CN104952278B - 一种基于地图的停车场车辆定位系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于地图的停车场车辆定位系统及方法，包括通信装置、惯性导航单元、车载里程计以及计算设备和显示器，其中：通信装置用于获得停车场内泊车信息；惯性导航单元用于获取车辆的航向角度变化和俯仰角度变化；里程计用于获得车辆的行进距离；计算设备用于匹配传感器输入与停车场地图，从而获得车辆所在位置，该方法基于形状和俯仰角双匹配；显示器实时显示停车场地图、车位的占用信息和车辆所在位置。停车场地图可离线存放于计算设备中，也可在线获取。该定位系统几乎不受环境影响，也不需要对停车场进行改造，而且有利于驾驶员更加方便、快速的找到和驶向空停车位。

Description

一种基于地图的停车场车辆定位系统及方法

技术领域

本发明涉及停车场定位技术领域，具体地，涉及一种基于地图的停车场车辆定位系统及方法。

背景技术

随着家用汽车的不断普及，当前公用停车场日趋拥挤，大型停车场的数量也不断增多。大型停车场中，驾驶者在寻找空闲车位时，需要自己开车在停车场内寻找，停车费时费力。

室内停车场往往无法获取GPS信号，目前缺少有效的车辆定位系统。因此即使从停车场获取空闲车位的位置信息，驾驶者也很难得知相应车位与自己所在位置的相对位置关系，很难找到空闲车位。

目前已有的解决GPS失效区定位可选用有磁钉定位系统和视觉定位系统。磁钉定位虽然可以确保准确性，但必须要对停车场进行改造，向地下埋入磁钉，费时费力，耗资较大。而视觉定位系统对光线很敏感，室内停车场的光线不易控制，且视野景象特征也不足够明显，很难应用。因此这两种方法极少用于停车场定位。

路网地图匹配用于车辆定位是时下热门的定位方法。往往用于室外大型区域定位，因为路网定位是基于道路拓扑和形状的，而道路的拓扑和形状往往有重复，定位时会造成长时间无法确定车辆位置的问题，即融合距离过长的问题。停车场相较市内交通更简单和小规模，因此常用的地图匹配定位方法也不适合直接应用于停车场内的车辆定位。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于地图的停车场车辆定位系统，该系统充分考虑停车场的特点，在地图匹配的基础上，能够快速成功定位车辆，不受环境影响，也不需要对停车场进行改造，可以方便驾驶员决策行驶路线。

根据本发明的一个方面，提供一种基于地图的停车场车辆定位系统，包括通信装置、惯性导航单元、车载里程计以及计算设备和显示装置，其中：

所述通信装置，用于向服务器和停车场管理系统获取停车场内停车位的占用信息，并将信息传输给计算设备；

所述惯性导航单元，用于获取车辆行驶的转向角度信息和俯仰角度信息，并将信息传输给计算设备；

所述车载里程计，用于获取车辆行驶的速度和行驶距离，并传输给计算设备；

所述计算设备，用于匹配车辆行驶轨迹与停车场地图，从而获得车辆所在位置并传输给显示装置显示；

所述显示装置，用于实时显示停车场地图、车位的占用信息和车辆所在位置。

优选地，通过所述惯性导航单元和所述车载里程计，获取车辆在当前时刻的速度与采样时间间隔内的角度变化。

优选地，所述计算设备通过获取传感器，即惯性导航单元和车载里程计，的输入信息与停车场地图匹配，从而实现车辆识别。

更优选地，所述计算设备运用贝叶斯滤波进行地图匹配实现车辆定位。

优选地，所述停车场地图离线存放于计算设备中，或在线获取。

优选地，所述计算设备或包含显示装置，通过显示装置进行显示。

根据本发明的另一个方面，提供一种基于所述系统的定位方法，包括以下步骤：

(1)计算设备通过通信装置向停车场服务器获得停车场的地图并传输给显示装置显示；

(2)通信装置与停车场管理系统通信获取泊车信息，并传输给计算设备；

(3)计算设备等待与上一时间戳相隔事先确定的定位重复时间，进行惯性导航单元与车载里程计的数据读入，并记录此刻的时间戳；

(4)计算设备运用贝叶斯滤波进行地图匹配实现车辆定位；

(5)计算设备将结果输出至显示装置，显示定位信息与泊车信息；

(6)重复第二步到第五步，直到关闭定位系统，实现车辆的实时定位。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明所述定位系统和方法，通过比较地图信息与车辆行进位置偏移和角度偏移实时定位，并通过显示器进行实时显时，可实现停车场内在没有GPS网络信号的条件下的车辆精确定位，可结合停车场车位管理系统实现停车场车位预定及导航等高级功能。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一实施例的停车场地图；

图2为本发明一实施例车辆的硬件装配图；

图3为本发明一实施例硬件的网络连接图；

图4为本发明一实施例定位流程图；

图中：1为停车场的路网地图，用于地图匹配；2为后轮编码器；3为工控机；4为显示器；5为惯性导航单元。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示为本实施例中的某一停车场地图，停车场的俯视图用于直观显示界面。图中白线为停车场内的路网图，对白线采样，得到的一系列点的经纬度信息与高度信息，和采样点的连接关系，进而得到数据库形式的路网图。使用该路网图与车辆的位移进行匹配，对车辆进行定位。

本实施例提供一种基于地图的停车场车辆定位系统，包括通信装置、惯性导航单元5、后轮编码器2以及工控机3和显示器4，其中：

所述通信装置，用于向服务器和停车场管理系统获取停车场内停车位的占用信息，并将信息传输给工控机3；

所述惯性导航单元5，用于获取车辆行驶的转向角度信息和俯仰角度信息，并将信息传输给工控机3；

所述后轮编码器2，用于获取车辆行驶的速度和行驶距离，并传输给工控机3；

所述工控机3，用于匹配车辆行驶轨迹与停车场地图，从而获得车辆所在位置并传输给显示器4显示；

所述显示器4，用于实时显示停车场地图、车位的占用信息和车辆所在位置。

本实施例中，所述定位系统硬件装配位置如图2所示，其中：惯性导航单元5安装在车辆的重心处，且惯性导航单元5包含三轴加速度计与陀螺仪，其中加速度计的三轴与车体坐标重合，后轮编码器2作为一种车载里程计，安装于后轮转轴处。本领域的普通技术人员应该明白，上述位置并非硬件的物理位置，而是针对该实验用车的较优装配位置，根据车辆的外型及质量分布，以及所用的传感器、计算设备与显示设备的型号，在实践中可将其自由安装在车内任意合适安装的位置。

本实施例中，所述系统的硬件连接如图3所示。本实例使用的计算设备是带有通信模块的工控机3(加入了3G通信模块)，利用无线网络与服务器和停车场系统通信。但计算设备不局限于工控机3，也可以选择便携式电脑或手机。本领域的普通技术人员应该明白，上述硬件连接并非硬件的必选连接方式，而是针对该硬件型号及计算设备接口配置的一种可行选择，在实践中可用任意可行的连接方式。

本实施例中，所述定位的流程如图4所示(所述系统开始运行时创建第一个时间戳)：

第一步，工控机3通过通信装置向服务器获得停车场的地图并传输给显示器4显示；同时对停车场路网地图进行读取和预处理，获得每段路的形状，俯仰角和路与路之间的连接关系；

第二步，3G通信模块与停车场管理系统通信获取泊车信息；

第三步，工控机3等待与上一时间戳相隔1s时间，就进行惯性导航单元5与后轮编码器2的数据读入，并记录此刻的时间戳(1s只是一个可行的时间间隔，并确保一次定位的运算时间小于1s，在实践中可修改采样频率)；

第四步，工控机3通过处理惯性导航单元5的输入获得车辆的航向变化和俯仰角度变化，通过处理后轮编码器2数据获得车辆的行进距离，运用贝叶斯滤波进行地图匹配进行车辆定位；

第五步，显示器4显示定位信息与泊车信息。

第六步，重复第二步到第五步，直到关闭定位系统，实现车辆的实时定位。

本实施例中，由于车辆定位所用的贝叶斯滤波属于成熟算法，同时并非本发明的要点，故在此省略其原理的描述。此种描述显然不影响对本专利技术方案的清楚表达。

作为优选方案，所述定位系统的地图信息与采集信息包括车行路径上的俯仰角信息，可提升地图匹配的速度。

本发明所述定位系统和方法，通过比较地图信息与车辆行进位置偏移和角度偏移实时定位，并通过显示器进行实时显时，可实现停车场内在没有GPS网络信号的条件下的车辆精确定位，可结合停车场车位管理系统实现停车场车位预定及导航等高级功能。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (4)

1.一种基于地图的停车场车辆定位系统，其特征在于，包括通信装置、惯性导航单元、车载里程计以及计算设备和显示装置，其中：

所述通信装置，用于向服务器和停车场管理系统获取停车场内停车位的占用信息，并将信息传输给计算设备；

所述惯性导航单元，用于获取车辆行驶的转向角度信息和俯仰角度信息，并将信息传输给计算设备；

所述车载里程计，用于获取车辆行驶的速度和行驶距离，并传输给计算设备；

所述计算设备，用于匹配车辆行驶轨迹与停车场地图，从而获得车辆所在位置并传输给显示装置显示；所述计算设备通过获取惯性导航单元和车载里程计的输入信息与停车场地图匹配，从而实现车辆识别；所述计算设备运用贝叶斯滤波进行地图匹配实现车辆定位；

所述显示装置，用于实时显示停车场地图、车位的占用信息和车辆所在位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于地图的停车场车辆定位系统，其特征在于，通过所述惯性导航单元和所述车载里程计，获取车辆在当前时刻的速度与采样时间间隔内的角度变化。

3.根据权利要求1所述的一种基于地图的停车场车辆定位系统，其特征在于，所述停车场地图离线存放于计算设备中，或在线获取。

4.一种根据权利要求1-3任一项所述的基于地图的停车场车辆定位系统的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)计算设备通过通信装置向停车场服务器获得停车场的地图并传输给显示装置显示；

(2)通信装置与停车场管理系统通信获取泊车信息，并传输给计算设备；

(3)计算设备等待与上一时间戳相隔事先确定的定位重复时间，进行惯性导航单元与车载里程计的数据读入，并记录此刻的时间戳；

(4)计算设备运用贝叶斯滤波进行地图匹配实现车辆定位；

(5)计算设备将结果输出至显示装置，显示定位信息与泊车信息；

(6)重复第二步到第五步，直到关闭定位系统，实现车辆的实时定位。