法,其特征在于,所示步骤5的生成偏离角度过程如下:根据当前帧场地图像中的车身中心坐标和上一帧场地图像中的车身中心坐标,生成教练车的运动方向角度α1,计算公式如下:(xt1,yt1)为当前帧场地图像中教练车的车身中心坐标,(xt1‑1,yt1‑1)为上一帧场地图像中教练车的车身中心坐标;

根据当前帧场地图像中的后轴中心坐标和上一帧场地图像中的后轴中心坐标,生成教练车的运动方向角度α2,如下:(xt2,yt2)为当前帧场地图像中教练车的后轴中心坐标,(xt2‑1,yt2‑1)为上一帧场地图像中教练车的后轴中心坐标;

科目二有多个练习项目的场地,在坐标系中生成的每个场地练习路线切线方向角度是不同的;

生成倒车入库场地的练习路线切线方向角度αV,计算公式如下:生成侧方停车场地的练习路线切线方向角度αP,计算公式如下:生成曲线行驶场地的练习路线切线方向角度αT,计算公式如下:生成直角转弯场地的练习路线切线方向角度αQ,计算公式如下:生成坡道定点场地的练习路线切线方向角度αS,计算公式如下:αS=0°,xS1≤xt1≤xS2

科目二有多个练习项目的场地,在坐标系中每个场地的教练车运动方向偏离练习路线切线方向的角度是不同的;

倒车入库场地的偏离角度为α=a2‑αV,侧方停车场地的偏离角度为α=a2‑αP,曲线行驶场地的偏离角度为α=a1‑αT,直角转弯场地的偏离角度为α=a2‑αQ,坡道定点场地的偏离角度为α=a1‑αS;

对偏离角度的象限进行调整,如下:

9.根据权利要求1所述的一种教练车驾驶辅助练习方法,其特征在于,所述步骤6的语音提示过程如下:科目二有多个练习项目的场地,当学员驾驶教练车经过各个场地的关键点坐标位置时语音提示是不同的,系统根据步骤2‑4中多个场地的关键点定义进行语音提示,用于辅助学员对驾驶过程中起始、结束、方向盘操作的关键点的练习;

偏离角度反应了教练车运动方向偏离练习路线切线方向的程度,用于辅助学员驾驶练习最优路线,根据偏离角度语音提示学员驾驶的教练车是否偏离练习路线;

并且,当偏离角度α大于设定正角度时且正向行驶时提示向右微打方向盘,当偏离角度α大于设定正角度时且倒向行驶时提示向左微打方向盘,当偏离角度α小于设定负角度且正向行驶时提示向左微打方向盘,当偏离角度α小于设定负角度且倒向行驶时提示向右微打方向盘。

10.一种教练车驾驶辅助练习装置,包括以下模块:

摄像头模块,由多个摄像头组成,用于实现实时采集多个练习项目的场地图像,并具有WIFI数据传输、变焦倍数可调、云台方向可调功能;

显示模块,由触摸显示屏组成,用于实时显示窗口布局、场地图像、教练车、跟踪框和驾驶辅助练习信息;

练习信息生成模块,用于生成场地坐标系、场地关键点和练习路线的驾驶辅助练习信息;

目标跟踪模块,包含特征匹配模型、目标跟踪模型和轮廓检测模型,用于动态跟踪教练车、生成可倾斜跟踪框和确定教练车实时位置信息;

练习信息提示模块,用于生成偏离角度的驾驶辅助练习信息,并根据场地关键点和偏离角度语音提示教练车操作的信息;

数据库模块,用于保存教练车驾驶辅助练习方法的程序、数据和参数;

嵌入式模块,用于教练车驾驶辅助练习装置的驱动和运行教练车驾驶辅助练习方法的程序;

嵌入式模块与显示模块触摸显示屏相连,嵌入式模块与摄像头模块的摄像头通过WIFI无线连接;

嵌入式模块运行练习信息生成模块,实现场地坐标系、场地关键点和练习路线的自动生成;

嵌入式模块运行跟踪模块实现教练车的动态跟踪、跟踪框的实时生成和教练车位置信息的实时更新;

嵌入式模块运行练习信息提示模块,完成偏离角度的自动生成,语音提示教练车操作的信息;

嵌入式模块运行数据库模块,实现对教练车驾驶辅助练习的程序、数据和参数的保存;

嵌入式模块为跟踪模块、练习信息生成模块和练习信息提示模块提供运算能力。