專利名稱：電動汽車充換電站車輛導引系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車輛導引系統(tǒng)，具體涉及一種基于RFID技術(shù)和視覺識別技術(shù)的電動汽車充換電站車輛導引系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
作為一種可以取代傳統(tǒng)動力汽車的新興能源運載工具，電動汽車的發(fā)展越來越受到政府和企業(yè)的重視，在該領(lǐng)域投入的人力、物力和財力也越來越大，引領(lǐng)汽車行業(yè)走向了新的發(fā)展方向。在電動汽車的實際應用中，為方便使用而主要采取換電為主的方式，電動汽車進入到充換電站后需要自行行駛到換電位上由機械手進行動力電池的更換工作，如何實現(xiàn)車輛在充換電站內(nèi)自動導航、如何使車輛準確地停靠在換電位置上已成為急待解決的問題。 在本領(lǐng)域中，申請?zhí)枮?01010528873. 1的發(fā)明專利公開了一種電動汽車充電預定與導航系統(tǒng)，其實現(xiàn)了車輛從道路到充換電站的GPS導航，但缺少充換電站內(nèi)行駛路線的導引和車輛在充換電位上精確停車位置的導引，無法確保車輛在站內(nèi)的行駛安全、效率和秩序，無法指揮車輛精確到達充換電位置。申請?zhí)枮?00710156863. 8的發(fā)明專利公布了一種基于射頻識別標簽和視覺的自動導引系統(tǒng)及其方法，它采用工業(yè)控制計算機用于圖像處理及路徑規(guī)劃，其設(shè)備結(jié)構(gòu)復雜，設(shè)備體積過大，不適于應用到電動汽車充換電站的導引系統(tǒng)中， 無法滿足本行業(yè)對導引系統(tǒng)的要求。在實際應用中，換電站控制中心也需要對站內(nèi)電動車輛進行實時監(jiān)控與統(tǒng)一管理，僅靠工作人員監(jiān)督或攝像頭監(jiān)控無法做到及時、全面的管理，并需要耗費大量的人力與物力，不僅增加了運營成本，也會降低工作效率，不符合整個行業(yè)的發(fā)展規(guī)劃。目前，現(xiàn)有的電動汽車導引系統(tǒng)主要存在以下問題1)采用電子指示牌的方式不僅增加了生產(chǎn)成本，也無法單獨地為每一輛車輛的行駛提供指示，無法使車輛正確行駛到指定的充換電位。2)無法實現(xiàn)充電汽車在停車位上的精確停車問題，一般換電時要求車輛與換電機械手之間的角度不超過15°，對車輛的停放位置有嚴格要求。3)站內(nèi)所使用的攝像頭監(jiān)控方法無法詳細地統(tǒng)計各個車輛的實時狀態(tài)，無法實現(xiàn)站內(nèi)車輛的實時定位監(jiān)控問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明意在解決上述技術(shù)問題，而提供了一種基于RFID技術(shù)和視覺識別技術(shù)實現(xiàn)電動汽車自動導航行駛的電動汽車充換電站車輛導引系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用圖像標識的導航方式和RFID標識的定位方式，提高了定位精度和車輛導引的效率，實現(xiàn)了電動汽車在充電位或換電位上的快速準確?？浚瑸殡妱悠嚦鋼Q電站的穩(wěn)定運行提供了保障。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案一種電動汽車充換電站車輛導引系統(tǒng)，它包括監(jiān)控中心、一個或多個車載終端和一個或多個地面標識；所述監(jiān)控中心包括監(jiān)控服務(wù)器，所述監(jiān)控服務(wù)器分別與無線通訊模塊I、路徑規(guī)劃模塊、電子地圖模塊和車牌讀取模塊連接；所述車載終端包括中央控制處理單元，所述中央控制處理單元分別與RFID模塊、圖像采集模塊、視頻編碼模塊、車輛數(shù)據(jù)采集模塊、車輛控制模塊、顯示模塊、GPS模塊、無線通訊模塊II、電源模塊、存儲模塊連接；所述地面標識包括圖像標識線和RFID標識。所述監(jiān)控中心和車載終端通過無線通訊模塊I 和無線通訊模塊II進行通信，無線通訊模塊I和無線通訊模塊II均為GPRS或3G移動通信模塊。所述車載終端的中央控制處理單元，采用ARM9作為嵌入式處理器，它通過RS232 接口分別與RFID模塊、GPS模塊連接。所述圖像采集模塊與視頻編碼模塊連接，采集的圖像經(jīng)過視頻壓縮編碼后，輸出至中央控制處理單元進行圖像處理。所述車輛數(shù)據(jù)采集模塊與中央控制處理單元采用CAN總線連接，車輛數(shù)據(jù)采集模塊還通過CAN總線與車輛的電池監(jiān)控裝置、電控監(jiān)控裝置連接。所述車輛控制模塊與中央控制處理單元采用CAN總線連接，通過CAN總線與車輛的主控監(jiān)控裝置連接。所述無線通訊模塊II采用串口或USB接口與中央控制處理單元連接。下面結(jié)合本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系說明工作原理一種電動汽車充換電站車輛導引系統(tǒng)，它包括監(jiān)控中心、一個或多個車載終端和一個或多個地面標識；所述監(jiān)控中心包括監(jiān)控服務(wù)器，所述監(jiān)控服務(wù)器分別與無線通訊模塊I、路徑規(guī)劃模塊、電子地圖模塊和車牌讀取模塊連接；所述車載終端包括中央控制處理單元，所述中央控制處理單元分別與RFID模塊、圖像采集模塊、視頻編碼模塊、車輛數(shù)據(jù)采集模塊、車輛控制模塊、顯示模塊、GPS模塊、無線通訊模塊II、電源模塊、存儲模塊連接；所述地面標識包括圖像標識線和RFID標識。所述監(jiān)控中心和車載終端通過無線通訊模塊I 和無線通訊模塊II進行通信，無線通訊模塊I和無線通訊模塊II均為GPRS或3G移動通信模塊。在上述車載終端中，RFID模塊為系統(tǒng)提供RFID導航信息，圖像采集模塊提供圖像導航信息，視頻編碼模塊提供圖像處理功能，車輛數(shù)據(jù)采集模塊提供車輛運行參數(shù)數(shù)據(jù)，車輛控制模塊提供車輛控制功能，顯示模塊提供顯示功能，GPS模塊提供GPS定位信息，無線通訊模塊II提供無線通訊功能，電源模塊提供電源，存儲模塊提供數(shù)據(jù)存儲功能，中央控制處理單元連接于各功能單元之間。在上述監(jiān)控中心中，無線通訊模塊I提供無線通訊功能，路徑規(guī)劃模塊提供行駛路徑規(guī)劃，電子地圖模塊提供電子地圖信息和車牌讀取模塊讀取車輛車牌信息，監(jiān)控服務(wù)器連接于各功能單元之間。上述車載終端的中央控制處理單元，采用ARM9作為嵌入式處理器。它通過RS232 接口分別與RFID模塊、GPS模塊連接。上述圖像采集模塊與視頻編碼模塊連接，采集的圖像經(jīng)過視頻壓縮編碼后，輸出至中央控制處理單元進行圖像處理。上述車輛數(shù)據(jù)采集模塊與中央控制處理單元采用CAN總線連接，車輛數(shù)據(jù)采集模塊還通過CAN總線與車輛的電池監(jiān)控裝置、電控監(jiān)控裝置連接。上述車輛控制模塊與中央控制處理單元采用CAN總線連接， 車輛控制模塊還通過CAN總線與車輛的主控監(jiān)控裝置連接。
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上述顯示模塊包括IXD顯示器、觸摸屏、指示燈中的至少一種以及必要時包括按鍵，用于顯示中央控制處理單元的輸出數(shù)據(jù)，并提供操作命令輸入功能，并且該顯示模塊通過IO接口、VGA接口或RS232方式與中央控制處理單元進行通信連接。在上述電動汽車充換電站車輛導引系統(tǒng)中，RFID模塊采集道路標線上的RFID信息，并傳送至中央控制處理單元經(jīng)處理后通過車輛控制模塊控制車輛的前進/轉(zhuǎn)向/倒退 /停止。在上述電動汽車充換電站車輛導引系統(tǒng)中，圖像采集模塊采用CCD數(shù)碼攝像機， 采集道路標線上的圖像標識信息，并傳送至視頻編碼模塊編碼后上傳至中央控制處理單元經(jīng)處理后根據(jù)車輛與引導線的角度差數(shù)據(jù)調(diào)整電動汽車的前進角度。在上述電動汽車充換電站車輛導引系統(tǒng)中，車輛數(shù)據(jù)采集模塊通過CAN總線連接電池監(jiān)控裝置和電控監(jiān)控裝置，采集充電電池的運行參數(shù)及車輛的整體運行數(shù)據(jù)并傳送至中央控制處理單元。在上述電動汽車充換電站車輛導引系統(tǒng)中，車輛控制模塊通過CAN總線連接主控監(jiān)控裝置，讀取車輛運行參數(shù)后傳送至中央控制處理單元，并根據(jù)中央控制處理單元的指令控制車輛的運行。在上述電動汽車充換電站車輛導引系統(tǒng)中，顯示模塊用于顯示圖像采集模塊采集到的圖像信息、中央控制處理單元發(fā)出的提示信息、輸入操作命令及由無線通訊模塊II所接收到的監(jiān)控中心發(fā)送的路徑指示信息。在上述電動汽車充換電站車輛導引系統(tǒng)中，GPS模塊用于接收GPS定位信息并傳送至中央控制處理單元。上述圖像標識線為鋪設(shè)在站內(nèi)道路上的兩條黑白色、平行的連續(xù)導引帶。上述RFID標識為鋪設(shè)在站內(nèi)道路上的無線射頻識別標簽，配合圖像標識線，在道路的拐彎處及充電位的停車位置處重點鋪設(shè)。在上述電動汽車充換電站車輛導引系統(tǒng)中，無線通訊模塊II用于向監(jiān)控中心發(fā)送由中央控制處理單元處理后的采集信息、行駛信息及車輛運行參數(shù)，并接收監(jiān)控中心發(fā)送的指令信息、地圖信息、路徑指示信息。車載終端所采用的圖像采集模塊的圖像采集方法是基于視覺識別技術(shù)，采用 Hough變換法提取所采集到的引導線圖像信息，根據(jù)提邊后的二值圖數(shù)據(jù)在其上擬合出一條相對較好的直線作為車輛運行的標識線，由中央控制處理單元根據(jù)提取后的標識線斜率信息控制和矯正車輛的運行方向，該算法受噪聲點的干擾較小、識別速度快，并且該方法的成本較低、安裝方法靈活簡便，適于廣泛應用在換電站的道路上，以指引電動汽車正確行駛到指定的充電位或換電位。其中Hough變換的識別算法來自于David G. Lowe于2004年在 ((International Journal of Computer Vision〉〉上發(fā)表的"Distinctive Image Features from Scale-Invariant Keypoints，，。車載終端所采用的RFID模塊基于RFID技術(shù)，通過RFID閱讀器讀取標識線中的 RFID標識，其中包含充電位號信息、彎道標志信息和起停加減速標志信息，傳送至中央控制處理單元處理后根據(jù)標識信息控制車輛的運行。該方法可靠性高，能夠工作在溫度-40°C 85°C之間的外部環(huán)境中，防水、防沖擊、高抗干擾，安裝方便簡單，能實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)讀取，并且檢測點也不易遭到破壞，為本發(fā)明的創(chuàng)新點之一。
本發(fā)明的有益效果是1、采用圖像標識的導航方式，導引路徑設(shè)置和變更簡單方便，成本低，易維護，提高了系統(tǒng)對圖像信息的抗干擾性，具有信號強度高、抗干擾性好、適應環(huán)境性強的優(yōu)點；2、采用RFID標識的定位方式，實現(xiàn)了電動汽車在充電位或換電位上的精確定位
和?？俊?、采用RFID導航和圖像識別導航相結(jié)合的方式，提高了車輛導引的效率，實現(xiàn)了電動汽車在充電位或換電位上的快速準確?？?，為電動汽車充換電站的穩(wěn)定運行提供了保障。


圖1為本發(fā)明的電動汽車充換電站車輛導引系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明的電動汽車充換電站車輛導引系統(tǒng)的流程示意圖；圖3為本發(fā)明的電動汽車充換電站車輛導引系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流向示意圖。圖1中1.監(jiān)控中心101.監(jiān)控服務(wù)器，102.無線通訊模塊I，103.路徑規(guī)劃模塊， 104.電子地圖模塊，105.車牌讀取模塊；2.車載終端201.中央控制處理單元，202.無線通訊模塊II，203.車輛數(shù)據(jù)采集模塊，204.顯示模塊，205.車輛控制模塊，206.圖像采集模塊，207. RFID模塊，208.電源模塊，209.存儲模塊，210. GPS模塊，211.視頻編碼模塊；3.地面標識=301.圖像標識線，302. RFID標識。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。圖1中，一種電動汽車充換電站車輛導引系統(tǒng)，它包括監(jiān)控中心1、一個或多個車載終端2和一個或多個地面標識3 ；所述監(jiān)控中心1包括監(jiān)控服務(wù)器101，所述監(jiān)控服務(wù)器 101分別與無線通訊模塊I 102、路徑規(guī)劃模塊103、電子地圖模塊104和車牌讀取模塊105 連接；所述車載終端2包括中央控制處理單元201，所述中央控制處理單元分別與RFID模塊207、圖像采集模塊206、視頻編碼模塊211、車輛數(shù)據(jù)采集模塊203、車輛控制模塊205、顯示模塊204、GPS模塊210、無線通訊模塊II 202、電源模塊208、存儲模塊209連接；所述地面標識3包括圖像標識線301和RFID標識302。所述監(jiān)控中心1和車載終端2通過無線通訊模塊1102和無線通訊模塊II 202進行通信，無線通訊模塊I 102和無線通訊模塊II 202均為GPRS或3G移動通信模塊。在上述電動汽車充換電站車輛導引系統(tǒng)中，RFID模塊207與中央控制處理單元 201采用RS232接口連接，圖像采集206與視頻編碼模塊211連接，視頻編碼模塊2211與中央控制處理單元201通過RJ45接口連接，車輛數(shù)據(jù)采集模塊203與中央控制處理單元201 采用CAN總線連接，車輛控制模塊205與中央控制處理單元201采用CAN總線連接，顯示模塊204與中央控制處理單元201采用IO總線連接，GPS模塊210與中央控制處理單元201 采用RS232接口連接，無線通訊模塊II 202與中央控制處理單元201采用串口或USB接口連接。RFID模塊207包括RFID閱讀器，通過安裝在電動汽車前部的RFID閱讀器采集道路標線上的電子標簽信息，并傳送至中央控制處理單元201經(jīng)處理后控制車輛的前進/轉(zhuǎn)向/倒退/停止。圖像采集模塊206采用CXD攝像機，采集到道路標線上的原始標識圖像后傳送至視頻編碼模塊211對圖像進行圖像-路徑處理，傳送至中央控制處理單元201經(jīng)處理后根據(jù)車輛與引導線的角度差數(shù)據(jù)調(diào)整電動汽車的前進角度。車輛數(shù)據(jù)采集模塊203通過CAN總線連接電池監(jiān)控裝置，采集充電電池的運行數(shù)據(jù)并傳送至中央控制處理單元201。車輛控制模塊205通過CAN總線連接主控監(jiān)控裝置，讀取車輛運行參數(shù)后傳送至中央控制處理單元201，并根據(jù)中央控制處理單元201的指令控制車輛的運行。顯示模塊204用于顯示圖像采集模塊206采集到的圖像信息、中央控制處理單元 201發(fā)出的提示信息、輸入操作命令及由無線通訊模塊II 202所接收到的監(jiān)控中心發(fā)送的路徑指示信息。GPS模塊210用于接收GPS定位信息并傳送至中央控制處理單元201。無線通訊模塊II 202用于向監(jiān)控中心發(fā)送由中央控制處理單元201處理后的采集信息、行駛信息及車輛運行參數(shù)，并接收由監(jiān)控中心的無線通訊模塊I 102發(fā)送的相關(guān)指令信息、路徑指示信息。圖像采集模塊206為CXD攝像機，安裝在車輛正前面，通過它讀取地面上的圖像標識線后傳送至視頻編碼模塊211，將標識線圖像進行編碼處理后傳送至中央控制處理單元 201，采用邊緣提取方法提取出標識線圖像、采用Hough變換法提取標識線圖像點集，根據(jù)提邊后的二值圖數(shù)據(jù)在其上擬合出一條相對較好的直線作為車輛運行的標識線，由中央控制處理單元201根據(jù)提取后的標識線斜率信息控制和矯正車輛的運行方向，該算法受噪聲點的干擾較小、識別速度快，并且該方法的成本較低、安裝方法靈活簡便，適于廣泛應用在換電站的道路上，以指引電動汽車正確行駛到指定的換電位。RFID模塊302基于RFID技術(shù)，通過RFID閱讀器讀取RFID標識，其中包含充電工位號方向信息、行駛路線標志信息和加速、減速、轉(zhuǎn)向、停車標志信息，傳送至中央控制處理單元201處理，并與電子地圖信息相對照，根據(jù)路徑的存在信息及偏移信息調(diào)整車輛的運行；當車輛駛?cè)氤潆娢换驌Q電位后，通過讀取地面的RFID信息與圖像標識線信息提示駕駛員精確的?？孔鴺恕Ｔ摲椒ǜ呖煽啃?，能夠工作在溫度-40°C 85°C之間的外部環(huán)境中，防水、防沖擊、高抗干擾，安裝方便簡單，能實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)讀取，并且檢測點也不易遭到破壞， 為本發(fā)明的創(chuàng)新點之一。圖像標識線301為鋪設(shè)在站內(nèi)道路上的兩條黑白色、平行的連續(xù)導引帶。RFID標識302為射頻電子標簽，配合圖像標識線301進行鋪設(shè)，在行駛路線中關(guān)鍵的轉(zhuǎn)彎處、停車處和其它關(guān)鍵位置安裝，其中記錄著電動汽車行駛到該位置的控制參數(shù)，包括運行速度、方向、轉(zhuǎn)向、行駛路線信息、所能到達的目標信息等。對照圖2、3的示意圖，電動汽車充換電站車輛導引系統(tǒng)的工作流程如下由車牌讀取模塊105讀取進站車輛的車牌信息后傳送到監(jiān)控服務(wù)器101，監(jiān)控服務(wù)器101對車牌信息進行處理，并將車牌信息進行存儲以便進行歸檔統(tǒng)計；由監(jiān)控服務(wù)器101通過路徑規(guī)劃模塊103進行路徑規(guī)劃后將路徑信息及電子地圖模塊104中的相關(guān)地圖信息通過無線通訊模塊I 102發(fā)送至車載終端2中的無線通訊模塊 II 202，通過無線通訊模塊II202將接收信息傳送至中央控制處理單元201 ；
由RFID模塊207采集RFID定位標識信息、由圖像采集模塊206采集圖像導引標識信息后傳送至視頻編碼模塊211編碼后上傳至中央控制處理單元201，由中央控制處理單元201進行處理后通過車輛控制模塊205控制車輛的運行，同時以圖像形式輸出至顯示模塊204進行顯示，GPS模塊210采集車輛的GPS定位信息、車輛數(shù)據(jù)采集模塊203采集車輛電池信息后傳送至中央控制處理單元201處理后經(jīng)無線通訊模塊II 209發(fā)送到監(jiān)控中心同時通過顯示模塊204進行顯示，由電源模塊208為車載終端提供電力，存儲模塊209保存采集數(shù)據(jù)及處理結(jié)果和相關(guān)命令。到達目標點的RFID點后，車載終端提示到達充電或換電目標點的位置，電動汽車開始充電或者換電。盡管上文對本發(fā)明進行了詳細說明，但是本發(fā)明并不限于此，本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明的工作原理進行各種形式上的修改。因此，凡按照本發(fā)明原理所作的修改，都應當理解為落入本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種電動汽車充換電站車輛導引系統(tǒng)，其特征在于包括監(jiān)控中心、一個或多個車載終端和一個或多個地面標識；所述監(jiān)控中心包括監(jiān)控服務(wù)器，所述監(jiān)控服務(wù)器分別與無線通訊模塊I、路徑規(guī)劃模塊、電子地圖模塊和車牌讀取模塊連接；所述車載終端包括中央控制處理單元，所述中央控制處理單元分別與RFID模塊、圖像采集模塊、視頻編碼模塊、車輛數(shù)據(jù)采集模塊、車輛控制模塊、顯示模塊、GPS模塊、無線通訊模塊II、電源模塊、存儲模塊連接；所述地面標識包括圖像標識線和RFID標識；所述監(jiān)控中心和車載終端通過無線通訊模塊I和無線通訊模塊II進行通信，無線通訊模塊I和無線通訊模塊II均為基于3G無線通訊技術(shù)的無線網(wǎng)橋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動汽車充換電車輛導引系統(tǒng)，其特征在于所述車載終端的中央控制處理單元，采用ARM9作為嵌入式處理器，它通過RS232接口分別與RFID模塊、 GPS模塊連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電動汽車充換電車輛導引系統(tǒng)，其特征在于所述圖像采集模塊與視頻編碼模塊連接，采集的圖像經(jīng)過視頻壓縮編碼后，輸出至中央控制處理單元進行圖像處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電動汽車充換電車輛導引系統(tǒng)，其特征在于所述車輛數(shù)據(jù)采集模塊與中央控制處理單元采用CAN總線連接，車輛數(shù)據(jù)采集模塊還通過CAN總線與車輛的電池監(jiān)控裝置、電控監(jiān)控裝置連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動汽車充換電車輛導引系統(tǒng)，其特征在于所述車輛控制模塊與中央控制處理單元采用CAN總線連接，車輛控制模塊還通過CAN總線與車輛的主控監(jiān)控裝置連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的電動汽車充換電車輛導引系統(tǒng)，其特征在于所述無線通訊模塊II采用串口或USB接口與中央控制處理單元連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電動汽車充換電站車輛導引系統(tǒng)，包括監(jiān)控中心、一個或多個車載終端和一個或多個地面標識；所述監(jiān)控中心包括監(jiān)控服務(wù)器，所述監(jiān)控服務(wù)器分別與無線通訊模塊I、路徑規(guī)劃模塊、電子地圖模塊和車牌讀取模塊連接；所述車載終端包括中央控制處理單元，所述中央控制處理單元分別與RFID模塊、圖像采集模塊、視頻編碼模塊、車輛數(shù)據(jù)采集模塊、車輛控制模塊、顯示模塊、GPS模塊、無線通訊模塊II、電源模塊、存儲模塊連接；所述地面標識包括圖像標識線和RFID標識。本系統(tǒng)采用圖像標識的導航方式和RFID標識的定位方式，實現(xiàn)了電動汽車在充電位或換電位上的快速準確?？浚瑸殡妱悠嚦鋼Q電站的穩(wěn)定運行提供了保障。
文檔編號G05B19/418GK102385369SQ20111028971
公開日2012年3月21日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者劉學強, 劉斐, 吳紹軍, 孔慶文, 李景華, 田琳 申請人:山東電力集團公司臨沂供電公司