電動汽車充換電站車輛導引終端裝置的製作方法

2024-03-11 09:21:15

專利名稱：電動汽車充換電站車輛導引終端裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種車輛導引終端裝置，具體涉及一種基於RFID技術和視覺識別技術的電動汽車充換電站車輛導弓I終端裝置。
背景技術：
作為一種可以取代傳統動力汽車的新興能源運載工具，電動汽車的發展越來越受到政府和企業的重視，在該領域投入的人力、物力和財力也越來越大，引領汽車行業走向了新的發展方向。在電動汽車的實際應用中，為方便使用而主要採取換電為主的方式，電動汽車進入到充換電站後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，如何實現車輛在充換電站內自動導航、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。 在本領域中，申請號為2010105^873. 1的發明專利公開了一種電動汽車充電預定與導航系統，其實現了車輛從道路到充換電站的GPS導航，但缺少充換電站內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。申請號為200710156863. 8的發明專利公布了一種基於射頻識別標籤和視覺的自動導引系統及其方法，它採用工業控制計算機用於圖像處理及路徑規劃，其設備結構複雜，設備體積過大，不適於應用到電動汽車充換電站的導引系統中， 無法滿足本行業對導引系統的要求。在實際應用中，換電站控制中心也需要對站內電動車輛進行實時監控與統一管理，僅靠工作人員監督或攝像頭監控無法做到及時、全面的管理，並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，不符合整個行業的發展規劃。目前，現有的電動汽車導引系統及其終端裝置主要存在以下問題1)採用電子指示牌的方式不僅增加了生產成本，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)站內所使用的攝像頭監控方法無法詳細地統計各個車輛的實時狀態，無法實現站內車輛的實時定位監控問題。

發明內容
因此，本發明意在解決上述技術問題，而提供了一種基於RFID技術和視覺識別技術實現電動汽車自動導航行駛的電動汽車充換電站車輛導引終端裝置。本系統採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，實現了電動汽車在充電位或換電位上的快速準確停靠，為電動汽車充換電站的穩定運行提供了保障。為實現上述目的，本發明採用下述技術方案一種電動汽車充換電站車輛導引終端裝置包括中央控制處理單元，所述中央控制
3處理單元分別與RFID模塊、圖像採集模塊、視頻編碼模塊、車輛數據採集模塊、車輛控制模塊、顯示模塊、GPS模塊、無線通訊模塊、電源模塊、存儲模塊連接；所述終端裝置的圖像採集模塊是基於視覺識別技術，採用Hough變換法提取所採集到的引導線圖像信息，並根據提邊後的二值圖數據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，並由中央控制處理單元根據提取後的標識線斜率信息控制和矯正車輛的運行方向。所述中央控制處理單元，採用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。所述圖像採集模塊與視頻編碼模塊連接，採集的圖像經過視頻壓縮編碼後，輸出至中央控制處理單元進行圖像處理。所述車輛數據採集模塊與中央控制處理單元採用CAN總線連接，車輛數據採集模塊還通過CAN總線與車輛的電池監控裝置、電控監控裝置連接。所述車輛控制模塊與中央控制處理單元採用CAN總線連接，車輛控制模塊通過 CAN總線與車輛的主控監控裝置連接。所述無線通訊模塊採用串口或USB接口與中央控制處理單元連接，所述無線通訊模塊為GPRS或3G移動通信模塊。下面首先結合本發明的具體結構和連接關係說明導引系統的工作原理一種電動汽車充換電站車輛導引終端裝置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、圖像採集模塊、視頻編碼模塊、車輛數據採集模塊、車輛控制模塊、顯示模塊、GPS模塊、無線通訊模塊、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。上述車載終端中，提供RFID導航信息的RFID模塊，提供圖像導航信息的圖像採集模塊，提供圖像處理功能的視頻編碼模塊，提供車輛運行參數數據的車輛數據採集模塊，提供車輛控制功能的車輛控制模塊，提供顯示功能的顯示模塊，提供GPS定位信息的GPS模塊，提供無線通訊功能的無線通訊模塊，提供電源的電源模塊，提供數據存儲功能的存儲模塊，中央控制處理單元連接於各功能單元之間。上述中央控制處理單元，採用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。上述圖像採集模塊與視頻編碼模塊連接，採集的圖像經過視頻壓縮編碼後，輸出至中央控制處理單元進行圖像處理。上述車輛數據採集模塊與中央控制處理單元採用CAN總線連接，車輛數據採集模塊還通過CAN總線與車輛的電池監控裝置、電控監控裝置連接。上述車輛控制模塊與中央控制處理單元採用CAN總線連接，通過CAN總線與車輛的主控監控裝置連接。上述顯示模塊包括IXD顯示器、觸控螢幕、指示燈中的至少一種以及按鍵，用於顯示中央控制處理單元的輸出數據，並提供操作命令輸入功能，並且該顯示模塊通過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。上述電動汽車充換電站車輛導引系統，RFID模塊採集道路標線上的RFID信息，並傳送至中央控制處理單元經處理後通過車輛控制模塊控制車輛的前進/轉向/倒退/停止。上述電動汽車充換電站車輛導引系統，圖像採集模塊採用CCD數碼攝像機，採集道路標線上的圖像標識信息，並傳送至視頻編碼模塊編碼後上傳至中央控制處理單元經處理後根據車輛與引導線的角度差數據調整電動汽車的前進角度。上述電動汽車充換電站車輛導弓丨系統，車輛數據採集模塊通過CAN總線連接電池監控裝置和電控監控裝置，採集充電電池的運行參數及車輛的整體運行數據並傳送至中央控制處理單元。上述電動汽車充換電站車輛導引系統，車輛控制模塊通過CAN總線連接主控監控裝置，讀取車輛運行參數後傳送至中央控制處理單元，並根據中央控制處理單元的指令控制車輛的運行。上述電動汽車充換電站車輛導弓丨系統，顯示模塊用於顯示圖像採集模塊採集到的圖像信息、中央控制處理單元發出的提示信息、輸入操作命令及由無線通訊模塊所接收到的監控中心發送的路徑指示信息。上述電動汽車充換電站車輛導引系統，GPS模塊用於接收GPS定位信息並傳送至中央控制處理單元。無線通訊模塊用於向監控中心發送由中央控制處理單元處理後的採集信息、行駛信息及車輛運行參數，並接收監控中心發送的指令信息、地圖信息、路徑指示信息。車載終端所採用的圖像採集模塊基於視覺識別技術，採用Hough變換法提取所採集到的引導線圖像信息，根據提邊後的二值圖數據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提取後的標識線斜率信息控制和矯正車輛的運行方向，該算法受噪聲點的幹擾較小、識別速度快，並且該方法的成本較低、安裝方法靈活簡便，適於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於David G.Lowe於2004年在 ((International Journal of Computer Vision〉〉上發表的"Distinctive Image Features from Scale-Invariant Keypoints，，。車載終端所採用的RFID模塊基於RFID技術，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、彎道標誌信息和起停加減速標誌信息，傳送至中央控制處理單元處理後根據標識信息控制車輛的運行。該方法高可靠性，能夠工作在溫度-40°C 85°C之間的外部環境中，防水、防衝擊、高抗幹擾，安裝方便簡單，能實現高速數據讀取，並且檢測點也不易遭到破壞，為本發明的創新點之一。本發明的有益效果是1、採用圖像標識的導航方式，導引路徑設置和變更簡單方便，成本低，易維護，提高了系統對圖像信息的抗幹擾性，具有信號強度高、抗幹擾性好、適應環境性強的優點；2、採用RFID標識的定位方式，實現了電動汽車在充電位或換電位上的精確定位
和停靠。3、採用RFID導航和圖像識別導航相結合的方式，提高了車輛導引的效率，實現了電動汽車在充電位或換電位上的快速準確停靠，為電動汽車充換電站的穩定運行提供了保障。


圖1為本發明的電動汽車充換電站車輛導引終端裝置的結構框圖；圖2為本發明的電動汽車充換電站車輛導引終端裝置的數據流向示意5
圖1中2.車載終端201.中央控制處理單元，202.無線通訊模塊，203.車輛數據採集模塊，204.顯示模塊，205.車輛控制模塊，206.圖像採集模塊，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；
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做進一步說明。圖1中，一種電動汽車充換電站車輛導引車載終端2包括中央控制處理單元201， 所述中央控制處理單元201分別與RFID模塊207、圖像採集模塊206、視頻編碼模塊211、車輛數據採集模塊203、車輛控制模塊205、顯示模塊204、GPS模塊210、無線通訊模塊202、電源模塊208、存儲模塊209連接；所述車載終端2通過無線通訊模塊202進行與監控中心通信，所述無線通訊模塊202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終端裝置中，RFID模塊207與中央控制處理單元201採用RS232接口連接，圖像採集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，車輛數據採集模塊203與中央控制處理單元 201採用CAN總線連接，車輛控制模塊205與中央控制處理單元201採用CAN總線連接，顯示模塊204與中央控制處理單元201採用IO總線連接，GPS模塊210與中央控制處理單元 201採用RS232接口連接，無線通訊模塊202與中央控制處理單元201採用串口或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閱讀器採集道路標線上的電子標籤信息，並傳送至中央控制處理單元201經處理後控制車輛的前進/轉
向/倒退/停止。圖像採集模塊206採用CXD攝像機，採集到道路標線上的原始標識圖像後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經處理後根據車輛與引導線的角度差數據調整電動汽車的前進角度。車輛數據採集模塊203通過CAN總線連接電池監控裝置，採集充電電池的運行數據並傳送至中央控制處理單元201。車輛控制模塊205通過CAN總線連接主控監控裝置，讀取車輛運行參數後傳送至中央控制處理單元201，並根據中央控制處理單元201的指令控制車輛的運行。顯示模塊204用於顯示圖像採集模塊206採集到的圖像信息、中央控制處理單元 201發出的提示信息、輸入操作命令及由無線通訊模塊202所接收到的監控中心發送的路徑指示信息。GPS模塊210用於接收GPS定位信息並傳送至中央控制處理單元201。無線通訊模塊202用於向監控中心發送由中央控制處理單元201處理後的採集信息、行駛信息及車輛運行參數，並接收由監控中心發送的相關指令信息、路徑指示信息。圖像採集模塊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後傳送至視頻編碼模塊211，將標識線圖像進行編碼處理後傳送至中央控制處理單元 201，採用邊緣提取方法提取出標識線圖像、採用Hough變換法提取標識線圖像點集，根據提邊後的二值圖數據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根據提取後的標識線斜率信息控制和矯正車輛的運行方向，該算法受噪聲點的幹擾較小、識別速度快，並且該方法的成本較低、安裝方法靈活簡便，適於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207基於RFID技術，通過RFID閱讀器讀取標識線中的RFID標識，其中包含充電工位號方向信息、行駛路線標誌信息和加速、減速、轉向、停車標誌信息，傳送至中央控制處理單元201處理，並與電子地圖信息相對照，根據路徑的存在信息及偏移信息調整車輛的運行；當車輛駛入充電位或換電位後，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停靠坐標。該方法高可靠性，能夠工作在溫度-40°C 85°C之間的外部環境中，防水、防衝擊、高抗幹擾，安裝方便簡單，能實現高速數據讀取，並且檢測點也不易遭到破壞，為本發明的創新點之一。圖像標識線為鋪設在站內道路上的兩條黑白色、平行的連續導引帶。RFID標識為射頻電子標籤，配合圖像標識線進行鋪設，在行駛路線中關鍵的轉彎處、停車處和其它關鍵位置安裝，其中記錄著電動汽車行駛到該位置的控制參數，包括運行速度、方向、轉向、行駛路線信息、所能到達的目標信息等。對照圖2的示意圖，電動汽車充換電站車輛導引終端裝置的工作流程如下由RFID模塊207採集RFID導引標識信息、由圖像採集模塊206採集圖像導引標識信息後傳送至視頻編碼模塊211編碼後上傳至中央控制處理單元201，由中央控制處理單元201進行處理後通過車輛控制模塊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採集車輛的GPS定位信息、車輛數據採集模塊203採集車輛電池信息後傳送至中央控制處理單元201處理後經無線通訊模塊209發送到監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保存採集數據及處理結果和相關命令。到達目標點的RFID點後，車載終端提示到達充電或換電目標點位置，電動汽車開始充電或者換電。儘管上文對本發明進行了詳細說明，但是本發明並不限於此，本技術領域技術人員可以根據本發明的工作原理進行各種形式上的修改。因此，凡按照本發明原理所作的修改，都應當理解為落入本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種電動汽車充換電站車輛導引終端裝置，其特徵在於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、圖像採集模塊、視頻編碼模塊、車輛數據採集模塊、車輛控制模塊、顯示模塊、GPS模塊、無線通訊模塊、電源模塊、存儲模塊連接；所述終端裝置的圖像採集模塊是基於視覺識別技術，採用Hough變換法提取所採集到的引導線圖像信息，並根據提邊後的二值圖數據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，並由中央控制處理單元根據提取後的標識線斜率信息控制和矯正車輛的運行方向。
2.根據權利要求1所述的電動汽車充換電車輛導引終端裝置，其特徵在於所述車載終端的中央控制處理單元，採用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.根據權利要求1所述的電動汽車充換電車輛導引終端裝置，其特徵在於所述圖像採集模塊與視頻編碼模塊連接，採集的圖像經過視頻壓縮編碼後，輸出至中央控制處理單元進行圖像處理。
4.根據權利要求1所述的電動汽車充換電車輛導引終端裝置，其特徵在於所述車輛數據採集模塊與中央控制處理單元採用CAN總線連接，車輛數據採集模塊還通過CAN總線與車輛的電池監控裝置、電控監控裝置連接。
5.根據權利要求1-4所述的電動汽車充換電車輛導引終端裝置，其特徵在於所述車輛控制模塊與中央控制處理單元採用CAN總線連接，車輛控制模塊通過CAN總線與車輛的主控監控裝置連接。
6.根據權利要求1-6所述的電動汽車充換電車輛導引終端裝置，其特徵在於所述無線通訊模塊採用串口或USB接口與中央控制處理單元連接，所述無線通訊模塊為GPRS或3G 移動通信模塊。
全文摘要
本發明涉及一種電動汽車充換電站車輛導引終端裝置，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、圖像採集模塊、視頻編碼模塊、車輛數據採集模塊、車輛控制模塊、顯示模塊、GPS模塊、無線通訊模塊、電源模塊、存儲模塊連接。所述中央控制處理單元，採用ARM9作為嵌入式處理器；所述中央控制處理單元通過RS232接口分別與RFID模塊、GPS模塊連接，通過串口或USB接口與無線通訊模塊連接；所述無線通訊模塊為GPRS或3G移動通信模塊。本終端裝置採用圖像標識的導航方式和RFID標識的定位方式，實現了電動汽車在充電位或換電位上的快速準確停靠，為電動汽車充換電站的穩定運行提供了保障。
文檔編號H04N7/18GK102508490SQ20111028971
公開日2012年6月20日 申請日期2011年9月28日 優先權日2011年9月28日
發明者何健, 劉斐, 孫剛, 江秀友, 王建基 申請人:山東電力集團公司臨沂供電公司