CN104748755A - 移动车辆定位校正方法与装置 - Google Patents

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Abstract

本公开的一种移动车辆定位校正方法与装置，该移动车辆定位校正方法，适用于配置有移动校正定位装置的移动校正车辆与至少一配置有待定位装置的待校正车辆，包括以下步骤：该移动校正定位装置将该移动校正定位装置的定位等级讯息传送给该待定位装置；该待定位装置发送定位校正请求给该移动校正定位装置；该移动校正定位装置检测与该待定位装置的相对位置，并计算该待定位装置的校正后位置，再将该校正后位置传给该待定位装置;以及，该待定位装置依据该校正后位置更新自身的位置。

Description

移动车辆定位校正方法与装置
技术领域
本公开涉及一种移动车辆定位校正方法与装置。
背景技术
目前市售全球定位系统(Global Positioning System，GPS)装置精准度普遍不足，以至难以将GPS位置直接标示到正确车道等级图资上。卫星定位技术在市区大楼路树遮蔽严重的情况下有极大误差，即使差分全球定位系统(Differential Global Positioning System，DGPS)、广域增强系统(Wide AreaAugmentation System，WAAS)差分校正技术也仅能克服大气误差，难以解决卫星信号非视线的(Non-line-of-sight，NLOS)问题及多重路径误差。
GPS的可能误差来源大致包含几何误差、大气电离层误差、大气对流层误差、多重路径误差、与接收机的误差。所谓几何误差，指的是利用卫星进行三角定位时所产生的可能误差，可以通过纳入位置精度稀释(PositionalDilution of Precision，PDOP)、水平精度稀释(Horizontal Dilution of Precision，HDOP)等值加以计算改进。大气电离层误差与大气对流层误差所造成误差一般大约在3-5米的范围，可以通过支持DGPS、WAAS差分校正技术减少误差。多重路径误差是指卫星信号经过多重路径后，例如，建物的反射等，所产生的误差，其误差范围可能高达5米以上，可以通过抗多重路径技术加以改善。接收机的误差则可以通过增强接收机天线、时钟等硬件的精确度与灵敏度加以改善。
除此外，其他以雷达、图像辨识、图资辅助定位方式克服GPS可能误差技术也被提出，以辅助卫星定位，包括支持路边单元(Road Side Unit，RSU)车道等级定位(例如，DGPS、WAAS)、惯性导航(inertial measurement unit，IMU)、三维(3dimensions，3D)图资辅助定位、路景图像数据库辨识定位、及雷达图像辅助定位等各种方式。例如，利用图像比对图像数据库与图资，藉由路侧图像定位自身车辆的位置；或是提取路面数据特征利用图像比对图像数据库做自身车辆定位；或是利用检测器检测(侦测)道路特征比对图资以判断出横向相对位置等相关技术。另一近年来颇受瞩目的例子则是谷歌(Google)自动无人驾驶车。但上述所有的技术还是仅限于精准定位其自身车辆位置。由于自动驾驶车为未来趋势，而精准定位为其重要基础。因此，如何靠无线通信沟通即可让所有装置达到同样等级定位能力，成为业界的重要研究课题。
发明内容
本公开的一实施例为一种移动车辆定位校正方法，适用于配置有移动校正定位装置的移动校正车辆与至少一配置有待定位装置的待校正车辆，包括以下步骤：该移动校正定位装置将该移动校正定位装置的定位等级讯息传送给该待定位装置；该待定位装置发送定位校正请求给该移动校正定位装置；该移动校正定位装置检测与该待定位装置的相对位置，并计算该待定位装置的校正后位置，再将该校正后位置传给该待定位装置;以及该待定位装置依据该校正后位置更新自身的位置。
本公开的一实施例为一种移动车辆定位校正方法，适用于配置有移动校正定位装置的移动校正车辆与至少一配置有待定位装置的待校正车辆，包括以下步骤：该移动校正定位装置将该移动校正定位装置的定位等级讯息与该移动校正定位装置的位置传送给该待定位装置；该待定位装置检测(侦测)与该移动校正定位装置的相对位置，并计算该待定位装置的校正后位置;以及该待定位装置更新自身的位置。
本公开的一实施例为一种移动车辆定位校正方法，适用于配置有第一待定位装置的第一待校正车辆，包括以下步骤：该第一待校正车辆经过配置有车道等级定位校正点，且获得校正；该第一待校正车辆检测(侦测)与配置有第二待定位装置的第二待校正车辆的相对位置，该第一待校正车辆将自身位置加上该相对位置以计算该第二待定位装置的校正后位置；以及将该第二待校正车辆的该校正后位置通过无线通信传给该第二待校正车辆，且该第二待校正车辆更新自身的位置。
本公开的一实施例为一种移动车辆定位校正方法，适用于配置有移动校正定位装置的移动校正车辆，包括以下步骤：该移动校正定位装置传送定位等级讯息给至少一待定位装置；该移动校正定位装置接收该至少一待定位装置所发送的定位校正请求；以及该移动校正定位装置检测与该至少一待定位装置的相对位置，计算该至少一待定位装置的校正后位置，并将该校正后位置传给该至少一待定位装置。
本公开的一实施例为一种移动车辆定位校正装置，适用于移动校正车辆，该移动车辆定位校正装置至少包含定位校正模块，用以定位本身位置；通信模块；及检测模块，可检测与至少一待定位装置的相对位置，该移动车辆定位校正装置可执行以下步骤：传送定位等级讯息给至少一待定位装置；接收该至少一待定位装置所发送的定位校正请求；以及检测与该至少一待定位装置的该相对位置，计算该至少一待定位装置的校正后位置，并将该校正后位置传给该至少一待定位装置。
附图说明
图1所示是本公开的一种移动车辆定位校正方法的流程图。
图2所示为本公开的移动车辆定位校正方法的一实施例示意图。
图3所示为本公开的移动车辆定位校正方法在图2实施例下的执行流程图。
图4所示为本公开的移动车辆定位校正方法的另一实施例示意图。
图5所示为本公开的移动车辆定位校正方法在图4实施例下的执行流程图。
图6所示为本公开的移动车辆定位校正方法的另一实施例示意图。
图7所示为本公开的移动车辆定位校正方法在图6实施例下的执行流程图。
图8所示为本公开的移动车辆定位校正方法的另一实施例示意图。
图9所示为本公开的移动车辆定位校正方法在图8实施例下的执行流程图。
图10所示为本公开的移动车辆定位校正方法在又一实施例下的执行流程图。
图11所示为本公开的移动车辆定位校正方法在又一实施例下的执行流程图。
【符号说明】
201 第一通信模块
202 第一检测模块
203 第一定位校正模块
204 第二定位模块
205 第二通信模块
601 第一通信模块
602 第一定位校正模块
603 第二定位模块
604 第二检测模块
605 第二通信模块
具体实施方式
图1所示是本公开的一种移动车辆定位校正方法的流程图。如图1所示，步骤101由一移动校正车辆利用一传感器检测(侦测)周围至少一待校正车辆相对位置与角度；步骤102由该移动校正车辆计算该至少一待校正车辆在一时间点T的校正后位置；以及步骤103将该校正后的位置利用一通信模块传送给该至少一待校正车辆；其中，该移动校正车辆是一配备移动校正定位装置的车辆，该至少一待校正车辆中的每一待校正车辆是一配备待定位装置的车辆，且该移动校正定位装置的定位等级高于该待定位装置的定位等级。当该移动校正定位装置的定位等级达到误差仅为厘米或车道等级时，校正后的该待校正车辆位置也可达误差仅为厘米或车道等级，并可进而校正其他车辆。
更进一步地，上述的定位等级可依据定位装置针对前述的几何误差、大气电离层误差、大气对流层误差、多重路径误差、与接收机的误差等所采用的可降低误差的相关改善技术，通过一权重方式计算，估计其降低误差的可能成效，或是通过改变各采用的相关改善技术的权重分配，来达到最佳精准度的定位。
举例来说，假设大气电离层反射所造成的误差为4米，大气对流层反射所造成的误差为0.7米，接收机噪声所造成的误差为0.5米，多重路径所造成的误差为1.4米，再加上精度稀释(Dilution of Precision，DOP)所造成的误差至少为1-6米，故最大总误差可达4+0.7+0.5+1.4+6=12.6。当所使用的定位装置采用相关的改善误差技术分别以A、B、C、D、E…等符号表示时，该定位装置的定位等级PL可由下列式子计算：
PL=A×a%+B×b%+C×c%+D×d%+E×e%...
其中，a、b、c、d、e…分别为相关技术A、B、C、D、E…的权重。例如，技术A、B可为DGPS、WAAS技术以克服大气误差，技术C可如GPS高感度天线技术以改善几何误差，技术D可采GPS多卫星系统卫星选取技术以改善多重路径误差，技术E可如雷达、图像、3D图资等辅助定位技术以改善定位精准。以上述例子来说，可分权重a、b、c、d别计算如下：a=(0.5)/12.6=3.97，b=(4+0.7)/12.6=37.3，c=6/12.6=47.6，d=1.4/12.6=11.11。
值得注意的是，如果是采用准确度较高的技术，可提高其权重，例如如果是技术E采用RSU车道等级辅助定位方式，可将e设为80。另外，在某些特殊情况下，例如都市环境中高楼较多，多重路径效应误差会较大，如果处于该环境时，其可相对的改善技术也可调高比重。
以下通过不同的应用范例，说明图1中的移动车辆定位校正方法在不同的情境下的应用范例。
图2所示为本公开的移动车辆定位校正方法的示意图，T1表某第一时间，GPS(X1，Y1)表某第一时间时A车辆GPS经度及纬度，GPS(X2，Y2)表某第一时间时B车辆GPS经度及纬度，GPS(X2’，Y2')表经A车计算某第一时间时B车辆GPS经度及纬度结果。如图2所示，是由一移动校正车辆校正其他待校正车辆的定位，由移动校正车辆传送一讯息说明自身所配置的一移动校正装置的校正等级，由待校正车辆主动请求校正，其中，车辆A为移动校正车辆，而车辆B为待校正车辆。移动校正车辆A所配置的移动校正定位装置包含：一第一通信模块201，可以无线通信方式与其他待校正车辆车辆进行通信并收送GPS位置信息，其无线通信方式可为IEEE的在车载环境/专用短程通信的无线接入(Wireless Access in the Vehicular Environment/DedicatedShort-Range Communications，WAVE/DSRC)、Wi-Fi(Wireless Fidelity,无线保真)、第三代合作计划(3GPP)3G/4G/5G/xG、无线通信、蓝牙(Bluetooth)、射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)、光通信等各式无线通信技术；一第一检测模块202，用以测量移动校正车辆A与待校正车辆B相对位置，可为雷达、红外线、超声波、图像辨识等各种可检测(侦测)物体相对距离及位置的检测技术；与一第一定位校正模块203，用以计算本车GPS位置，并根据第一通信模块201及第一检测模块202信息计算其他车辆GPS位置。另一方面，待校正车辆B配置所配置的待校正定位装置包含：一第二定位模块204，用以计算本车GPS位置；与一第二通信模块205，以一无线通信方式与该移动校正车辆进行通信并收送GPS位置信息。其中，该移动校正车辆A配置的第一定位校正模块203的定位等级高于该待校正车辆B所配置的第二定位模块204，换句话说，定位更为精准。
其中，当该待校正车辆接收到由该移动校正车辆传送的校正等级信号时，可由待校正车辆依该待定位装置的一定位等级决定是否请求校正。
图3所示为本公开的移动车辆定位校正方法在图2实施例下的执行流程图。如图3所示，步骤301由移动校正车辆A传送定位校正等级的信号；步骤302中，待校正车辆B传送校正请求至移动校正车辆A；步骤303由移动校正车辆A利用一检测模块，如雷达、红外线、超声波、图像辨识等各种可检测(侦测)物体相对距离及位置的检测技术检测与待校正车辆B相对位置，例如，相对距离与角度(r，θ)；步骤304中，移动校正车辆A计算待校正车辆B校正后的位置GPS(X2’，Y2’)，亦即，移动校正车辆A准确位置+相对位置；步骤305由移动校正车辆A将待校正车辆B校正后的位置GPS(X2’，Y2’)通过所配置的通信模块传给待校正车辆B；以及步骤306，待校正车辆B更新自身GPS位置为GPS(X2’，Y2’)。换句话说，GPS(X2’，Y2’)=GPS(X1+rsinθ，Y1+rcosθ)，其中，GPS(X1，Y1)、GPS(X2，Y2)、GPS(X2’，Y2’)、r、θ的意义如前所述。
图4所示为本公开的移动车辆定位校正方法的另一实施例示意图。本实施例类似前述实施例，但同时考虑信号处理传递造成的时间位移，因此，待校正车辆B在更新自身GPS位置时也加计自身在此时间内的位移。
图5所示为本公开的移动车辆定位校正方法在图4实施例下的执行流程图。如图5所示，步骤501由移动校正车辆A广播定位校正等级的信号；步骤502中，待校正车辆B传送校正请求至移动校正车辆A；步骤503由移动校正车辆A检测与待校正车辆B相对位置，例如，相对距离与角度(r，θ)；步骤504中，移动校正车辆A计算待校正车辆B校正后的位置GPS(X2’，Y2’)，亦即，移动校正车辆A准确位置+相对位置；步骤505由移动校正车辆A将待校正车辆B校正后的位置GPS(X2’，Y2’)通过所配置的通信模块传给待校正车辆B；以及步骤506，待校正车辆B计算自身在校正时间内的惯性位移，并将惯性位移加入校正后的位置GPS(X2’，Y2’)以得最终的GPS(X2”，Y2”)后，更新自身GPS位置为GPS(X2”，Y2”)。
图6所示为本公开的移动车辆定位校正方法的另一实施例示意图。本实施例类似前述实施例，但由待校正车辆接收移动校正站信息后自行进行校正。值得注意的是，在此实施例中，移动校正车辆A配置有一第一通信模块601、与一第一定位校正模块602；待校正车辆B配置有一第二定位模块603、一第二检测模块604、与一第二通信模块605。其中，该移动校正车辆A配置的第一定位校正模块602的定位等级高于该待校正车辆B所配置的第二定位模块603，换句话说，定位更为精准。
图7所示为本公开的移动车辆定位校正方法在图6实施例下的执行流程图。如图7所示，步骤701由移动校正车辆A广播自身定位校正等级及位置GPS(X1，Y1)及时间；步骤702由邻近的待校正车辆B检测与移动校正车辆A相对位置，例如，相对距离与角度(r，θ)；步骤703中，待校正车辆B计算自身校正后的位置GPS(X2’，Y2’)，亦即，移动校正车辆A准确位置+相对位置；以及步骤704，待校正车辆B车更新自身GPS位置为GPS(X2’，Y2’)。换句话说，GPS(X2’，Y2’)=GPS(X1+rsinθ，Y1+rcosθ)，其中，GPS(X1，Y1)、GPS(X2，Y2)、GPS(X2’，Y2’)、r、θ的意义如前所述。待校正车辆B车更新自身GPS位置之后，还将更新后自身的位置传送给其他配置有待定位装置的待校正车辆。
图8所示为本公开的移动车辆定位校正方法的另一实施例示意图。本实施例说明如何利用移动校正车辆来校正多车辆定位，并进而绘制行车动态图，可配合一相对行车动态图或邻车动态驾驶信息辅助系统，将其定位校正至车道等级以上，并将车辆动态绘制于车道等级图资。在此实施例中，车辆B为移动校正车辆，而车辆A、C、D为待校正车辆。
图9所示为本公开的移动车辆定位校正方法在图8实施例下的执行流程图。如图9所示，步骤901由移动校正车辆B计算校正待校正车辆A、C的GPS位置后，传递给待校正车辆A、C以分别更正自身的GPS位置；步骤902由C车接着计算校正待校正车辆D的GPS位置后，传递给待校正车辆D以更正自身的GPS位置；步骤903由各车辆通过一邻车动态模块将校正后的精准GPS位置绘制于一车道等级的图资上。
图10所示为本公开的移动车辆定位校正方法的又一实施例下的执行流程图。本实施例说明如何利用一辆刚经过一校正点的车辆做为移动校正车辆以用来校正其他待校正车辆的定位。当一辆车刚经过一车道等级定位校正点后，例如，一具有路边单元(RSU)的辅助车道，该车辆的定位是准确的。此时该车辆便可用来校正其他待校正车辆的定位。如图10所示，在步骤1001中，一车辆A刚经过一车道等级定位校正点；步骤1002由车辆A将自身位置加上相对位置以计算出待校正车辆B位置；步骤1003由车辆A将校正后车辆B位置通过一无线通信传给待校正车辆B之后，待校正车辆B更新自身位置。
图11所示为本公开的移动车辆定位校正方法的又一实施例下的执行流程图。此实施例与前述其他实施例的差别在于，移动校正车辆A更依据当时车道宽计算待校正车辆B的所在车道。如图11所示，步骤1101由移动校正车辆A广播定位校正等级的信号；步骤1102中，邻近的待校正车辆B传送校正请求至移动校正车辆A；步骤1103由移动校正车辆A检测与待校正车辆B相对距离与角度(r，θ)；步骤1104中，移动校正车辆A计算待校正车辆B的横向相对位置，亦即，相对距离r*sinθ；步骤1105由移动校正车辆A依据当时车道宽度计算待校正车辆B所在的车道，并回复B车；以及步骤1106，待校正车辆B更新自身GPS位置。
本公开所公开的一种移动车辆定位校正方法，通过移动校正站观念，让配备较精准等级定位装置的移动校正车辆，通过一无线通信方式校正其他车辆或移动装置的位置，并将结果回复给周围车辆中至少一被校正车辆。当移动校正站的定位等级的误差可达到厘米或车道等级时，校正后的被校正车辆位置也可达厘米或车道等级，更可更进而校正其他车辆。再者，本公开也可后续应用于精准绘制于图资，或衍伸其他车载定位与安全应用，例如，有效将车辆位置对映到车道等级甚至3D图资，可反应真实车辆与道路、街景的相对关系及状态，实为未来导航等产品的趋势。
本公开的一实施例为一种移动车辆定位校正方法，包含：由一移动校正车辆利用一检测器检测周围至少一待校正车辆相对位置与角度；该移动校正车辆计算该至少一待校正车辆在一时间点T的校正后位置；以及将该校正后的位置利用一通信模块传送给该至少一待校正车辆；其中，该移动校正车辆是一配备移动校正定位装置的车辆，该至少一待校正车辆中的每一待校正车辆是一配备待定位装置的车辆，且该移动校正定位装置的定位等级比该待定位装置的定位等级更精准。其误差等级达到厘米或车道等级时，校正后的被校正车辆位置也可达厘米或车道等级。
同理，当移动校正车辆同时提供高度及其它信息时，也可进行3D或其他维度的校正。
综上所述，本公开利用车间通信进行协同式相对定位，与移动校正站概念，校正其他车辆GPS的位置。本公开的一种移动车辆定位校正方法可藉由一具有定位功能较精准的车辆，通过无线通信沟通，可协同式地用以校正其他车辆；换句话说，将一配备定位等级较高的定位校正装置的车辆设为移动校正站，并配备检测器检测周围车辆相对位置，然后，移动校正站在通过通信装置将校正后位置传给周围车辆中的至少一被校正车辆，以达到精准定位其他车辆。
然而以上所公开的图示及说明，仅为本公开的优选实施例而已，非为用以限定本公开的实施，本领域技术人员其所依本公开的精神，所作的变化或修饰，皆应涵盖在本申请的权利要求书要求保护的范围内。

Claims (20)

1.一种移动车辆定位校正方法，适用于配置有移动校正定位装置的移动校正车辆与至少一配置有待定位装置的待校正车辆，包括以下步骤：
该移动校正定位装置将该移动校正定位装置的定位等级讯息传送给该待定位装置；
该待定位装置发送定位校正请求给该移动校正定位装置；
该移动校正定位装置检测与该待定位装置的相对位置，并计算该待定位装置的校正后位置，再将该校正后位置传给该待定位装置;以及
该待定位装置依据该校正后位置更新自身的位置。
2.如权利要求1所述的移动车辆定位校正方法，其中该待定位装置在收到该定位等级讯息后，依该定位等级决定是否发送该定位校正请求给该移动校正定位装置。
3.如权利要求1所述的移动车辆定位校正方法，其中该待定位装置的该校正后位置等于该移动校正定位装置的位置加上该相对位置。
4.如权利要求1所述的移动车辆定位校正方法，其中该待定位装置在更新自身的位置之前还计算自身在校正时间内的惯性位移，并将该惯性位移加入该校正后位置以更新自身的位置。
5.如权利要求1所述的移动车辆定位校正方法，其中该移动校正定位装置通过无线通信方式将该移动校正定位装置的该定位等级讯息传送给该待定位装置，并通过该无线通信方式将该校正后位置传给该待定位装置。
6.如权利要求1所述的移动车辆定位校正方法，其中该待定位装置在更新自身的位置之后，还将更新后自身的位置传送给其他配置有另一待定位装置的待校正车辆。
7.一种移动车辆定位校正方法，适用于配置有移动校正定位装置的移动校正车辆与至少一配置有待定位装置的待校正车辆，包括以下步骤：
该移动校正定位装置将该移动校正定位装置的定位等级讯息与该移动校正定位装置的位置传送给该待定位装置；
该待定位装置检测与该移动校正定位装置的相对位置，并计算该待定位装置的校正后位置;以及
该待定位装置更新自身的位置。
8.如权利要求7所述的移动车辆定位校正方法，其中该待定位装置的该校正后位置等于该移动校正定位装置的该位置加上该相对位置。
9.如权利要求7所述的移动车辆定位校正方法，其中该待定位装置在更新自身的位置之前还计算自身在校正时间内的惯性位移，并将该惯性位移加入该校正后位置以更新自身的位置。
10.如权利要求7所述的移动车辆定位校正方法，其中该移动校正定位装置通过无线通信方式将该移动校正定位装置的该定位等级讯息与该移动校正定位装置的该位置传送给该待定位装置。
11.如权利要求7所述的移动车辆定位校正方法，其中该待定位装置在更新自身的位置之后，还将更新后自身的位置传送给其他配置有另一待定位装置的待校正车辆。
12.一种移动车辆定位校正方法，适用于配置有第一待定位装置的第一待校正车辆，包括以下步骤：
该第一待校正车辆经过配置有车道等级定位校正点，且获得校正；
该第一待校正车辆检测与配置有第二待定位装置的第二待校正车辆的相对位置，该第一待校正车辆将自身位置加上该相对位置以计算该第二待定位装置的校正后位置；以及
将该第二待校正车辆的该校正后位置通过无线通信传给该第二待校正车辆，且该第二待校正车辆更新自身的位置。
13.如权利要求12所述的移动车辆定位校正方法，其中该配置有车道等级定位校正点可为路边单元(RSU)辅助道路定位点。
14.如权利要求12所述的移动车辆定位校正方法，其中该第二待校正车辆的该第二待定位装置在校正自身的位置之前还计算自身在校正时间内的惯性位移，并将该惯性位移加入该校正后位置以校正自身的位置。
15.如权利要求12所述的移动车辆定位校正方法，其中该第一待校正车辆依照车道宽度计算该第二待校正车辆所在的车道。
16.一种移动车辆定位校正方法，适用于配置有移动校正定位装置的移动校正车辆，包括以下步骤：
该移动校正定位装置传送定位等级讯息给至少一待定位装置；
该移动校正定位装置接收该至少一待定位装置所发送的定位校正请求；以及
该移动校正定位装置检测与该至少一待定位装置的相对位置，计算该至少一待定位装置的校正后位置，并将该校正后位置传给该至少一待定位装置。
17.如权利要求16所述的移动车辆定位校正方法，其中该至少一待定位装置的该校正后位置等于该移动校正定位装置的位置加上该相对位置。
18.如权利要求16所述的移动车辆定位校正方法，其中该至少一待定位装置的该校正后位置为该至少一待定位装置所在的车道。
19.如权利要求16所述的移动车辆定位校正方法，其中该移动校正定位装置通过无线通信方式将该移动校正定位装置的该定位等级讯息传送给该至少一待定位装置，并通过该无线通信方式将该校正后位置传给该至少一待定位装置。
20.一种移动车辆定位校正装置，适用于移动校正车辆，该移动车辆定位校正装置至少包含定位校正模块，用以定位本身位置；通信模块；及检测模块，可检测与至少一待定位装置的相对位置，该移动车辆定位校正装置可执行以下步骤：
传送定位等级讯息给该至少一待定位装置；
接收该至少一待定位装置所发送的定位校正请求；以及
检测与该至少一待定位装置的该相对位置，计算该至少一待定位装置的校正后位置，并将该校正后位置传给该至少一待定位装置。
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