Система определения фактических параметров проезжей части
SYSTEM FOR DETERMINATION OF THE ACTUAL PARAMETERS OF A CARRIAGEWAY

Изобретение относится к области управления дорожным движением и предназначено для распознавания дорожной разметки, формирования виртуальной дорожной сцены при отсутствии достоверно распознаваемой дорожной разметки и информирования водителя о сходе с полосы движения. Основной функцией информирования является предоставление водителю транспортного средства дополнительной информации, необходимой для повышения безопасности передвижения, а также для повышения комфорта и снижения утомляемости водителя.
Известна система оценки динамики транспортного средства относительно неподвижных объектов (US 2010017128 A1). Датчик обнаружения неподвижного объекта выбирают из группы, состоящей из радиолокационных устройств, лидарных (LIDAR) устройств, камер и систем наблюдения. Данная система не предназначена для анализа дорожной разметки или формирования виртуальной дорожной разметки.
Известен способ обнаружения однозначного пути движения транспортного средства (US 8332134 B2), включающий генерирование потока данных, соответствующего трехмерному сканированию целевой области, окружающей транспортное средство, из лидарной системы транспортного средства; оценка текущего местоположения транспортного средства с использованием потока данных, соответствующего трехмерному сканированию целевой области, окружающей транспортное средство; корреляция потока данных, соответствующего трехмерному сканированию целевой области, окружающей транспортное средство, с предустановленными (ранее собранными) данными об исследуемом ландшафте. Действенность данного способа снижается при неблагоприятных погодных условиях и особенно при возникновении временных препятствий, например, при ремонте проезжей части или прилежащих территорий.
В качестве прототипа выбрана система (RU 165235 U1), содержащая модуль визуального представления дорожной сцены, первый и второй модули селекции сигналов изменения направления движения транспортного средства, модуль представления текущего положения транспортного средства, модуль определения величины сигнала коррекции положения транспортного средства, модуль идентификации текущих участков разметки дорожной сцены, модуль памяти, модуль фиксации границ текущих участков дорожной сцены, и модуль интеграции выходных сигналов. Данная система позволяет повысить надежность системы путем идентификации положения транспортного средства относительно линий разметки дорожной сцены и предупреждения водителя о кризисных ситуациях. Модуль визуального представления дорожной сцены включает две камеры и два детектора изображения дорожной разметки. Данная система также малоэффективна при неблагоприятных погодных условиях или при некачественной или поврежденной дорожной разметке.
Задача, решаемая изобретением - повышение безопасности движения транспортных средств; повышение комфорта и снижения утомляемости водителя. Достигаемый технический результат - формирование виртуальной дорожной сцены при отсутствии достоверно распознаваемой дорожной разметки, в частности, определение границ проезжей части, в случае отсутствия или повреждения дорожной разметки, обнаружение и акцентирование внимание водителя на малоразмерных препятствиях на пути движения, в частности на отрицательных препятствиях.
Указанная задача решается системой определения фактических параметров проезжей части, устанавливаемая на транспортном средстве, содержащей модуль визуального представления разметки края проезжей части (модуль визуального представления дорожной сцены), модуль приема и обработки данных (функционал первого и второго модулей селекции сигналов изменения направления движения транспортного средства, модуля идентификации текущих участков разметки дорожной сцены, модуля фиксации границ текущих участков дорожной сцены, модуля интеграции выходных сигналов) модуль информирования водителя о сходе с полосы движения, в которую, согласно предложению, введен модуль определения фактических параметров проезжей части, выполненный на основе лидара, при этом модуль приема и обработки данных выполнен с возможностью вычислений как на основе данных с каждого из модулей визуального представления разметки края проезжей части или модуля определения фактических параметров проезжей части раздельно или совместно.
Структура системы:
1. Модуль визуального представления разметки края проезжей части (Модуль 1) состоит из по меньшей мере одной видеокамеры. Видеокамера устанавливается на транспортном средстве таким образом, что в поле зрения попадает линия разметки края проезжей части как с левой, так и с правой стороны движения. Пример возможной для использования камеры: Basler acA1300-60gc (вертикальный диапазон 37°, горизонтальный диапазон 46°).
2. Модуль определения фактических параметров проезжей части (Модуль 2) состоит из лидара. Лидар устанавливается на транспортном средстве таким образом, что в поле его зрения попадает вся проезжая часть и примыкающая к ней область. Пример для использования: Лидар VLP 16 (Получение данных об окружающем пространстве (трехмерное облако точек); 16 лазеров, горизонтальный обзор 360°, вертикальный обзор от +15° до -15° (30°), угловое разрешение 0,1°-0,4° (азимут), разрешение при измерении расстояния ±3 см, частота обновления области обзора 5…2 0 Гц (выбирается пользователем), диапазон измерения до 100 м).
3. Бортовый вычислитель для приема и обработки данных (Модуль 3), поступающих с модулей 1 и 2. Данный модуль представляет из себя малогабаритную вычислительную платформу, представляющую возможность параллельной обработки данных. Пример исполнения - вычислительная платформа Jetson ТХ1:
GPU: 1 ТЕРАФЛОП/с 256-ядерный с архитектурой NVIDIA Maxwell™
Процессор: 64-битные ARM А57 CPU
Память: 4 ГБ памяти LPDDR4 | 25,6 Гбит/с
Дисплей: 2 разъема DSI, 1 разъем eDP 1.4, 1 разъем DP 1.2/HDMI
Подключение: Подключение к сети Wi-Fi 802.11ас и устройствам с поддержкой Bluetooth
Сеть: 1 Gigabit Ethernet
Системы хранения данных: 16 ГБ eMMC, SDIO, SATA
Другое: 3 порта UART, 3 порта SPI, 4 порта I2C, 4 порта I2S, GPIO]
4. Модуль информирования водителя о сходе с полосы движения (Модуль 4). Данный модуль состоит из устройства вывода видео и аудио информации, например: Монитор сенсорный 10,1" Lilliput FA1011-NP/C/T.
Система работает следующим образом:
Модуль 1 производит передачу видеопотока данных в модуль 3. Модуль 3 производит обработку данных, в результате чего происходит распознавание дорожной разметки. С этой целью в модуле 3 реализуется следующая последовательность операций:
1. Разделение цветов изображения с порогом для желтого (в пространстве HSV) и белого (в пространстве RGB)
2. Применение сглаживания (размытие изображения для удаления шума).
3. Преобразование изображения в цветовой режим "оттенки серого".
4. Применение оператора Кэнни.
5. Подготовка области интересов.
6. Применение преобразования Хафа для извлечения элементов из изображения.
7. Отрисовка полупрозрачных линий на начальном изображении (линий разметки на видеоизображении)
Модуль 2 производит передачу данных в виде трехмерного облака точек в модуль 3.
Модуль 3 производит обработку данных, в результате чего происходит распознавание границы фактических параметров проезжей части. С этой целью в модуле 3 реализуется следующая последовательность операций:
1. Определение плоскости проезжей части
2. Определение точек ненулевого уровня, а именно:
2.1 Проекция на плоскость всех точек из облака
2.2 Вычисление расстояния между исходной точкой облака и точкой проекции
2.3 Отсечение всех точек, расстояние которых менее заранее определенного порога
3. Определение ближайших точек от центра точки расположения лидара в плоскости нулевого уровня
3.1 Расчет карты секторов
3.2 Расчет минимального расстояния в секторе
3.3 Фильтрация точек
4. Выделение линий из облака точек
5. Экстраполяция линий
6. Определение фактических параметров границ проезжей части
На основе вышеуказанных преобразований модулем 3 производится оценка параметров движения в полосе. В случае распознавания модулем 3 дорожной разметки, расчет параметров движения транспортного средства осуществляется по данным, получаемым с модуля 1. При непреднамеренном пересечении линии дорожной разметки полосы движения производится передача сигнала в модуль 4.
При отсутствии достоверно распознаваемой дорожной разметки модуль 3 использует данные, получаемые с модуля 2. На основе параметров границы проезжей части, ширины транспортного средства и заранее выбранной зоны безопасности (вокруг транспортного средства) происходит формирование безопасного виртуального коридора движения. В случае выхода транспортного средства за границы безопасного виртуального коридора происходит передача сигнала в модуль 4.
Модуль 4 принимает сигнал от модуля 3 и производит видео и аудио информирование водителя о сходе с полосы движения транспортного средства.
Таким образом, заявленная система позволяет осуществить следующие функции:
- обнаружение дорожной разметки;
- определение границ проезжей части и формирование «виртуальной» полосы движения, в случае отсутствия или повреждения дорожной разметки;
- предупреждение о сходе с полосы определенной по существующей дорожной разметке или с учетом границ проезжей части;
В целом, применение данной системы позволяет повысить безопасность движения транспортных средств путем предупреждения о непреднамеренном сходе с полосы движения. Также данная система способствует повышению комфорта и снижению утомляемости водителя.