[发明专利]基于双目视觉的助航灯光光强检测车导航与定位系统

说明书

技术领域

本发明涉及机场车辆导航与定位领域，特别是涉及一种基于双目视觉的机场助航灯光强检测车导航与定位方法。

背景技术

机场跑道上的助航灯是确保飞机起飞、降落阶段飞行安全的重要设施，能够在夜间和能见度较差的天气情况下，作为机场跑道和滑行道的重要引导标志，为飞行员标出起飞、降落和滑行的路线。助航灯的工作状况、可靠性与飞机起落安全有着密切地关系，其性能会随着周围环境影响及自身寿命等因素出现问题，这样就会对机场的安全运行造成影响，因此对助航灯光光强检测十分重要。

助航灯光光强检测车是实现助航灯自动巡检的有效方式，检测车通过前方安装的光强传感器带探测助航灯光光强，然而由于驾驶员原因，检测车在行驶过程中可能会发生偏离助航灯中心的情况，根据光强测量原理，照度传感器水平扫描光束，并实时记录光束切面各个位置上的照度值，所以在一定范围内偏离助航灯中心线，对照度检测本身影响很小，即照度传感器仍能准确地获取灯光源的照度分布信息。如果偏离值增大，将会产生错误的测量结果，可能会得出装置安装在角落中或灯损坏等错误结论，因此需要采取相应措施避免或消除此类情况的发生；并且光强检测需要准确测得照度传感器与助航灯之间的距离，才能得到灯光的等光强分布图，作为助航灯工作状态的有效判定依据；与此同时，为避免车辆前照灯对助航灯光光强测量的影响，测量行驶过程中前照灯不允许开启，无法看到车辆行驶参照物，车辆行驶直线性难于保证，车辆驾驶测量员直接观测被测量跑道中线灯、跑道边灯(5000坎德拉-10000坎德拉)，造成视觉强烈疲劳，无法直接作为导航参照这些均要求对检测车的行驶轨迹作准确地导航与定位，基于上述三点原因，需要一定的辅助驾驶设备完成对检测车的自动导航与引导定位。

传统的检测车定位与导航依赖于视频传感器与多普勒测距雷达。其中视频传感器安装于车辆前端的光强传感带上，通过采集前方助航灯发出的灯光信号拟合助航灯中心，从而引导检测车行驶方向不偏离中线方向，视频传感器一般采集车辆前方两盏灯的灯光信号，由相似三角形原理可知，前方较大的中线偏离反映在视频传感器上只有较小的偏移，因此定位精度较差，且根据物体成像规律可知，不同距离处的助航灯光在视频端将形成不同大小的像，呈现近大远小的灯光图像，使驾驶员难以判断助航灯中线的位置，增大了视频引导的难度；而多普勒测距雷达通过频移脉冲计数方式测量车辆行驶距离，在长距离测量过程中，易产生累积误差，需要配合灯光定位系统利用固定的助航灯作参照物定期复位计数脉冲，消除累积误差，且被测距离易受车辆非直线行驶所产生的影响，同样存在测量精度差的问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种基于双目视觉的助航灯光光强检测车导航与定位方法，能够同时实现对车体的横向偏离及纵向定位的测量，有效地提高了定位精度，形成一种全自动的检测车辅助驾驶系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是采用双目视觉技术系统探测检测车前方跑道中线灯、边灯在车辆坐标系下的坐标，以其为参照物对检测车进行精确定位，修正检测车的偏移与偏转，引导控制检测车行驶方向，使其尽量沿助航灯中线行驶，并可精确测量检测车光强传感带与前方助航灯的距离。本方法包括顺序进行的下列步骤：

(1)将视觉导航装置安装于车体顶部的支撑架上，并通过支撑架与光强传感带之间的相对位姿关系将相机坐标系统一至检测车坐标系，其中检测车坐标系定义为：光强传感带中点为原点，车身前向方向为x轴正方向，传感带方向为y轴正方向，竖直方向为z轴正方向；

(2)在检测车行驶过程中，视觉导航装置根据测量灯光系统类型，通过立体视觉三角测量原理实时确定车辆相对于被测灯光带的相对位姿(包含距最近灯光的水平投影距离、横向左右偏移量、偏航角数据)；

(3)依据所述步骤(2)测量得到的偏移量、偏航角数据，结合测距雷达测量单位时间的行驶距离(即车辆该时刻的车速)，可解算出闭环控制车辆自动驾驶的转向角，将调整数据传到车辆辅助驾驶系统即可调整检测车回复至对中直线行驶状态；

(4)依据所述步骤(2)测量至前灯距离数据，实现与测距雷达测量行驶距离数据的融合，修正车辆直线行驶带来的直线距离测量误差。

本发明的有益效果是：本发明为助航灯光强检测车的导航与定位提供了新的解决方案，通过采用双目视觉测量系统采集前方助航灯在检测车坐标系下的坐标作为参照物，实现检测车的自动驾驶，对检测车的横向偏移与纵向定位作精确地修正与补偿，优化、精简了助航灯光强检测车的硬件设备。

附图说明

图1是本发明的测量过程示意图；