專利名稱：一種車輛走行真實位置的記錄方法
技術領域：
本發(fā)明屬于車輛導航系統(tǒng)的測試技術，具體地說是一種車輛走行真實位置的記錄方法，主要用于車輛導航系統(tǒng)中定位模塊的測試。
背景技術：
車輛導航系統(tǒng)使用全球定位系統(tǒng)(GPS)接收機、車速脈沖、陀螺儀等設備車輛走行軌跡，并通過把走行軌跡和電子地圖數(shù)據(jù)進行匹配的方法確定車輛位置，在此基礎上提供路線計算、地點查詢、路線引導等功能。以下簡稱車輛導航系統(tǒng)為導航系統(tǒng)。
定位模塊是車輛導航系統(tǒng)(參見圖3、4)中的核心模塊，根據(jù)輸入設備的不同，有GPS定位、慣性定位、混合定位等不同的方法。定位模塊的功能是根據(jù)GPS接收機、車速脈沖、陀螺儀等外部設備的信號，進行軌跡推算，或與地圖數(shù)據(jù)進行匹配，得出推定的車輛位置。
定位精度是導航系統(tǒng)的重要技術指標。具體地說，定位精度是指定位模塊推定的車輛位置和在同一時刻車輛的真正位置之間的誤差，定位精度的具體指標通常包括誤匹配率(誤匹配距離/總走行距離)、一定時間內(nèi)的誤匹配次數(shù)、最大持續(xù)誤匹配距離、超前滯后比率(超前滯后距離/總走行距離)、一定時間內(nèi)的超前滯后次數(shù)、最大持續(xù)超前滯后距離等。其中誤匹配是指定位模塊推定的車輛位置與車輛的實際位置不在同一條道路上，超前滯后是指定位模塊推定的車輛位置與車輛的實際位置在同一條道路上，但推定位置在實際位置的前方或后方。
車輛導航系統(tǒng)通常采用實車走行的方法進行定位精度的測試，即在實際走行時，觀察導航系統(tǒng)中地圖上顯示的車輛位置和車輛的實際位置的差異，來判斷定位結果是否準確。這種方法的缺點是沒有量化的評價結果，也無法得出定位精度的統(tǒng)計結果。
另一種常用的測試方法只是在實車走行時用軟件把GPS接收機、車速脈沖、陀螺儀等設備輸出的信息記錄下來，之后在導航系統(tǒng)上回放，觀察走行效果。這種方法的缺點是由于回放時只能看到定位模塊推定的位置，而不知道車輛的真實位置，從而只能判斷明顯的誤匹配(如軌跡不連續(xù))和超前滯后(如車輛位置向前或向后跳躍)，而無法判斷誤匹配和超前滯后的開始和結束時間，有時甚至無法發(fā)現(xiàn)誤匹配或超前滯后。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術中在回放走行Log數(shù)據(jù)時因不了解車輛真實位置而無法判斷定位是否準確的問題，本發(fā)明提供了一種能準確判斷定位的記錄車輛走行時真實位置的方法，從而可以在回放時比較定位模塊的推定位置和真實位置的差別，對定位的精度進行評價。
本發(fā)明的技術方案如下記錄車輛走行時的真實位置的方法對走行車輛進行走行Log數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)兩種實走數(shù)據(jù)采集，然后運用實走數(shù)據(jù)進行真實位置制作，得真實位置，再將真實位置數(shù)據(jù)與走行Log數(shù)據(jù)結合在一起形成擴充的走行Log數(shù)據(jù)；再對其進行走行Log數(shù)據(jù)回放和定位精度自動評價，得定位精度結果；所述實走數(shù)據(jù)采集是采用多個攝像機在車輛實走時分別獲得車輛前方、側面的視頻數(shù)據(jù)，及采用導航系統(tǒng)獲得車輛走行Log數(shù)據(jù)。其中設定導航系統(tǒng)畫面顯示的時間間隔與攝像機采樣頻率一致；真實位置制作分為二步首先，根據(jù)攝像機攝制的畫面，以及地圖中的標志信息，并結合導航系統(tǒng)上顯示的時間信息，確定車輛在某些時刻的位置和經(jīng)過時間；其次，利用走行Log數(shù)據(jù)回放程序把車輛真實位置及經(jīng)過時間的數(shù)據(jù)追加到車輛走行Log數(shù)據(jù)中，生成擴充的走行Log數(shù)據(jù)；可以加設修改定位算法及重新評價步驟。
所用系統(tǒng)設備包括攝像機、導航系統(tǒng)、畫面分割器、監(jiān)視器及錄像機，所述攝像機為四臺，一臺位于車輛前方，另一臺位于導航系統(tǒng)后方，其輸出端分別連接到畫面分割器輸入端；另兩臺位于車輛兩側的畫面，其安裝角度與車體前后方向的軸線垂直，其輸出端亦連接到畫面分割器輸入端，畫面分割器輸出端接錄像機輸入端，錄像機接監(jiān)視器；整機通過與車輛上的電源相連的電源逆變器供電；所述四臺攝像機中有兩臺選用針孔式攝像機；安裝在車輛前方的攝像機采用自動光圈鏡頭；所述畫面分割器支持至少4路視頻輸入型設備；攝像機采樣頻率為25幀/秒～60幀/秒，50幀/秒～60幀/秒為佳。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點1)本發(fā)明方法通過在車輛實際走行時用攝像機拍攝車輛周邊周圍的環(huán)境，事后進行分析確定車輛真實位置，解決了以往在回放走行Log數(shù)據(jù)時因不了解車輛真實位置而無法判斷定位是否準確的問題。
2)采用本發(fā)明在確定自車真實位置之后，通過軟件對車輛真實位置進行了數(shù)字化，即把經(jīng)緯度和時間數(shù)據(jù)追加到車輛走行Log數(shù)據(jù)中，使得在測試時能夠把推定位置和真實位置進行自動的比較，從而可以按照任意的規(guī)則統(tǒng)計和分析定位模塊的精度。
3)由于本發(fā)明將車輛的真實位置記錄到了車輛走行Log數(shù)據(jù)中，因而可以反復地進行回放，并自動地和定位模塊的推定位置進行比較。因而可以在修改定位算法之后，無需再次實走就可以對算法進行評價，大大地提高了算法調(diào)整和測試的工作效率。
4)在確定車輛真實位置時，可以對畫面反復觀看、逐幀觀察，從而能夠比實走測試更全面地分析定位效果。


圖1采用本發(fā)明方法進行導航系統(tǒng)定位模塊的測試和評價的流程圖。
圖2本發(fā)明設備安裝示意圖。
圖3為現(xiàn)有技術中導航系統(tǒng)硬件結構圖。
圖4為現(xiàn)有技術中導航系統(tǒng)軟件結構圖。
圖5為現(xiàn)有技術中定位算法程序流程圖。
圖6為現(xiàn)有技術中走行Log數(shù)據(jù)采集程序流程圖。
圖7為現(xiàn)有技術中走行Log數(shù)據(jù)回放程序流程圖。
圖8為本發(fā)明一個實施例進行修改定位算法、重新評價的流程圖。
具體實施例方式
所用設備及安裝如圖2所示，本發(fā)明進行導航系統(tǒng)定位模塊的測試、評價和修改使用的設備如下彩色攝像機11兩臺，CCD攝像鏡頭，NTSC制式，采樣頻率60幀/秒，焦距30米；一臺用于攝錄車輛前方畫面，一臺用于攝錄導航系統(tǒng)2畫面，并分別連接到畫面分割器3輸入端；其中用于攝錄車輛前方畫面的彩色攝像機采用自動光圈鏡頭，可以拍攝更遠的范圍(50米)。
針孔彩色攝像機12兩臺，CCD攝像鏡頭，可調(diào)焦，焦距0.01米～10米左右；用于攝錄車輛兩側的畫面；這兩個針孔彩色攝像機的安裝角度要與車體前后方向的軸線垂直，輸出亦分別連接到畫面分割器3輸入端。
四畫面分割器3，支持4路視頻輸入，1路視頻輸出，NTSC制式，60幀/秒；用于畫面分割3，同時接收四臺攝像機的輸入。
電源逆變器，把車上的電壓轉換為攝像機需要的電壓。
錄像機4，其輸入信號為畫面分割器3輸出信號，把畫面分割器3輸出的畫面存儲到錄像帶中。
彩色監(jiān)視器5，可以是小電視機；其輸入端接錄像機4輸出端。
本發(fā)明用一個攝像機攝錄車輛前方的畫面，另一個攝像機攝錄導航系統(tǒng)畫面，兩個針孔攝像機分別攝錄車輛左方和右方的畫面，四畫面分割器對四路畫面同步合并到一個畫面，合并后的畫面分別輸出到錄像機和監(jiān)視器上；輸出到錄像機上的畫面同步保存到錄像帶上用于事后進行分析，輸出到監(jiān)視器上的畫面是為了在實走時觀察畫面效果，以免攝像機歪斜、電池不足等情況的發(fā)生。
實走數(shù)據(jù)采集參見圖1，開車沿著事先計劃好的路線實走，實走時采集兩種數(shù)據(jù)。一種是車輛走行的Log數(shù)據(jù)，包括GPS接收機的GPS數(shù)據(jù)、車速脈沖數(shù)據(jù)、陀螺儀數(shù)據(jù)等，這部分使用存儲在導航系統(tǒng)2中單片機存儲器的采集程序進行，如圖6所示，即組合車速脈沖數(shù)據(jù)、陀螺儀數(shù)據(jù)、GPS數(shù)據(jù)，形成走行l(wèi)og數(shù)據(jù)；另一種是攝像機錄制的視頻數(shù)據(jù)。
另外，在導航系統(tǒng)畫面上要顯示GPS時間；一般來講，GPS信號的周期為1秒，但為了以后制作真實位置數(shù)據(jù)的方便，本實施例通過導航系統(tǒng)的定時器每1/60秒輸出一次時間，以便與攝像機的頻率同步。
車輛真實位置數(shù)據(jù)制作根據(jù)攝像機攝制的畫面，以及地圖中的標志信息，例如十字路口、設施地點等，并結合導航系統(tǒng)上顯示的時間信息，確定車輛在某些時刻的位置(以經(jīng)緯度表示)并以此位置為基準點，在走行路線上選取相對均勻的點，確定這些點的車輛真實位置和經(jīng)過時間。
在制作過程中，使用車輛走行Log數(shù)據(jù)回放程序對走行Log數(shù)據(jù)進行回放，用以顯示地圖以及車輛在地圖上的走行軌跡。所述走行Log數(shù)據(jù)回放程序如圖7所示，具體流程為取走行l(wèi)og數(shù)據(jù)，用定位算法進行定位，得車輛位置；當車輛走行到基準點附近時，用鼠標點擊地圖上相應的真實位置，并輸入車輛經(jīng)過基準點(即真實位置)的時間。再用所述走行Log數(shù)據(jù)回放程序把鼠標點擊的位置轉換成經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，得真實位置；再把車輛真實位置及經(jīng)過時間的數(shù)據(jù)追加到車輛走行Log數(shù)據(jù)中，生成擴充的走行Log數(shù)據(jù)。
擴充的走行Log數(shù)據(jù)的回放及定位精度自動評價擴充的走行Log數(shù)據(jù)包括兩部分內(nèi)容，一是原始的走行Log數(shù)據(jù)，一是源于視頻數(shù)據(jù)的、位于基準點的真實位置信息。對于回放原始的走行Log數(shù)據(jù)，利用定位模塊按照導航系統(tǒng)的定位算法進行處理，推定出車輛位置；當遇到基準點時(即真實位置信息)，回放操作是把真實位置和推定位置相比較，判斷定位是否準確，是否發(fā)生誤匹或超前滯后，并把結果記錄下來。整個數(shù)據(jù)回放結束后，整理統(tǒng)計各基準點的定位精度，形成對定位精度的整體評價，并輸出誤匹和超前滯后的路段，供算法分析和調(diào)試使用。整個過程由回放程序自動完成，不需要人工干預。
本實施例定位模塊采用混合定位算法。該算法(參見圖5)首先利用車速脈沖數(shù)據(jù)和陀螺儀數(shù)據(jù)生成走行軌跡數(shù)據(jù)，再使用走形軌跡數(shù)據(jù)、GPS數(shù)據(jù)和電子地圖數(shù)據(jù)，利用地圖匹配方法計算出車輛位置。
定位算法修改及重新評價在需要時修改定位算法，進行重新評價。如圖8所示，如果修改定位算法，只需要重新回放擴充的Log數(shù)據(jù)(不需要對Log數(shù)據(jù)進行任何修改)，就可以得到對新算法的評價結果。
權利要求
1.一種記錄車輛走行時的真實位置的方法，其特征在于對走行車輛進行走行Log數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)兩種實走數(shù)據(jù)采集，然后運用實走數(shù)據(jù)進行真實位置制作，得真實位置，再將真實位置數(shù)據(jù)與走行Log數(shù)據(jù)結合在一起形成擴充的走行Log數(shù)據(jù)；再對其進行走行Log數(shù)據(jù)回放和定位精度自動評價，得定位精度結果。
2.按照權利要求1所述記錄車輛走行時的真實位置的方法，其特征在于所述實走數(shù)據(jù)采集是采用多個攝像機在車輛實走時分別獲得車輛前方、側面的視頻數(shù)據(jù)，及采用導航系統(tǒng)獲得車輛走行Log數(shù)據(jù)。其中設定導航系統(tǒng)畫面顯示的時間間隔與攝像機采樣頻率一致。
3.按照權利要求1所述記錄車輛走行時的真實位置的方法，其特征在于真實位置制作分為二步首先，根據(jù)攝像機攝制的畫面，以及地圖中的標志信息，并結合導航系統(tǒng)上顯示的時間信息，確定車輛在某些時刻的位置和經(jīng)過時間；其次，利用走行Log數(shù)據(jù)回放程序把車輛真實位置及經(jīng)過時間的數(shù)據(jù)追加到車輛走行Log數(shù)據(jù)中，生成擴充的走行Log數(shù)據(jù)。
4.按照權利要求1所述記錄車輛走行時的真實位置的方法，其特征在于可以加設修改定位算法及重新評價步驟。
5.按照權利要求1所述記錄車輛走行時的真實位置的方法所用系統(tǒng)設備，其特征在于包括攝像機、導航系統(tǒng)、畫面分割器、監(jiān)視器及錄像機，所述攝像機為四臺，一臺位于車輛前方，另一臺位于導航系統(tǒng)后方，其輸出端分別連接到畫面分割器輸入端；另兩臺位于車輛兩側的畫面，其安裝角度與車體前后方向的軸線垂直，其輸出端亦連接到畫面分割器輸入端，畫面分割器輸出端接錄像機輸入端，錄像機輸出端接監(jiān)視器；整機通過與車輛上的電源相連的電源逆變器供電。
6.按照權利要求5所述記錄車輛走行時的真實位置的方法所用系統(tǒng)設備，其特征在于所述四臺攝像機中有兩臺選用針孔式攝像機。
7.按照權利要求5所述記錄車輛走行時的真實位置的方法所用系統(tǒng)設備，其特征在于安裝在車輛前方的攝像機采用自動光圈鏡頭。
8.按照權利要求5所述記錄車輛走行時的真實位置的方法所用系統(tǒng)設備，其特征在于所述畫面分割器支持至少4路視頻輸入型設備。
9.按照權利要求5所述記錄車輛走行時的真實位置的方法所用系統(tǒng)設備，其特征在于攝像機采樣頻率為25幀/秒～60幀/秒。
10.按照權利要求9所述記錄車輛走行時的真實位置的方法所用系統(tǒng)設備，其特征在于攝像機采樣頻率50幀/秒～60幀/秒為佳。
全文摘要
本發(fā)明屬于車輛導航系統(tǒng)的測試技術，具體地說是一種車輛走行真實位置的記錄方法，主要用于車輛導航系統(tǒng)中定位模塊的測試。在實走時使用多個攝像機拍攝車輛周圍及導航系統(tǒng)的畫面，用畫面分割器將這幾路畫面同步合并在同一個畫面中，并通過錄像機保存到錄像帶中；同時，采集GPS、車速脈沖、陀螺儀等設備的數(shù)據(jù)。事后進行回放，并把回放時定位模塊的推定位置和車輛的真實位置進行比較，得出定位精度的數(shù)據(jù)。使用本方法可以在回放走行數(shù)據(jù)時與車輛的真實位置進行比較，自動對車輛定位的精度進行分析和評價，提高測試的有效性和效率，從而可以在回放走行數(shù)據(jù)時比較定位模塊的推定位置和真實位置的差別，對定位的精度進行評價。
文檔編號G01C21/26GK1707225SQ200410020730
公開日2005年12月14日 申請日期2004年6月11日 優(yōu)先權日2004年6月11日
發(fā)明者李鋒, 趙永茂, 朱育松, 段勃勃, 畢冬鳴 申請人:東軟集團有限公司