CN101776766A - 用于普遍定位性能的gps与其他传感器的测量水平集成 - Google Patents

用于普遍定位性能的gps与其他传感器的测量水平集成 Download PDF

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CN101776766A CN200910263740A CN200910263740A CN101776766A CN 101776766 A CN101776766 A CN 101776766A CN 200910263740 A CN200910263740 A CN 200910263740A CN 200910263740 A CN200910263740 A CN 200910263740A CN 101776766 A CN101776766 A CN 101776766A
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Abstract

本发明涉及用于普遍定位性能的GPS与其他传感器的测量水平集成。一种在可用卫星数量小于最佳卫星数量来确定主车辆的位置时，利用实时动态定位技术确定所述主车辆的位置的系统和方法。从所述主车辆获取GPS数据。从相对于所述主车辆位于远程处的远程车辆获取GPS数据。获取备选的与车辆位置相关的数据。利用实时动态定位技术，根据所获取的主车辆和远程车辆的GPS数据和备选车辆位置数据来确定所述主车辆的位置。将所述主车辆的位置用于车辆应用中。

Description

用于普遍定位性能的GPS与其他传感器的测量水平集成
相关申请的交叉引用
本申请要求于2008年12月30日提交的美国临时专利申请序列号61/141,297的优先权，上述申请的公开内容在此作为参考全文引入。
技术领域
一种实施方式总体上涉及采用实时动态法或类似的处理方法对运动的或者静止的实体进行GPS定位。
背景技术
全球定位系统(GPS)或者其他全球导航卫星系统(GNSS)接收器通过跟踪视线信号来操作。这些接收器通常需要在车辆上的卫星接收器的无障碍视线中连续获得至少四个或者更多的卫星。由于自然的和人为的障碍(例如，建筑物)或者自然障碍(即，稠密的树木覆盖)，在某些情况下可能不能获得精确确定卫星接收器的位置所需的最佳卫星数量。其他误差，例如卫星的轨道误差、不良几何条件、大气延迟、多路径信号或者时钟误差可使得卫星的数量比精确确定接收器的位置所采用的数量更少。需要一种在精确位置识别所需的多个卫星不存在的情况下克服该问题的方法和系统。
发明内容
本发明的实施方式的优点在于，当可用卫星数量小于确定绝对或者相对GPS位置的最小卫星数量时，能够确定车辆的绝对或者相对位置。
在本发明的一种实施方式中，提供一种在可用卫星数量小于确定主车辆的位置的最佳卫星数量时，利用实时动态定位技术确定所述主车辆的位置的方法。从所述主车辆获取GPS数据。从相对于所述主车辆位于远程处的远程车辆获取GPS数据。获取备选的与车辆位置相关的数据。利用实时动态定位技术，根据所获取的主车辆和远程车辆的GPS数据和备选车辆位置数据来确定所述主车辆的位置。将所述主车辆的位置用于车辆应用中。
在本发明的一种实施方式中，一种车辆定位系统包括主车辆全球定位系统，用于确定主车辆的全球位置。提供车对实体通信系统，用于在主车辆和远程车辆之间交换GPS数据和备选车辆位置数据。处理单元存储来自远程车辆的GPS测量数据。所述远程车辆和主车辆的GPS测量数据在所述处理单元中被处理，用于利用实时动态定位技术确定所述主车辆的精确定位。所述备选车辆数据与从实时动态定位技术输出的数据协作地被处理，以补偿小于在所述主车辆和远程车辆之间应用实时动态定位处理技术所需的最佳卫星数量。
附图说明
图1是用于GPS的卫星轨道运行系统例如全球导航卫星系统(GNSS)的示意图。
图2是具有时间延迟的卫星轨道运行系统的示意图。
图3是调制成载波频率的导航信号的示意图。
图4是RTK定位方法的图表。
图5是能够采用RTK技术的定位确定系统的方框图。
图6是能够用于车对车和其他实体通信的消息集的图表。
图7是在来自通信装置的距离测量的潜在辅助下采用通常的GPS的同时，与主车辆通信的车辆的示意图。
图8是在路边V2X能力可获得时采用用于位置确定的V2X通信和车辆传感技术的主车辆通信的示意图。
图9是利用用于位置确定的车辆传感技术的主车辆的示意图。
图10是采用备选的车辆传感器测量数据与RTK或类似GPS定位技术协作以确定绝对或者相对定位的方法的流程图。
具体实施方式
全球定位卫星星座包括沿着预定运行路径绕地球轨道运行的至少24个或者更多卫星，其连续传输具有时间标志的数据信号。导航卫星接收器接收所传输的数据，并且利用该信息来确定其绝对位置。在二维平面上观测地球，地球上的每个点由两个坐标来标识。第一个坐标表示纬度，第二个点表示经度。为了确定在二维平面的位置，需要至少三个卫星，因为存在三个未知数，即两个位置未知数和也被当作未知数处理的接收器时钟计时误差。一些接收器可以假设在短的时间段内海拔保持相同，使得可以通过仅三个卫星确定位置，然而，如果像大多数应用中的情况一样考虑海拔，则至少需要四个卫星在一定量的误差的情况下来估计绝对位置。通过使用四个或者更多卫星，可以确定三维空间中的绝对位置，包括高于和低于地球表面(例如海平面)的高度。
卫星接收器通过跟踪视线信号来操作，这需要每个卫星处于接收器的视场中。通过设计，GPS和其他GNSS确保平均四个或者更多卫星连续位于地球上的各个接收器的视线中；但是，由于市区峡谷(即，例如建筑物的障碍)，更少数量的卫星位于视线中，甚至更严重的是，障碍会导致比精确确定卫星接收器的位置所需的数量更少的卫星。可能发生的其他定位误差包括轨道运行误差(即，当卫星的报告位置由于所采用的模型的误差或限制而与其实际轨迹不匹配时)、不良几何条件(即，卫星相对于接收器的视场群集于天空的窄区域中)、多路径信号(即，信号经过建筑物和其他物体反射)、大气延迟(即，当信号经过地球大气时发生的延迟)以及时钟误差(即，嵌入接收器中的时钟不准确或者卫星时钟的偏差)。
通过首先比较从每个相应卫星传输信号的时间与信号被记录的时间，然后校正在段落[0014]中描述的一些误差，从而确定导航卫星接收器的位置。响应于该比较和采用传输的数据对每个卫星的位置的估计，接收器计算每个卫星离接收装置多远。由于该信息，接收器不仅确定其位置，而且接收器可以确定速度、方位、到达目的地的距离和时间以及其他信息。
在一种大大简化的方法中，每个卫星发出具有如下内容的信号：卫星识别码、能够对卫星的位置和某些误差(即，卫星时钟误差和大气误差)进行估计的预定模型的参数、以及信息发送的时间。除了其自身的位置之外，每个卫星发送关于其他卫星的位置的数据。这些轨道数据(星历表和历书数据)由GPS接收器存储用于以后的计算。
下面提供GPS如何进行位置确定的说明。为了简便，首先假定地球是二维平面(这可之后与三维地球的模型相关)。信号从两个导航卫星中的第一个运行到GPS接收器所需的时间记录为t1(例如0.07秒)。由于该信息，可以确定接收器位于围绕第一卫星的半径为t1的圆上的某处。如果对具有时间t2的距离的第二卫星进行相同的程序，则产生了两个交点(P1和P2)，如图1所示。如果获得理想的测量(即，没有误差)，则P1和P2应当与接收器的位置重合。实际上，接收器采用数学技术通过最小化残余误差来估计接收器最可能的位置。随着冗余增加，更多的卫星观测添加到该过程中，使得该过程更精确。通过每个传输的信号上的时间标记，求解了时间模糊度。已知卫星的所有时钟在极大程度上是精确的(即，采用原子钟)；但是，主要由于GPS接收器中的时钟导致时钟误差。如果假定GPS接收器中的时钟比卫星中的时钟早0.005秒，则信号运行时间则显示为比其实际时间长0.005秒。这可导致确定GPS接收器位于P3中的一点，而不是位于P1。相交于点P3a、P3b、P3c的圆的交集称为伪距。术语“伪”与不对时钟的同步误差进行校正有关。
基于GPS接收器的时钟的准确性，所确定的位置由于其余误差可能是不正确的。例如，GPS导航系统中的1微秒的时钟误差会导致用户-卫星距离测量中大约300km的误差。因此，如果考虑第三卫星(在2D定位系统中)，则获得绝对位置P1。在时钟早0.005秒的示例中，三个相交点P3a-c被清晰地识别(参见图2)，并且容易显示时钟误差。对所有测量都是共同的GPS接收器时钟的时间可以改变，直到三个交点P3a-c统一成P1。因此，时钟误差被估计，于是同步了接收器时钟。
在假定地球不是绝对球形(即，有山，位于海平面上方或者下方)的三维全球定位系统的示例中，采用第四卫星，其对应于海拔，因为其与基于世界测地系统标准(WGS-84)的地球上的位置相关。因此，为了确定在三维全球定位系统中的绝对位置，需要四个或者更多卫星。
由GPS进行位置确定的原理以及位置的准确性极大程度上取决于信号的性质。在合适的信号结构的开发中考虑了各种标准。因此，GPS信号是非常复杂的并且提供了考虑如下参数的可能性：单向(被动)位置确定、精确距离和方向确定(多普勒效应)、导航信息的传输、多个卫星信号的同时接收、对信号的电离层延时和对干扰和多路径效应的不敏感性的某种水平的校正。为了满足所有这些要求，开发了下面描述的信号结构。
图3示出了通过相应的卫星广播的信号。从GPS导航卫星广播GPS信号需要合适的载波频率。载波频率的选择是基于这里描述的某些需求和限制。所选择的频率应当小于2GHz，因为大于2GHz的频率需要用于信号接收的定向天线。此外，当频率降低时，信号在空气中的传播速度偏离光速。因此对于大于10GHz和小于100MHz的频率会在电离层发生大的延迟。
PRN码调制到载波频率上，并需要用于码调制的高带宽。因此，应当选择具有高带宽的高频范围。此外，选择的频率应当在使得信号传播不会受天气现象(例如下雨、下雪或者云)影响的范围。
每个GPS卫星当前传输微波范围内的两个载波信号，称为L1和L2(L1中心频率为1575.42MHz，L2中心频率为1227.60MHz)。第三频率当前处于测试阶段，称为L5，中心频率为1176.45MHz。在当前民用信号范围中(L1 C/A)，载波相位通常通过两个不同的二进制码调制：首先存在C/A码(粗捕获码)。该码是1023“码片”码(chipcode)，以频率1.023MHz传送。术语“码片”与术语“比特”同义，并且也通过数字“1”或者“0”描述，然而，当使用码片时没有信息通过信号承载。载波信号被调制，并且主频带的带宽利用2MHz至20MHz的扩展频谱，以减小干扰。C/A码是伪随机码(PRN)，其与随机码类似，具有独特的自相关和互相关特性，但是限定用于每个卫星。PRN每1023比特(即，1微秒)进行重复。因此，在1秒内，产生1.023(106)码片。
如之前描述的，每个GPS导航卫星通过GPS接收器采用PRN码来识别。PRN码是仅仅伪随机的。实际上，如果这些代码实际上是随机的，将存在21023种可能性。在这些许多代码中，仅有一些适合于测量信号传播时间所必须的自相关和互相关。
在GPS系统中，采用相位调制将数据调制到载波信号，更具体地，为L1C/A信号中的二相移键控调制(BPSK)。在其他信号中也可采用不同的调制方法。当通过相位调制将数据信号调制到载波信号时，载波信号的正弦振荡被中断并适用相移(例如180°)重新开始。通过GPS接收器识别相移，并且存储数据。
除了C/A码之外，信号中的其他的GPS需要的信息调制成L1信号。该信息包括50Hz的信号，并且包含数据，例如卫星轨道、时钟校正、以及其他系统参数(关于卫星状态的信息)。这些数据通过每个卫星不断传输。基于信号中接收的信息，GPS接收器获取信息，例如，日期、大致时间以及卫星的位置。
来自GPS导航卫星的数据信号包含用于卫星时钟的校正参数。即使每个卫星随身携带一个或者多个原子钟并保持非常精确的时间，各个卫星的原子钟不与GPS参考时间完全同步，而是每个以自己的方式运行。因此，需要用于每个卫星的每个时钟的校正数据。此外，GPS参考时间不同于与地球的转动同步的世界时。通过闰秒的方式使得世界时与GPS时间同步。如果GPS导航卫星不能正确传输数据或者如果GPS导航卫星的轨道不稳定，则在广播信号中会识别出不稳定，因而相应的GPS导航卫星不能用于确定位置。
当比较两个一致的代码(即接收的代码和本地产生的代码)以对准代码时，GPS接收器首先确定是否存在误差，然后确定信号需要移动多远直到其被对准。信号必须移动的距离与时间(即，信号从卫星到接收器的运行时间的一部分)对应。应当理解，C/A代码包括1023个码片，以1.023MHz的频率传输，并且每微秒重复一次。现代的GPS接收器能够以大约3米的精度计算其位置，并且其是接收器容量和残余误差的函数。但是，为了获得更精确的定位，采用GPS载波相位和差分处理(例如采用GPS信号的载波相位信息的实时动态法(RTK))来提高位置精确度。
RTK定位是这样一种技术：其中单个或者多个参考基站提供实时校正或者原始观测数据，用于在基站和远程之间GPS定位。这种定位可以估计到厘米水平的精确度。在常规的GPS定位中，GPS观测中的残余误差导致米数量级的定位误差。大气误差通常是最大的，所有其他误差源可具有残余误差。RTK遵循差分观测理念(在卫星之间和在漫游装置和基站之间的单差分和双差分)，由此当漫游装置和基站相互之间处于几十千米之内时几乎消除了残余误差。RTK利用卫星的载波相位作为基础，用于确定地球上的接收器的位置的实时方位。RTK方法依赖差分技术，以消除或者最小化共同误差，而不取决于采用传输的信号中的数据来达到此目的。
图4中示出了RTK方法。其示出了具有已知位置的参考基站20。常规的RTK假定基站20固定，但是同样的理念可以用于移动的基站。还示出了远程GPS接收器22，例如车辆的GPS单元的GPS接收器。还示出了围绕地球轨道运行的示例数量的导航卫星24、26(通常需要多于四个卫星)。导航卫星如上面描述的在相应的载波频率上传播信号。在RTK定位技术下，RTK系统利用单个基站接收器20和多个移动单元22。基站20重新传播包括伪距离和载波相位信息的GPS测量数据。移动单元22又通过称为“双差分”载波相位测量的方法将其自身的相位测量与从基站接收的相位测量相比较。因此，移动单元22可以以高的精确度(例如，甚至到微米)来计算其“相对”位置。在了解了基站绝对位置后，可以以相同的精度确定移动单元22的绝对定位，但是其绝对位置仅仅和基站的位置一样精确。在采用移动基站的情况下，估计相对位置的精度与固定基站的情况相同。但是，基站20和移动单元22的绝对位置仅仅和基站的位置一样精确，通过从参考观测(即参考基站)首先减去用户观测(即远程接收器)来获得双差分载波相位测量。这部分测量称为“单差分”测量。在单差分测量之后，从所有其他卫星信号差中减去来自一个卫星的确定的信号差。结果被转化成用户参考基线估计问题。当载波模糊度被求解时基线可以确定为厘米水平的精度。该技术需要载波相位模糊度求解。一般地，远程接收器处理信息，以在接收器内实时求解WGS-84向量，以便产生相对于具有已知位置的基站的精确位置。基站的已知位置与移动接收器相对于基站的精确定位一起提供具有1-2厘米精度的GPS位置。采用RTK技术的优点在于，当采用RTK技术中所述的载波相位信息时，来自卫星(例如轨道运行误差)、大气和用户时钟的共同误差被消除或者最小化。
如上所述，当所需最小数量的导航卫星可用(即在视线内)时，RTK技术和常规的GPS处理技术运行良好。如果所需数量的导航卫星由于在导航接收器的视线内的障碍而不能获得时，例如在市区峡谷、树木覆盖区域、隧道、覆盖的停车场等情况下，则削弱了准确确定远程GPS接收器的位置的能力。为了克服该缺陷，本发明的实施方式采用车载传感器测量和远程车辆的V2X通信，该远程车辆与主车辆共用多个导航卫星。主车辆的车载传感装置和/或从远程车辆通过V2X通信提供给主车辆的备选定位数据可以与RTK处理技术协作，以便以相对和绝对的方式来准确识别GPS导航接收器的位置。也就是说，可以通过利用能够测量距离和/或方位的其他车辆传感器来降低获得精确定位所必须的卫星的数量，可能降低到两个导航卫星。可以通过系统来获得这种距离和方位数据，所述系统包括但不限于，具有目标跟踪的视觉系统、采用车辆中的车载收发器/接收器的超宽带(UWB)、包括与其他具有GPS覆盖的车辆的车对车(V2V)通信以及包括具有GPS覆盖的路边单元(RSU)/信标的车辆对基础设施(V2I)通信的V2X通信。采用距离和方位数据进行数学建模，以获得可与RTK位置处理技术协作进行处理的形式的结果，以便补偿RTK位置处理通常所需的卫星数量不足。
图5示出了采用RTK技术的定位确定系统的方框图。车辆包括车载GPS单元30，其具有GPS或者其他GNSS接收器，用于从一个或者多个导航卫星接收导航信号。GPS单元30包括一组RTK处理器32，用于进行RTK位置处理。该组RTK处理器32保持用于处于通信距离内的每个相应车辆或者其他实体的RTK向量过程34的列表。假定用于每个车辆或者实体而导出的相应RTK向量信息存储在该组RTK处理器32中，则GPS单元32采用RTK技术来确定每个通信实体相对于主车辆的相对位置。
该车辆装备有专用短距离通信(DSRC)无线电或者其他通信装置36，用于与其他车辆和/或基础设施进行V2X通信。该系统采用专用短距离通信、WiFi、或者类似系统作为用于V2X通信的通信协议。V2X通信包括但不限于车对车(V2V)通信和车对基础设施(V2I)通信。V2V通信是基于双向通信的协作车辆通信系统，用于在车辆间实时相互作用。这些系统优选用于交通管理、碰撞警告、以及许可用于公共安全应用的碰撞避免系统。这种系统可通过提供关于发生在主车辆的邻近车辆附近的除了任何安全相关的事件之外的交通状态的相关信息，来延伸主车辆对环境状态的识别范围。邻近车辆的全球定位包括在该通信中，其周期性传输到邻近车辆，作为固定的基于时间的消息的一部分。
图6示出了DSRC消息集和包含在其中的信息类型的示例。该消息包括三类信息。第一类包括周期性类似心跳的信息，其提供车辆的系统状态的健康状态信息。第二类是任选类，其包括变化率信息传输数据。这种数据可包括但不限于事件通知、车辆轨迹/结皮、车辆路径预测和用于支持RTK数据共享的RTK类方法的原始GPS数据(例如SAE J2735)。第三类可包括规范信息。第一类包括多个关于车辆状态的标识符。在这些标识符中，包括但不限于车辆位置(例如，纬度、经度和海拔)、车辆的运动(例如，速度、航向以及加速度)、和其他信息(例如动力系、制动和转向控制)。
V2I通信是在车辆和基础设施间进行的通信，该基础设施例如是路边单元(RSU)或者接入点(AP)。从相邻的车辆或者与相邻车辆位置有关的服务器提供的信息和其他信息可以以类似于用于V2V通信中的定位的方式使用。
用于获取备选相对定位数据的其他应用可包括车载应用目标传感装置。这种装置可包括测量或者估计主车辆相对于相邻车辆的位置的装置。例如，可以通过超宽带(UWB)通信或者从各种目标检测传感系统获得对相邻车辆的距离和方位的测量，所述传感系统包括但不限于视觉传感装置、雷达传感装置、超声、或者光传感装置(例如激光雷达装置)。
再次回到图5，通过DRSC或者类似的装置接收的信息提供到空中传送本地地图处理框38。该框中接收的数据可以用于框32的RTK定位技术的定位确定。例如，RTK需要每个周围的车辆或者其他实体(RSU)具有预定的最小数量的共用卫星，用于采用RTK定位技术确定相对位置。最优地，如果为了确定接收器的位置需要3D位置，则需要4个或者更多卫星；或者，如果某些未知数被认为是已知的或者恒定的，则可需要更少数量的卫星。一个示例是假定固定的高度，在这种情况下，该方案可以称为高度固定方案。因此，与其他车辆的V2X通信允许主车辆在其广播区域与远程车辆通信，用于确定在它们的视线内是否有足够数量的共用卫星，以实施RTK定位技术，从而提高主车辆的绝对位置或者相对位置的精确性。
从框38接收的其他数据可以用于建立主车辆相对于远程车辆的相对定位，或者可以用于当采用RTK定位技术而没有足够数量的共用卫星可获得时补偿数据缺失。当远程车辆相对于主车辆的位置要求高精度时，确保了相对定位。这种示例包括框40中显示的道路位置模块。如果导航单元或者其他类型的车辆应用需要仅仅关于主车辆正在运行的道路的信息，则不需要该车辆在该道路内的精确定位。这种水平的精度可以称为“哪条路”水平的精度。在该示例中，主车辆可以采用来自具有其自身GPS的其他车辆和基础设施的纬度和经度数据来估计其他车辆的相对位置。尽管纬度和经度数据可具有与其位置相关的误差(1-3米精度)，这对于主车辆的位置不是一个问题，因为该应用需要寻求仅仅确定车辆在哪条道路上运行的信息，不需要其在该道路上的精确位置。
当要求主车辆的基本上准确的位置时，确保了高精度的绝对或者相对定位。这种示例包括框42中显示的道路定位模块。这种示例包括车道定位模块，其需要更高的精度，因为所涉及的应用需要主车辆的绝对或者相对位置。例如，该应用可包括车道偏离警告，其需要关于车辆定位在道路中的哪条车道的知识。另一示例可包括前进碰撞警告(FCW)，其需要了解车辆在哪条车道上运行。在框42中，主车辆利用从其他车辆(例如V2X通信)或者车载目标检测传感装置获得的信息。典型地，车载目标传感装置提供主车辆相对于远程车辆的相对位置(例如方位和距离数据)。采用所获取的数据进行数学建模，以提供位置数据，该位置数据可用来与RTK向量数据协作，以产生精确定位的车辆的绝对位置。应当理解，多种数学建模技术(包括但不限于最小二乘法)可以用于将目标传感数据(例如方位和距离数据)转换成可使用的形式，其补充RTK定位技术。当在主车辆和其他远程车辆之间存在的共用卫星数量小于用于执行RTK处理技术的最佳卫星数量时(其通常根据从远程车辆获得的GPS信息导出)，可采用这种数学建模数据与RTK定位技术协作。也就是说，主车辆采用数学建模来将包含目标传感数据(例如距离和方位数据)的V2X数据转换成可使用的形式，其可采用RTK定位技术以协作的方式执行。
图7-9包括示意图和流程图，示出了用于确定与标准定位技术(例如RTK技术)协作使用的备选定位数据的精确使用的V2X通信的使用。
图7示出了沿着相应的道路运行的主车辆50。也示出了沿着相应道路运行的多个车辆52，其处于通过DSRC无线电或者类似通信协议与主车辆通信的距离内。区域54是障碍区域，其中位于区域54中的车辆由于视线误差(例如，处于市区峡谷中)仅仅从少于建立绝对定位所需数量的卫星接收信号。车辆56设置于区域54之外，并且从所需数量的卫星接收卫星信号。因此，车辆56可响应于看见的所需数量的卫星来估计其绝对位置。处于区域54中的主车辆50由于少于最小数量的卫星可获得而不能估计其绝对位置。通过利用主车辆50与其他车辆(例如车辆56)之间的V2V通信，主车辆50可利用来自车辆56的部分GPS观测数据和/或UWB通信能力来确定其GPS定位中的距离或者方位数据。通过车辆56得到的数据更精确，因为其利用至少用于绝对定位所需的最小数量的卫星。从车辆56获得的信息可包括GPS信息，或者如果车辆56采用其传感装置感测主车辆50，可包括传感的信息，例如距离和方位信息。采用距离和方位信息提供主车辆50和车辆56之间的相对定位，其可之后用来确定主车辆50的绝对定位。
图8和9示出了采用车载传感装置的主车辆的实施方式。在图8中，主车辆50采用UWB或者基于类似通信技术的消息传输来与RSU57通信。这可用于产生车辆对RSU距离轨迹。可以通过车载传感器测量相对于RSU57的方位。基于本发明中引入的方法，全部或者一些上述距离和方位测量可以与GPS信息结合使用，以产生精确的车辆对RSU的相对向量。在主车辆50和RSU57之间没有用于传统RTK的足够的共用GPS卫星的情况下，该方法允许采用可获得的部分GPS信息和其他车辆传感器产生的信息结合，以增加位置信息的可获得性。如果RSU57的位置被准确知道，并且传输到主车辆50作为消息传输的一部分，则该方法使得该车辆能够除了估计其相对于RSU57的相对位置之外，还能估计其绝对位置。
图9示出了主车辆50的示意图，相比于在V2V情况下仅采用GPS，其利用车辆传感技术来确定位置。在图9中，主车辆50的车载传感装置装备有视觉装置或者雷达装置或者任何其他类似装置。类似于针对图8描述的理念，可以采用视觉装置确定方位测量。此外，采用UWB或者类似技术的车对车通信可以用来估计车辆之间的距离。因此，在主车辆50和目标车辆58之间的共用卫星不足以进行传统RTK的情况下，额外的距离和方位信息可以与部分GPS信息结合，以产生在目标车辆58和主车辆50之间的结合的相对定位方案。如果目标车辆58的绝对位置是已知的并且传输到主车辆50作为一部分车对车消息，则这可以被进一步延伸以估计主车辆50的绝对位置。图9中的箭头显示了可通过V2V通信获得的从主车辆50到目标车辆58所沿着和经过的距离。图8和9所示的实施方式允许在主车辆可获得小于最佳数量的卫星时相比于仅仅有GPS的RTK定位情况下进行改进的RTK定位。
图10示出了图7、8和9所示的能够用来实现GPS和车辆传感器集成的方法。车载全球导航卫星系统(GNSS)60从处于主车辆的视线内的那些比估计其绝对位置所需的最小数量的卫星更少的卫星接收GPS信号。然后采用框61中的GNSS数据采用双差分技术来处理数据。来自可获得最小数量的共用卫星的其他远程车辆的GPS数据提供到框61，用于利用RTK位置处理技术。RTK位置处理技术可以减小定位误差到基本上1-2厘米。远程车辆的GPS数据通过V2X通信提供到主车辆。数据然后提供给框62，其中采用从其他车辆获取的GPS数据进行RTK位置处理技术。如果主车辆的视线中的卫星数量小于RTK处理所需的最小卫星数量，则主车辆可以利用通过这里描述的其他方法获得的额外的测量观测数据。获得额外的测量观测数据的其他方法包括但不限于从车辆雷达、激光雷达或者超声装置63获取的数据，从V2X通信64、视觉相机65和其他车载传感器66获取的数据。这种数据可以包括距离、距离变化率、方位、方位变化率和高度差。所获得的数据提供给处理器，其中基于所获得的数据产生数学模型。通过数学模型输出的数据对RTK位置处理技术形成补充，用于采用RTK技术估计主车辆的绝对位置。因此，数据被转换成可将数据补充到处理器中的形式，从而可以采用RTK定位技术估计绝对位置或者相对位置。在框67，精确的相对向量被输出，从而估计绝对位置。
尽管已经详细描述了本发明的一些实施方式，但是，本发明所属领域技术人员了解由所附权利要求书限定的用于实施本发明的各种替代设计和实施方式。

Claims (21)

1.一种在可用卫星数量小于确定主车辆的位置的最佳卫星数量时，利用实时动态定位技术确定所述主车辆的位置的方法，所述方法包括如下步骤：
从所述主车辆获取GPS数据；
从相对于所述主车辆位于远程处的远程车辆获取GPS数据；
获取备选的与车辆位置相关的数据；
利用实时动态定位技术，根据所获取的主车辆和远程车辆的GPS数据和备选车辆位置数据来确定所述主车辆的位置；以及
将所述主车辆的位置用于车辆应用中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，根据备选车辆数据来产生数学模型，其中，所产生的数学模型是能够与所述实时动态定位技术协作地被处理的形式。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，采用数学方法来将备选车辆数据转换成补充所述实时动态定位技术的形式。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述数学方法包括最小二乘数学方法。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，从远程车辆获取GPS数据，所述远程车辆从与所述主车辆共用的卫星接收数据。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，从所述主车辆与远程车辆之间的车对车通信获取备选位置数据。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，从车对基础设施通信获取备选位置数据。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，从车载目标检测传感装置获取备选车辆数据。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，备选车辆数据包括由所述主车辆产生的距离和方位数据。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，备选车辆数据包括由所述远程车辆产生的距离和方位数据。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述远程车辆的GPS数据通过车对车通信提供给所述主车辆。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述远程车辆的GPS数据通过车对基础设施通信提供给所述主车辆。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，所确定的主车辆的位置是相对于所述远程车辆的位置。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，所确定的主车辆的位置是绝对位置。
15.一种车辆定位系统，包括：
主车辆全球定位系统，用于确定主车辆的全球位置；
车对实体通信系统，用于在主车辆和远程车辆之间交换GPS数据和备选车辆位置数据；以及
处理单元，用于存储来自远程车辆的GPS测量数据，所述远程车辆和主车辆的GPS测量数据在所述处理单元中被处理，用于利用实时动态定位技术确定所述主车辆的精确定位，
其中，所述备选车辆位置数据与从实时动态定位技术输出的数据协作地被处理，以补偿小于在所述主车辆和远程车辆之间应用实时动态定位处理技术所需的最佳卫星数量。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，根据备选车辆数据来产生数学模型，所述数学模型用来将备选车辆数据转换成补充所述实时动态定位技术的形式。
17.根据权利要求14所述的方法，其中，从远程车辆获取GPS数据，所述远程车辆从与所述主车辆共用的卫星接收数据。
18.根据权利要求14所述的方法，其中，所述车对实体通信系统是车对车通信系统。
19.根据权利要求14所述的方法，其中，所述车对实体通信系统是车对基础设施通信系统。
20.根据权利要求14所述的方法，其中，备选车辆位置数据包括由主车辆产生的距离和方位数据。
21.根据权利要求14所述的方法，其中，备选车辆数据由至少一个远程车辆产生，并且传输到所述主车辆。
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