CN105277959A - 车辆定位装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车辆定位装置及方法，其设置成能够更准确地测量行驶中车辆的位置而无需与DGPS交互操作。方法包括基于由周围车辆和行驶中车辆所共享的各个GPS卫星的坐标以及通过参照行驶中车辆而测得的周围车辆的位置坐标来计算行驶中车辆的位置。

Description

车辆定位装置及方法
相关申请的交叉引用
本申请基于并要求2014年7月15日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2014-0089246号优先权，其公开内容通过引用的方式全部并入本文。
技术领域
本发明涉及车辆定位装置及方法，并且更具体地，涉及基于由周围车辆和行驶车辆所共享的各个GPS卫星的坐标以及通过参照行驶中车辆而测得的周围车辆的位置坐标，以更准确地计算行驶中车辆的位置的技术。
背景技术
一般而言，使用GPS(全球定位系统)测得的位置的误差范围约为5～15m，并且由于根据无线电环境不同，产生最大值为约30m的误差，因此难以应用于车辆安全技术。相应地，在车辆安全技术领域，广泛使用卫星导航校正系统(DGPS：差分全球定位系统)。DGPS为相对定位方法的GPS检查技术，并且造成误差的元素使用已知的参考坐标进行校正，以获得更准确的位置信息。
常规车辆定位装置通过使用从RUS(路侧单元)接收的DGPS校正信号来校正GPS信息从而测量行驶中车辆的位置。因此，随着常规车辆定位装置离开RSU而移动时，装置的定位准确性降低。因此，当装置不与DGPS交互操作时，常规车辆定位装置无法测量行驶中车辆的准确位置。
发明内容
本发明提供车辆定位装置和方法，其能够通过基于由周围车辆和行驶中车辆所共享的各个GPS卫星的坐标以及通过参照行驶中车辆而测得的周围车辆的位置坐标来计算行驶中车辆的位置，从而更准确地测量行驶中车辆的位置而无需与DGPS交互操作。
本发明的目的不限于上述目的，并且本发明的未提及的其他目的和优点可以通过以下描述而理解，而且它们将通过本发明的示例性实施方式而变得明显。另外，将看到，本发明的目的和优点可以通过在权利要求及其组合中描述的方法而实现。
根据本发明，车辆定位装置可以包括：通信器，其配置成从第一车辆接收GPS卫星的坐标以及对于各个GPS卫星的伪距；GPS接收器，其配置成从GPS卫星接收GPS卫星的坐标，并且计算对于各个GPS卫星的伪距；测量器，其配置成通过参考行驶中车辆来测量第一车辆的坐标；以及控制器，其配置成基于经由通信器接收的GPS卫星的坐标和对于各个GPS卫星的伪距、来自GPS接收器的GPS卫星的坐标和对于各个GPS卫星的伪距、以及通过测量器测得的第一车辆的坐标来计算行驶中车辆的位置。
此外，为实现以上目的，根据本发明，车辆定位方法可以包括以下步骤：通过通信器，从第一车辆接收GPS卫星的坐标和对于各个GPS卫星的伪距；通过GPS接收器，从GPS卫星接收GPS卫星的坐标并计算对于各个GPS卫星的伪距；通过测量器，参考行驶中车辆来测量第一车辆的坐标；以及通过控制器，基于经由通信器接收的GPS卫星的坐标和对于各个GPS卫星的伪距、来自GPS接收器的GPS卫星的坐标和对于各个GPS卫星的伪距、以及通过测量器测得的第一车辆的坐标，来计算行驶中车辆的位置。
如上所述，本发明具有的效果是，能够通过基于由周围车辆和行驶中车辆所共享的各个GPS卫星的坐标以及通过参照行驶中车辆而测得的周围车辆的位置坐标来计算行驶中车辆的位置，从而更准确地测量行驶中车辆的位置而无需与DGPS交互操作。
附图说明
基于结合附图的以下详细描述，本发明的以上和其他目的、特征及优点将更加明显，其中：
图1为根据本发明示例性实施方式的车辆定位装置的示例图；
图2为根据本发明示例性实施方式的车辆定位方法的示例图；
图3为根据本发明示例性实施方式的车辆定位方法的示例性流程图。
具体实施方式
应理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语包括通常的机动车，例如，包括多功能运动车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、插入式混合电动车、氢动力车和其他代用燃料车(例如，来源于石油以外的资源的燃料)。本文中提到的混合动力车是具有两种或更多种动力来源的车，例如同时为汽油动力和电动力的车。
尽管示例性实施方式被描述为使用多个单元以执行示例性进程，但应理解的是，示例性进程还可以由一个或多个模块执行。另外，应当理解的是，术语“控制器/控制单元”是指包括存储器和处理器的硬件设备。存储器配置成对模块进行存储，处理器具体配置成执行该模块以执行将在以下进一步描述的一个或更多进程。
此外，本发明的控制逻辑可以具体表现为，在含有由处理器、控制器等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非瞬时性计算机可读介质。计算机可读介质的例子包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光数据存储装置。计算机可读记录介质也可以在连接网络的计算机系统中分布，从而计算机可读介质可以通过例如远程信息处理服务器或控制器局域网络(CAN)以分布方式进行存储并执行。
本文使用的术语仅为说明具体实施方式，而不是意在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个、一种、该”也意在包括复数形式，除非上下文中另外明确指明。还应当理解的是，在说明书中使用的术语“包括、包含、含有”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元素和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、部件和/或其群组。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项的任何和所有结合。
除非特别指出或从上下文清晰得到，本文使用的术语“约”应理解为在本领域的正常容忍范围内，例如在均值的2个标准差内。“约”可以理解为在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非另外从上下文清晰得出，本文中提供的所有数值都被术语“约”修饰。
通过如下参考附图的详细描述，前述目的、特征和优点将更加明显，因此本领域技术人员可以容易地使本发明的技术精神具体化。此外，在本发明的以下描述中，如果确定对于与本发明相关的现有技术的详细描述不必要地模糊了本发明的要旨，则将省略其详细描述。在下文中，将参考附图详细描述本发明的优选实施方式。
图1为根据本发明实施方式的车辆定位装置的示例图。如图1所示，车辆定位装置可以包括通信器10、GPS接收器20、测量器30、控制器40和存储器50。控制器40可以配置成操作通信器10、GPS接收器20、测量器30和存储器50。
具体地，通信器10可以配置成经由V2X(车辆对外界)通信与周围车辆(在下文中，称为“第一车辆”)通信。通信器10可以配置成接收GPS卫星的坐标和对于各个GPS卫星的伪距。GPS卫星的坐标可以为通过第一车辆的GPS接收器接收的信息(未示出)，并且对于各个GPS卫星的伪距可以为通过GPS接收器计算出的值(未示出)。
此外，GPS接收器20可以配置成从GPS卫星接收GPS卫星的坐标并且计算对于各个GPS卫星的伪距。对于各个GPS卫星的伪距可以为通过GPS接收器20计算出的值，并且作为实例，GPS接收器20可以配置成通过将与GPS卫星的距离加至使光速与GPS接收器20的钟差相乘的结果中来计算该值。测量器30可以为传感器(例如，激光雷达、雷达)，其配置成检测第一车辆，并且通过参考行驶中车辆来测量第一车辆的位置(例如，坐标)。换言之，测量器30可以配置成测量各个行驶中车辆的相对位置(例如，坐标)(例如，第一车辆相对于行驶中车辆的位置)。
控制器40可以配置成使用由通信器10接收的GPS卫星的坐标和由GPS接收器20接收的GPS卫星的坐标，确定共同GPS卫星的数量，之后，当该数量大于阈值(例如，3)时激活测量器30。另外，控制器40可以配置成基于使用通信器10接收的GPS卫星的坐标和对于各个GPS卫星的伪距、来自GPS接收器20的GPS卫星的坐标和对于各个GPS卫星的伪距、以及由测量器30测得的第一车辆的坐标，计算行驶中车辆的位置。具体地，控制器40可以配置成将GPS卫星的数量(N)大于3且小于5(例如，3≤N<5)的情形与GPS卫星的数量(N)大于5(例如，N≥5)的情形分开，并使用不同的方法计算行驶中车辆的位置。
在下文中，将参照图2描述计算行驶中车辆的位置的方法。在图2中，V1表示第一车辆，且E(X,Y,Z)表示行驶中车辆。定位装置可以安装在行驶中的车辆内。
控制器40可以配置成通过比较由通信器10从第一车辆接收的GPS卫星的坐标与由GPS接收器20接收的GPS卫星的坐标来识别共同GPS卫星的数量(N)。由此，当共同卫星的数量(N)满足3≤N<5时，行驶中车辆的位置(X,Y,Z)基于以下等式1计算。换言之，当N＝3时，由于总共产生6个等式，控制器40可以配置成计算行驶中车辆的位置(X,Y,Z)。
等式1
(X-GXn)2+(Y-GYn)2+(Z-GZn)2＝(GnMD_E-Cn)2
(X+V1X-GXn)2+(Y+V1Y-GYn)2+(Z+V1Z-GZn)2＝(GnMD_V1-Cn)2
其中，(V1X,V1Y,V1Z)表示第一车辆的坐标，(GXn,GYn,GZn)表示第n个GPS卫星的坐标(恒定)，并且n表示用于检测GPS卫星的标识符，并且作为实例，当GPS卫星的数量为3时，n为1、2、3。另外，GnMD_E表示通过行驶中车辆计算的第n个GPS卫星的伪距(恒定)，GnMD_V1表示通过第一车辆计算的第n个GPS卫星的伪距(恒定)，并且Cn表示第n个GPS卫星的修正距离。
此外，当共同卫星的数量(N)满足N≥5时，行驶中车辆的位置(X,Y,Z)可以基于以下等式2计算。换言之，当N＝5时，由于总共产生10个等式，控制器40可以配置成生成行驶中车辆的位置(X,Y,Z)。
等式2
(X-GXn)2+(Y-GYn)2+(Z-GZn)2＝(GnMD_E-ECn)2
(X+V1X-GXn)2+(Y+V1Y-GYn)2+(Z+V1Z-GZn)2＝(GnMD_V1-VCn)2
其中，ECn表示对于行驶中车辆而言的第n个GPS卫星的修正距离，并且VCn表示对于第一车辆而言的第n个GPS卫星的修正距离。
存储器50可以配置成储存通过控制器40计算的行驶中车辆的位置。本发明可以配置成基于由行驶中车辆和第一车辆所共享的GPS卫星的数量，使用不同的方法计算行驶中车辆的位置，并且与GPS卫星的数量为3时相比，GPS卫星数量为5时计算出更准确的位置。
图3为根据本发明的车辆定位方法的实施方式的示例性流程图。首先，通信器10可以配置成从第一车辆接收GPS卫星的坐标和对于各个GPS卫星的伪距(301)。另外，GPS接收器20可以配置成从GPS卫星接收GPS卫星的坐标，并且计算对于各个GPS卫星的伪距(302)。
测量器30可以配置成在控制器40的操作下通过参考行驶中车辆来测量第一车辆的位置(坐标)(303)。即，控制器40可以配置成使用从通信器10接收的GPS卫星的坐标和从GPS接收器20接收的GPS卫星的坐标，来检测由第一车辆和行驶中车辆所共享的GPS卫星的数量，并且然后在该数量大于3时激活测量器30。当共享GPS卫星的数量小于3时，行驶中车辆的位置无法计算。然后，控制器40可以配置成基于从通信器10接收的GPS卫星的坐标和对于各个GPS卫星的伪距、来自GPS接收器20的GPS卫星的坐标和对于各个GPS卫星的伪距、以及由测量器30测得的第一车辆的坐标，来计算行驶中车辆的位置(304)。
计算出的行驶中车辆的位置可以储存在存储器50中。因此，可以在不与DGPS交互操作的情况下确定行驶中车辆的更准确的定位。此外上所述，本发明的方法可以作为计算机程序实施。构成该程序的代码和代码段可以由本领域的计算机程序员推断出。另外，该程序可以储存在非瞬时性计算机可读记录介质(信息存储介质)中，并且由计算机读取及执行，以实施本发明的方法。记录介质包括所有类型的计算机可读记录介质。
如上所述，由于本领域技术人员可以在不背离本发明的技术精神的情况下做出替换、各种修改和变化，本发明不限于上述的示例性实施方式和附图。

Claims (10)

1.一种车辆定位装置，包括：
存储器，其配置成储存程序指令；以及
处理器，其配置成执行所述程序指令，所述程序指令在执行时配置成：
从第一车辆接收全球定位系统(GPS)卫星的坐标和对于各个GPS卫星的伪距；
从GPS卫星接收GPS卫星的坐标，并且计算对于各个GPS卫星的伪距；
通过参考行驶中车辆来测量所述第一车辆的坐标；
基于从所述第一车辆接收的GPS卫星的坐标和对于各个GPS卫星的伪距、从GPS卫星接收的GPS卫星的坐标和对于各个GPS卫星的伪距、以及所测量的所述第一车辆的坐标来计算所述行驶中车辆的位置。
2.根据权利要求1所述的车辆定位装置，其中，所述程序指令在执行时还配置成，测量所述行驶中车辆的位置的相对坐标，以作为所述第一车辆的坐标。
3.根据权利要求1所述的车辆定位装置，其中，所述程序指令在执行时还配置成，基于由所述第一车辆和所述行驶中车辆所共享的GPS卫星的数量，使用不同方法来计算所述行驶中车辆的位置。
4.根据权利要求3所述的车辆定位装置，其中，所述程序指令在执行时还配置成，当由所述第一车辆和所述行驶中车辆所共享的GPS卫星的数量大于3且小于5时，基于以下等式A计算所述行驶中车辆的位置(X,Y,Z)，
等式A
(X-GXn)2+(Y-GYn)2+(Z-GZn)2=(GnMD_E-Gn)2
(X+V1X-GXn)2+(Y+V1Y-GYn)2+(Z+V1Z-GZn)2=(GnMD_V1-Cn)2
(V1X,V1Y,V1Z)表示所述第一车辆的坐标，(GXn,GYn,GZn)表示第n个GPS卫星的坐标，GnMD_E表示通过所述行驶中车辆计算的第n个GPS卫星的伪距，GnMD_V1表示通过所述第一车辆计算的第n个GPS卫星的伪距，并且Cn表示第n个GPS卫星的修正距离。
5.根据权利要求3所述的车辆定位装置，其中，所述程序指令在执行时还配置成，当由所述第一车辆和所述行驶中车辆所共享的GPS卫星的数量大于5时，基于以下等式B计算所述行驶中车辆的位置(X,Y,Z)，
等式B
(X-GXn)2+(Y-GYn)2+(Z-GZn)2=(GnMD_E-ECn)2
(X+V1X-GXn)2+(Y+V1Y-GYn)2+(Z+V1Z-GZn)2=(GnMD_V1-VCn)2
(V1X,V1Y,V1Z)表示所述第一车辆的坐标，(GXn,GYn,GZn)表示第n个GPS卫星的坐标，GnMD_E表示通过所述行驶中车辆计算的第n个GPS卫星的伪距，GnMD_V1表示通过所述第一车辆计算的第n个GPS卫星的伪距，ECn表示对于所述行驶中车辆而言的第n个GPS卫星的伪距，并且VCn表示对于所述第一车辆而言的第n个GPS卫星的伪距。
6.一种车辆定位方法，包括以下步骤：
通过控制器，从第一车辆接收全球定位系统(GPS)卫星的坐标和对于各个GPS卫星的伪距；
通过所述控制器，从GPS卫星接收GPS卫星的坐标并计算对于各个GPS卫星的伪距；
通过所述控制器，通过参考行驶中车辆来测量所述第一车辆的坐标；
通过所述控制器，基于从所述第一车辆接收的GPS卫星的坐标和对于各个GPS卫星的伪距、从GPS卫星接收的GPS卫星的坐标和对于各个GPS卫星的伪距、以及所测量的所述第一车辆的坐标来计算所述行驶中车辆的位置。
7.根据权利要求6所述的车辆定位方法，其中所述测量的步骤包括，通过所述控制器，测量所述行驶中车辆的位置的相对坐标，以作为所述第一车辆的坐标。
8.根据权利要求6所述的车辆定位方法，其中，所述计算的步骤包括，通过所述控制器，基于由所述第一车辆和所述行驶中车辆所共享的GPS卫星的数量，使用不同方法计算所述行驶中车辆的位置。
9.根据权利要求8所述的车辆定位方法，其中，所述计算的步骤包括，通过所述控制器，当由所述第一车辆和所述行驶中车辆所共享的GPS卫星的数量大于3且小于5时，基于以下等式C计算所述行驶中车辆的位置(X,Y,Z)，
等式C
(X-GXn)2+(Y-GYn)2+(Z-GZn)2=(GnMD_E-Cn)2
(X+V1X-GXn)2+(Y+V1Y-GYn)2+(Z+V1Z-GZn)2＝(GnMD_V1-Cn)2
(V1X,V1Y,V1Z)表示所述第一车辆的坐标，(GXn,GYn,GZn)表示第n个GPS卫星的坐标，GnMD_E表示通过所述行驶中车辆计算的第n个GPS卫星的伪距，GnMD_V1表示通过所述第一车辆计算的第n个GPS卫星的伪距，并且Cn表示第n个GPS卫星的修正距离。
10.根据权利要求8所述的车辆定位方法，其中所述计算的步骤包括，通过所述控制器，当所述第一车辆和所述行驶中车辆所共享的GPS卫星的数量大于5时，基于以下等式D计算所述行驶中车辆的位置(X,Y,Z)，
等式D
(X-GXn)2+(Y-GYn)2+(Z-GZn)2=(GnMD_E-ECn)2
(X+V1X-GXn)2+(Y+V1Y-GYn)2+(Z+V1Z-GZn)2=(GnMD_V1-VCn)2
(V1X,V1Y,V1Z)表示所述第一车辆的坐标，(GXn,GYn,GZn)表示第n个GPS卫星的坐标，GnMD_E表示通过所述行驶中车辆计算的第n个GPS卫星的伪距，GnMD_V1表示通过所述第一车辆计算的第n个GPS卫星的伪距，ECn表示对于所述行驶中车辆而言的第n个GPS卫星的伪距，并且VCn表示对于所述第一车辆而言的第n个GPS卫星的伪距。
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