CN107504960A - 车辆定位方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车辆定位方法和系统。该方法包括：车辆定位系统对多个信号光源进行拍摄处理，得到拍摄照片；车辆定位系统根据拍摄图片，得到各信号光源的图像特征数据和各信号光源的当前位置，图像特征数据包括各信号光源的图像在拍摄照片上的覆盖范围和覆盖范围的中心位置；车辆定位系统根据拍摄照片上各信号光源的图像特征数据，确定拍摄照片上信号光源的个数以及各信号光源的图像位置；车辆定位系统根据各信号光源的当前位置、各信号光源的图像位置以及预设叠加误差，得到车辆的当前位置。本发明能够实时获取高精度和高可靠性的车辆定位信息，解决了现有车辆定位方法精度低、可靠性较差的弊端。

Description

车辆定位方法和系统

技术领域

本发明涉及无线定位技术，尤其涉及一种基于车辆定位方法和系统。

背景技术

目前，车辆定位方法的精度和可靠性决定用户实时获取驾驶车辆位置信息的准确性。例如，精度高且可靠性高的车辆定位信息能够准确测得车辆之间的间距，防止车辆之间发生碰撞等问题，以能实现智能交通。

现有的车辆定位方法常常通过全球定位系统、北斗卫星导航系统、格洛纳斯、伽利略卫星导航系统等全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)获取车辆的定位信息。

然而，现有的GNSS系统由于卫星定位信号的功率有限以及高层建筑物和房屋墙壁等对卫星定位信号的遮挡，无法稳定地工作于高层建筑物较多的城市环境，也无法应用于商业超市、图书馆、博物馆、地下停车场等其他较为密闭的室内环境。同时，由于GNSS提供的民用标准定位服务定位精度不足10米，无法满足日常应用对定位精度越来越高的要求，特别是智能交通系统对的车辆定位方法亚米级的定位精度要求。因此，亟需一种能够满足较高的精度和可靠性的车辆定位方法。

发明内容

本发明提供一种车辆定位方法和系统，以解决现有的车辆定位方法精度低、可靠性较差的问题。

本发明提供一种车辆定位方法，包括：

车辆定位系统对多个信号光源进行拍摄处理，得到拍摄照片，其中各所述信号光源发出的可见光信号上承载有各所述信号光源的位置广播数据，所述位置广播数据为对各所述信号光源的当前位置数据依次进行编码处理和调制处理得到的数据；

所述车辆定位系统根据所述拍摄图片，得到各信号光源的图像特征数据和各所述信号光源的当前位置，所述图像特征数据包括各所述信号光源的图像在所述拍摄照片上的覆盖范围和所述覆盖范围的中心位置；

所述车辆定位系统根据所述拍摄照片上各信号光源的图像特征数据，确定所述拍摄照片上信号光源的个数以及各所述信号光源的图像位置；

所述车辆定位系统根据各所述信号光源的当前位置、各所述信号光源的图像位置以及预设叠加误差，得到所述车辆的当前位置，其中，所述预设叠加误差是由所述车辆中拍摄所述信号光源的拍摄模块中的图像传感器的布局密度或像素点的尺寸决定的。

可选地，所述车辆定位系统根据所述拍摄图片，得到各信号光源的图像特征数据和各所述信号光源的当前位置，包括：

所述车辆定位系统对所述拍摄图片依次进行边缘提取处理和图像解析处理，确定各信号光源的图像特征数据；

所述车辆定位系统根据所述拍摄照片上各信号光源的图像特征数据，确定目标区域；

所述车辆定位系统对所述目标区域进行逐行输出处理，得到目标照片；

所述车辆定位系统对所述目标照片上的数据依次进行解调处理和译码处理，得到各所述信号光源的当前位置。

可选地，所述车辆定位系统根据各所述信号光源的当前位置、各所述信号光源的图像位置以及预设叠加误差，得到所述车辆的当前位置，包括：

所述车辆定位系统判断所述拍摄照片上信号光源的个数是否大于等于预设个数M；

若是，则所述车辆定位系统根据各所述信号光源的当前位置、各所述信号光源的图像位置以及预设叠加误差，得到所述车辆的当前位置；

若否，则所述车辆定位系统根据各所述信号光源的当前位置、各所述信号光源的图像位置以及所述预设叠加误差，得到第一区域；

所述车辆定位系统获取所述车辆的加速度、所述车辆的角速度和上一拍摄时刻车辆所处的位置和角度；

所述车辆定位系统根据所述车辆的加速度和所述车辆的角速度，得到所述车辆的位置变化量和所述车辆的角度变化量；

所述车辆定位系统根据所述车辆的位置变化量、所述车辆的角度变化量以及所述上一拍摄时刻车辆所处的位置和角度，得到第二区域；

所述车辆定位系统根据所述第一区域和所述第二区域，得到所述第一区域和所述第二区域的交集对应的目标区域；

所述车辆定位系统确定所述车辆的当前位置为所述目标区域的中心。

可选地，所述车辆定位系统根据各所述信号光源的当前位置、各所述信号光源的图像位置以及预设叠加误差，得到所述车辆的当前位置或所述第一区域，包括：

所述车辆定位系统对公式一进行求解，得到所述车辆的当前位置或所述第一区域；

Y_K＝h(P_C,P_K)+ν_K 公式一

其中，Y_K＝[U_K,V_K]为第K个信号光源的图像位置，0<K≤M，P_K＝[^NX_K,^NY_K,^NZ_K]为所述第K个信号光源的当前位置，ν_K为所述预设叠加误差；

所述车辆定位系统在所述拍摄照片上信号光源的个数大于等于预设个数M时，所述为所述车辆的当前位置；

所述车辆定位系统在所述拍摄照片上信号光源的个数小于所述预设个数M时，所述为所述第一区域。

可选地，所述车辆定位系统对公式一进行求解，得到所述车辆的当前位置或所述第一区域，包括：

所述车辆定位系统通过如下公式二、公式三、公式四以及公式五对公式一进行求解，得到所述车辆的当前位置或所述第一区域；

[U,V]^T＝h₁(X″,Y″)＝[f_X·X″+C_X,f_Y·Y″+C_Y]^T 公式二

其中，为旋转变换矩阵，符号c和s分别表示三角余弦运算和三角正弦运算，θ和ψ分别为所述车辆定位系统中惯性导航模块的航向角、俯仰角和滚转角，[f_X,f_Y]分别为所述车辆中拍摄所述信号光源的拍摄模块在X轴方向和Y轴方向上的焦距，[C_X,C_Y]分别为所述车辆中拍摄所述信号光源的拍摄模块中的图像传感器在X轴方向和Y轴方向上的中心位置坐标，p1，p2分别为所述车辆中拍摄所述信号光源的拍摄模块在X轴方向和Y轴方向上的径向畸变，k1，k2分别为所述车辆中拍摄所述信号光源的拍摄模块在X轴方向和Y轴方向上的切向畸变，X″，Y″，X′，Y′，Z′，^CX，^CY，^CZ皆为中间变量。

本发明还提供一种车辆定位系统，包括：

拍摄模块，用于对多个信号光源进行拍摄处理，得到拍摄照片，其中各所述信号光源发出的可见光信号上承载有各所述信号光源的位置广播数据，所述位置广播数据为对各所述信号光源的当前位置数据依次进行编码处理和调制处理得到的数据；

处理模块，用于根据所述拍摄图片，得到各信号光源的图像特征数据和各所述信号光源的当前位置，所述图像特征数据包括各所述信号光源的图像在所述拍摄照片上的覆盖范围和所述覆盖范围的中心位置；

所述处理模块，还用于根据所述拍摄照片上各信号光源的图像特征数据，确定所述拍摄照片上信号光源的个数以及各所述信号光源的图像位置；

所述处理模块，还用于根据各所述信号光源的当前位置、各所述信号光源的图像位置以及预设叠加误差，得到所述车辆的当前位置，其中，所述预设叠加误差是由所述车辆中拍摄所述信号光源的拍摄模块中的图像传感器的布局密度或像素点的尺寸决定的。

可选地，所述处理模块包括：

确定单元，用于对所述拍摄图片依次进行边缘提取处理和图像解析处理，确定各信号光源的图像特征数据；

所述确定单元，还用于根据所述拍摄照片上各信号光源的图像特征数据，确定目标区域；

输出单元，用于对所述目标区域进行逐行输出处理，得到目标照片；

解调译码单元，用于对所述目标照片上的数据依次进行解调处理和译码处理，得到各所述信号光源的当前位置。

可选地，所述处理模块还包括：

判断单元，用于判断所述拍摄照片上信号光源的个数是否大于等于预设个数M；

所述确定单元，还用于若所述拍摄照片上信号光源的个数大于等于预设个数M，则根据各所述信号光源的当前位置、各所述信号光源的图像位置以及预设叠加误差，得到所述车辆的当前位置；若所述拍摄照片上信号光源的个数小于预设个数M，则根据各所述信号光源的当前位置、各所述信号光源的图像位置以及所述预设叠加误差，得到第一区域；

获取单元，用于获取所述车辆的加速度、所述车辆的角速度和上一拍摄时刻车辆所处的位置和角度；

所述确定单元，还用于根据所述车辆的加速度和所述车辆的角速度，得到所述车辆的位置变化量和所述车辆的角度变化量；

所述确定单元，还用于根据所述车辆的位置变化量、所述车辆的角度变化量以及所述上一拍摄时刻车辆所处的位置和角度，得到第二区域；

所述确定单元，还用于根据所述第一区域和所述第二区域，得到所述第一区域和所述第二区域的交集对应的目标区域；

所述确定单元，还用于确定所述车辆的当前位置为所述目标区域的中心。

可选地，所述确定单元具体用于对公式一进行求解，得到所述车辆的当前位置或所述第一区域；

Y_K＝h(P_C,P_K)+ν_K 公式一

其中，Y_K＝[U_K,V_K]为第K个信号光源的图像位置，0<K≤M，P_K＝[^NX_K,^NY_K,^NZ_K]为所述第K个信号光源的当前位置，ν_K为所述预设叠加误差；

在所述拍摄照片上信号光源的个数大于等于预设个数M时，所述为所述车辆的当前位置；

在所述拍摄照片上信号光源的个数小于所述预设个数M时，所述为所述第一区域。

可选地，所述确定单元具体还用于通过如下公式二、公式三、公式四以及公式五对公式一进行求解，得到所述车辆的当前位置或所述第一区域；

[U,V]^T＝h₁(X″,Y″)＝[f_X·X″+C_X,f_Y·Y″+C_Y]^T 公式二

其中，为旋转变换矩阵，符号c和s分别表示三角余弦运算和三角正弦运算，θ和ψ分别为所述车辆定位系统中惯性导航模块的航向角、俯仰角和滚转角，[f_X,f_Y]分别为所述车辆中拍摄所述信号光源的拍摄模块在X轴方向和Y轴方向上的焦距，[C_X,C_Y]分别为所述车辆中拍摄所述信号光源的拍摄模块中的图像传感器在X轴方向和Y轴方向上的中心位置坐标，p1，p2分别为所述车辆中拍摄所述信号光源的拍摄模块在X轴方向和Y轴方向上的径向畸变，k1，k2分别为所述车辆中拍摄所述信号光源的拍摄模块在X轴方向和Y轴方向上的切向畸变，X″，Y″，X′，Y′，Z′，^CX，^CY，^CZ皆为中间变量。

本发明提供的车辆定位方法和系统，通过车辆定位系统先对多个信号光源进行拍摄处理得到拍摄照片，其中信号光源发出的可见光信号上承载有各信号光源的位置广播数据。车辆定位系统再根据拍摄图片得到各信号光源的图像特征数据和各信号光源的当前位置，其中图像特征数据包括各信号光源的图像在拍摄照片上的覆盖范围和覆盖范围的中心位置。接着，车辆定位系统根据拍摄照片上各信号光源的图像特征数据，确定拍摄照片上信号光源的个数以及各信号光源的图像位置。最后，车辆定位系统根据各信号光源的当前位置、各信号光源的图像位置以及预设叠加误差得到车辆的当前位置。无论是在建筑物较多的室内环境还是在地下车库等密闭环境中，本发明皆能够快速、有效地确定车辆的实时、高精度和高可靠性的位置信息，而且无需安装专用的信号发射装置，具有成本低、无电磁干扰的特点，同时解决了现有车辆定位方法精度较低无法满足日常生活的精度要求，也解决了现有车辆定位方法由于建筑物等遮挡而无法工作造成可靠性差的问题。

附图说明

图1为本发明提供的车辆定位方法的场景示意图；

图2为本发明提供的车辆定位方法的流程图一；

图3为本发明提供的车辆定位方法的流程图二；

图4为本发明提供的车辆定位方法的流程图三；

图5为本发明提供的车辆定位系统的结构示意图。

具体实施方式

除了采用现有的GNSS系统，还可基于非卫星的无线定位方法来获取车辆定位信息。基于非卫星的无线定位方法主要通过红外线、激光、电磁波、磁场、声波、超声波等形式发送定位信号，或通过图像实时采集处理，实现高精度的无线定位，且由于这些定位方法皆需要安装额外的信号发射装置，因此，增加了实现定位的复杂性和成本。例如，基于电磁波信号的射频识别定位方法、无线传感器网络定位方法、超宽带信号定位方法、无线局域网定位方法，还会占用一定的通信带宽，降低原有定位系统的带宽利用效率，而且由于电磁干扰效应无法应用于医院、机场等射频信号严格受限的环境。例如，基于激光测距的定位方法定位精度虽然较高，但实现成本高、扩展性较差。例如，基于图像实时采集处理的定位方法一般需要对定位环境预先建立一个庞大的图像数据库，而且应用时会有一个复杂的图像搜索匹配过程，使得实时性较差、实现成本高。

图1为本发明提供的车辆定位方法的场景示意图。无论是现有的GNSS系统还是基于非卫星的无线定位方法皆会或多或少的出现上述弊端，如皆无法精确定位车辆的当前位置的问题，因此，本实施例中车辆定位系统可通过采集并解析信号光源的图像信息和信号光源携带的信息，以实现对车辆的精准对位。如图1所示，本实施例中车辆定位系统可设置在车辆的任一位置，圆圈代表一个或多个信号光源，信号光源所处的位置可为车上，也可以位于周围环境中。本实施例中对信号光源所处的位置、类型和具体个数不做限定。

下面结合图1所示的系统，对本发明提供的车辆定位方法的具体技术方案进行详细说明。图2为本发明提供的车辆定位方法的流程图一。如图2所示，本实施例的车辆定位方法包括：

S101、车辆定位系统对多个信号光源进行拍摄处理，得到拍摄照片，其中各信号光源发出的可见光信号上承载有各信号光源的位置广播数据，位置广播数据为对各信号光源的当前位置数据依次进行编码处理和调制处理得到的数据。

具体地，本实施例中可将车辆定位系统设置在车辆上，本实施例对车辆定位系统的具体位置不做限定，只需满足车辆定位系统能够采集到信号光源的图像即可。由于可见光通信技术(Visible Light Communication，VLC)可利用波长在380nm到780nm之间的可见光为载波信号，通过调制可见光信号的强度、相位、频率、色相、偏振性等参数实现无线数据的高速传输。因此，本实施例中可利用VLC技术将各信号光源的当前位置数据依次进行编码处理和调制处理能够得到各信号光源的位置广播数据，再将各信号光源的位置广播数据承载在各信号光源发出的可见光信号上，这样，便可利用各信号光源实时传输各信号光源的位置广播数据。本实施例中信号光源可为室外环境的照明、指示光源，如照明路灯、交通指示灯、电子广告牌，亦可为汽车的前照灯、尾灯、转向灯、装饰灯等。本实施例对信号光源的类型不做限定，只需满足信号光源能够携带信息即可。

进一步地，由于本实施例中位置广播数据承载在可见光信号上，因此，在各信号光源发出可见光信号的同时，会连同位置广播数据一起发出。本实施例中车辆定位系统便可对各信号光源进行拍摄处理，得到拍摄照片。

S102、车辆定位系统根据拍摄图片，得到各信号光源的图像特征数据和各信号光源的当前位置，图像特征数据包括各信号光源的图像在拍摄照片上的覆盖范围和覆盖范围的中心位置。

具体地，由于各信号光源上承载有各信号光源的位置广播数据，因此，本实施例中车辆定位系统可对拍摄处理得到的拍摄照片进行图像解析处理，不仅能够获得各信号光源的图像特征数据，即拍摄图片上的各信号光源图像在拍摄照片上的覆盖范围和覆盖范围的中心位置，还能够获得各信号光源的当前位置，即现实环境中的实际位置。

S103、车辆定位系统根据拍摄照片上各信号光源的图像特征数据，确定拍摄照片上信号光源的个数以及各信号光源的图像位置。

具体地，由于图像特征数据包括各信号光源的图像在拍摄照片上的覆盖范围和覆盖范围的中心位置，因此，本实施例中车辆定位系统不仅可根据拍摄照片确定信号光源的个数，还可根据拍摄照片上各信号光源的图像特征数据确定各信号光源的图像位置，即各信号光源在拍摄照片上的覆盖范围的坐标和覆盖范围的中心位置的坐标。

S104、车辆定位系统根据各信号光源的当前位置、各信号光源的图像位置以及预设叠加误差，得到车辆的当前位置，其中，预设叠加误差是由车辆中拍摄信号光源的拍摄模块中的图像传感器的布局密度或像素点的尺寸决定的。

具体地，由于车辆中拍摄信号光源的拍摄模块中的图像传感器的布局密度或像素点的尺寸等诸多因素会影响各信号光源的图像位置的技术，使得计算各信号光源的图像位置出现预设叠加误差，因此，本实施例中车辆定位系统在计算车辆的当前位置时需要考虑预设叠加误差，可通过多次实验测量得出先验统计值作为预设叠加误差。本实施例中可通过各信号光源的当前位置、各信号光源的图像位置以及预设叠加误差，得到车辆的当前位置。

进一步地，本实施例中可将车辆的当前位置发送给控制中心，控制中心可将车辆的当前位置发布到用户终端上，便于用户查询和获知。本实施例中用户也可利用车辆的当前位置重新规划精确的路线，能够省时省力的达到目的区域。本实施例中可将车辆的当前位置利用到各个领域中，本实施例对此不做限定。

本实施例提供的车辆定位方法，通过车辆定位系统先对多个信号光源进行拍摄处理得到拍摄照片，其中信号光源发出的可见光信号上承载有各信号光源的位置广播数据。车辆定位系统再根据拍摄图片得到各信号光源的图像特征数据和各信号光源的当前位置，其中图像特征数据包括各信号光源的图像在拍摄照片上的覆盖范围和覆盖范围的中心位置。接着，车辆定位系统根据拍摄照片上各信号光源的图像特征数据，确定拍摄照片上信号光源的个数以及各信号光源的图像位置。最后，车辆定位系统根据各信号光源的当前位置、各信号光源的图像位置以及预设叠加误差得到车辆的当前位置。无论是在建筑物较多的室内环境还是在地下车库等密闭环境中，本实施例皆能够快速、有效地确定车辆的实时、高精度和高可靠性的位置信息，而且无需安装专用的信号发射装置，具有成本低、无电磁干扰的特点，同时解决了现有车辆定位方法精度较低无法满足日常生活的精度要求，也解决了现有车辆定位方法由于建筑物等遮挡而无法工作造成可靠性差的问题。

在上述实施例的基础上，不仅需要对拍摄图片进行图像处理获取各信号光源的图像特征数据，还需要对拍摄图片上承载的各信号光源的位置广播数据进行解析，才能够获得各信号光源的当前位置。本实施例中根据拍摄图片得到各信号光源的图像特征数据和各信号光源的当前位置的具体实现方式有多种，本实施对此不做限定。下面结合图3，对本实施例中车辆定位系统根据拍摄图片得到各信号光源的图像特征数据和各信号光源的当前位置的具体实现方式进行详细的说明。图3为本发明提供的车辆定位方法的流程图二。具体地，如图3所示，本实施例的车辆定位方法还包括：

S201、车辆定位系统对拍摄图片依次进行边缘提取处理和图像解析处理，确定各信号光源的图像特征数据。

S202、车辆定位系统根据拍摄照片上各信号光源的图像特征数据，确定目标区域。

S203、车辆定位系统对目标区域进行逐行输出处理，得到目标照片。

S204、车辆定位系统对目标照片上的数据依次进行解调处理和译码处理，得到各信号光源的当前位置。

具体地，本领域人员可以理解，由于拍摄图片上各信号光源的图像的灰度值或亮度值高，因此本实施例中车辆定位系统可通过边缘提取处理分辨出各信号光源的图像。又由于各信号光源的图像内的灰度值或亮度值变化明显，因此本实施例中车辆定位系统可通过图像解析处理得到各信号光源的图像特征数据，即各信号光源的图像在拍摄照片上的覆盖范围和覆盖范围的中心位置。

进一步地，本实施例中车辆定位系统可根据各信号光源的图像在拍摄照片上的覆盖范围和覆盖范围的中心位置，在拍摄照片上获取到有各信号光源图像的相应区域，即目标区域。本实施例中车辆定位系统对目标区域通过逐行输出处理进行输出，得到目标照片。由于目标照片的数据能够反映出各信号光源的位置广播数据，因此本实施例中车辆定位系统对目标照片上的数据依次进行解调处理和译码处理后，便可得到各信号光源的当前位置，即各信号光源的实际位置。

由于拍摄过程中会出现不可预料的问题，本实施例中拍摄图片上可能没有信号光源。因此，当拍摄照片上没有信号光源时，则重现进行拍摄处理；当拍摄照片有信号光源时，由于各信号光源的当前位置、各信号光源的图像位置以及预设叠加误差是已知的，因此计算得到车辆的当前位置。下面结合图4，对本实施例中车辆定位系统根据各信号光源的当前位置、各信号光源的图像位置以及预设叠加误差，得到车辆的当前位置的具体实现方式进行详细的说明。图4为本发明提供的车辆定位方法的流程图三，如图4所示，本实施例的车辆定位方法还包括：

S301、车辆定位系统判断拍摄照片上信号光源的个数是否大于等于预设个数M。若是，则执行步骤302；若否，则执行步骤303。

具体地，由于各信号光源的图像特征数据为已知的，因此本实施例中车辆定位系统能够确定拍摄照片上信号光源的个数。由于预设个数M以上的各信号光源的当前位置和对应的各信号光源的图像位置就能够确定车辆的当前位置，因此本实施例中车辆定位系统需要判断此时拍摄照片上信号光源的个数是否大于等于预设个数M。本实施例中预设个数M的具体选择不做限定。

S302、车辆定位系统根据各信号光源的当前位置、各信号光源的图像位置以及预设叠加误差，得到车辆的当前位置。

具体地，当车辆定位系统在拍摄照片上信号光源的个数大于等于预设个数M时，本实施例可获取到足够多的各信号光源的当前位置、各信号光源的图像位置以及预设叠加误差，因此可得到车辆的当前位置。其中预设叠加误差是由于车辆中拍摄信号光源的拍摄模块中的图像传感器的布局密度或像素点的尺寸等因素导致在计算各信号光源的图像位置时出现的误差。

进一步地，本实施例对得到车辆的当前位置的方式不做限定。可选地，车辆定位系统对公式一进行求解，得到车辆的当前位置或第一区域

Y_K＝h(P_C,P_K)+ν_K 公式一

其中，Y_K＝[U_K,V_K]为第K个信号光源的图像位置，0<K≤M，P_K＝[^NX_K,^NY_K,^NZ_K]为所述第K个信号光源的当前位置，ν_K为所述预设叠加误差。

具体地，公式一中预设叠加误差ν_K通常在信号光源的图像为规则图像时为0，在信号光源的图像为不规则图像时为已知值，因此，为了便于说明。本实施例中设定各信号光源的图像为规则图像，则ν_K为0。可选地，车辆定位系统通过如下公式二、公式三、公式四以及公式五对公式一进行求解，得到车辆的当前位置或第一区域

[U,V]^T＝h₁(X″,Y″)＝[f_X·X″+C_X,f_Y·Y″+C_Y]^T 公式二

其中，为旋转变换矩阵，符号c和s分别表示三角余弦运算和三角正弦运算，θ和ψ分别为车辆定位系统中惯性导航模块的航向角、俯仰角和滚转角，[f_X,f_Y]分别为车辆中拍摄信号光源的拍摄模块在X轴方向和Y轴方向上的焦距，[C_X,C_Y]分别为车辆中拍摄信号光源的拍摄模块中的图像传感器在X轴方向和Y轴方向上的中心位置坐标，p1，p2分别为车辆中拍摄信号光源的拍摄模块在X轴方向和Y轴方向上的径向畸变，k1，k2分别为车辆中拍摄信号光源的拍摄模块在X轴方向和Y轴方向上的切向畸变，X″，Y″，X′，Y′，Z′，^CX，^CY，^CZ皆为中间变量。

具体地，当拍摄照片有N个信号光源时，通过公式一、公式二、公式三、公式四和公式五能够得到2N个非线性方程，便可抽象为求解6×1维未知向量的非线性方程组的问题。由于非线性方程组解的维数为6，而每个信号光源可以提供2个非线性方程，同时为了有效去除非线性方程组的假解，至少需要4个信号光源，因此一般预设个数设定M为4及4以上。

进一步地，在步骤S302中，由于各信号光源的当前位置、各信号光源的图像位置以及预设叠加误差的信息足够多，因此将各信号光源的当前位置、各信号光源的图像位置以及预设叠加误差代入公式一、公式二、公式三、公式四和公式五中，便可得到车辆的当前位置

S303、车辆定位系统根据各信号光源的当前位置、各信号光源的图像位置以及预设叠加误差，得到第一区域。

具体地，当车辆定位系统在拍摄照片上信号光源的个数小于预设个数M时，本实施例可获取到少量的各信号光源的当前位置、各信号光源的图像位置以及预设叠加误差代入公式一、公式二、公式三、公式四和公式五中，无法得到足够多的非线性方程，因此本实施例中车辆定位系统只能得到车辆的第一区域其中第一区域为车辆的当前位置对应数值可能存在的空间区域。

S304、车辆定位系统获取车辆的加速度、车辆的角速度和上一拍摄时刻车辆所处的位置和角度。

S305、车辆定位系统根据车辆的加速度和车辆的角速度，得到车辆的位置变化量和车辆的角度变化量。

S306、车辆定位系统根据车辆的位置变化量、车辆的角度变化量以及上一拍摄时刻车辆所处的位置和角度，得到第二区域。

S307、车辆定位系统根据第一区域和第二区域，得到第一区域和第二区域的交集对应的目标区域。

S308、车辆定位系统确定车辆的当前位置为目标区域的中心。

具体地，为了准确得到车辆的当前位置，本实施例中车辆定位系统还可利用惯性导航原理获取车辆当前的加速度、车辆的角速度和上一拍摄时刻车辆所处的角度。并且上一拍摄时刻车辆所处的位置可为采用本实施例中车辆定位方法得到的车辆所处的位置信息。若上一拍摄时刻拍摄照片上有大于或等于预设个数M的信号光源，则将通过公式一、公式二、公式三、公式四以及公式五求解得到的车辆所处位置为上一拍摄时刻车辆所处的位置；若上一拍摄时刻拍摄照片上有小于预设个数M的信号光源，则将通过公式一、公式二、公式三、公式四以及公式五求解得到的车辆所处第一区域和通过车辆定位系统得到的第二区域交集的目标区域的中心对应的数值为上一拍摄时刻车辆所处的位置；若车辆定位系统未进行拍摄，则车辆定位系统可利用惯性导航原理得到的车辆的位置为上一拍摄时刻车辆所处的位置。本实施例中车辆定位系统还可利用其它方式测量车辆的加速度和车辆的角速度和上一拍摄时刻车辆所处的位置和角度，本实施例对此不做限定。

进一步地，本实施例中车辆定位系统能够可利用惯性导航原理根据车辆的加速度和车辆的角速度得到车辆的位置变化量和车辆的角度变化量，再根据车辆的位置变化量、车辆的角度变化量以及上一拍摄时刻车辆所处的位置和角度，得到第二区域，其中第二区域为车辆的当前位置对应数值可能存在的空间区域。由于第一区域也为车辆的当前位置对应数值可能存在的空间区域，因此根据第一区域和第二区域的交集对应的目标区域，得到车辆的当前位置对应数值可能性较高的空间区域，本实施例可取目标区域的中心作为车辆的当前位置。

图5为本发明提供的车辆定位系统的结构示意图，如图5所示，本实施例的车辆定位系统包括：

拍摄模块10，用于对多个信号光源进行拍摄处理，得到拍摄照片，其中各信号光源发出的可见光信号上承载有各信号光源的位置广播数据，位置广播数据为对各信号光源的当前位置依次进行编码处理和调制处理得到的数据；

处理模块20，用于根据拍摄图片，得到各信号光源的图像特征数据和各信号光源的当前位置，图像特征数据包括各信号光源的图像在拍摄照片上的覆盖范围和覆盖范围的中心位置；

处理模块20，还用于根据拍摄照片上各信号光源的图像特征数据，确定拍摄照片上信号光源的个数以及各信号光源的图像位置；

处理模块20，还用于根据各信号光源的当前位置、各信号光源的图像位置以及预设叠加误差，得到车辆的当前位置，其中，预设叠加误差是由车辆中拍摄信号光源的拍摄模块中的图像传感器的布局密度或像素点的尺寸决定的。

可选地，处理模块20包括：

确定单元21，用于对拍摄图片依次进行边缘提取处理和图像解析处理，确定各信号光源的图像特征数据；

确定单元21，还用于根据拍摄照片上各信号光源的图像特征数据，确定目标区域；

输出单元22，用于对目标区域进行逐行输出处理，得到目标照片；

解调译码单元23，用于对目标照片上的数据依次进行解调处理和译码处理，得到各信号光源的当前位置。

可选地，处理模块20还包括：

判断单元24，用于判断拍摄照片上信号光源的个数是否大于等于预设个数M；

确定单元21，还用于若拍摄照片上信号光源的个数大于等于预设个数M，则根据各信号光源的当前位置、各信号光源的图像位置以及预设叠加误差，得到车辆的当前位置；若拍摄照片上信号光源的个数小于预设个数M，则根据各信号光源的当前位置、各信号光源的图像位置以及预设叠加误差，得到第一区域；

获取单元25，用于获取车辆的加速度、车辆的角速度和上一拍摄时刻车辆所处的位置和角度；

确定单元21，还用于根据车辆的加速度和车辆的角速度，得到车辆的位置变化量和车辆的角度变化量；

确定单元21，还用于根据车辆的位置变化量、车辆的角度变化量以及上一拍摄时刻车辆所处的位置和角度，得到第二区域；

确定单元21，还用于根据第一区域和第二区域，得到第一区域和第二区域的交集对应的目标区域；

确定单元21，还用于确定车辆的当前位置为目标区域的中心。

可选地，确定单元21具体用于对公式一进行求解，得到车辆的当前位置或第一区域；

Y_K＝h(P_C,P_K)+ν_K 公式一

其中，Y_K＝[U_K,V_K]为第K个信号光源的图像位置，0<K≤M，P_K＝[^NX_K,^NY_K,^NZ_K]为所述第K个信号光源的当前位置，ν_K为所述预设叠加误差；

在所述拍摄照片上信号光源的个数大于等于预设个数M时，所述为所述车辆的当前位置；

在所述拍摄照片上信号光源的个数小于预设个数M时，所述为所述第一区域。

可选地，确定单元21具体还用于通过如下公式二、公式三、公式四以及公式五对公式一进行求解，得到车辆的当前位置或第一区域；

[U,V]^T＝h₁(X″,Y″)＝[f_X·X″+C_X,f_Y·Y″+C_Y]^T 公式二

其中，为旋转变换矩阵，符号c和s分别表示三角余弦运算和三角正弦运算，θ和ψ分别为车辆定位系统中惯性导航模块的航向角、俯仰角和滚转角，[f_X,f_Y]分别为车辆中拍摄信号光源的拍摄模块在X轴方向和Y轴方向上的焦距，[C_X,C_Y]分别为车辆中拍摄信号光源的拍摄模块中的图像传感器在X轴方向和Y轴方向上的中心位置坐标，p1，p2分别为车辆中拍摄信号光源的拍摄模块在X轴方向和Y轴方向上的径向畸变，k1，k2分别为车辆中拍摄信号光源的拍摄模块在X轴方向和Y轴方向上的切向畸变，X″，Y″，X′，Y′，Z′，^CX，^CY，^CZ皆为中间变量。

本发明实施例提供的车辆定位系统，可执行上述方法实施例，其具体实现原理和技术效果，可参见上述方法实施例，本实施例此处不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种车辆定位方法，其特征在于，包括：

车辆定位系统对多个信号光源进行拍摄处理，得到拍摄照片，其中各所述信号光源发出的可见光信号上承载有各所述信号光源的位置广播数据，所述位置广播数据为对各所述信号光源的当前位置数据依次进行编码处理和调制处理得到的数据；

所述车辆定位系统根据所述拍摄图片，得到各信号光源的图像特征数据和各所述信号光源的当前位置，所述图像特征数据包括各所述信号光源的图像在所述拍摄照片上的覆盖范围和所述覆盖范围的中心位置；

所述车辆定位系统根据所述拍摄照片上各信号光源的图像特征数据，确定所述拍摄照片上信号光源的个数以及各所述信号光源的图像位置；

所述车辆定位系统根据各所述信号光源的当前位置、各所述信号光源的图像位置以及预设叠加误差，得到所述车辆的当前位置，其中，所述预设叠加误差是由所述车辆中拍摄所述信号光源的拍摄模块中的图像传感器的布局密度或像素点的尺寸决定的。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述车辆定位系统根据所述拍摄图片，得到各信号光源的图像特征数据和各所述信号光源的当前位置，包括：

所述车辆定位系统对所述拍摄图片依次进行边缘提取处理和图像解析处理，确定各信号光源的图像特征数据；

所述车辆定位系统根据所述拍摄照片上各信号光源的图像特征数据，确定目标区域；

所述车辆定位系统对所述目标区域进行逐行输出处理，得到目标照片；

所述车辆定位系统对所述目标照片上的数据依次进行解调处理和译码处理，得到各所述信号光源的当前位置。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述车辆定位系统根据各所述信号光源的当前位置、各所述信号光源的图像位置以及预设叠加误差，得到所述车辆的当前位置，包括：

所述车辆定位系统判断所述拍摄照片上信号光源的个数是否大于等于预设个数M；

若是，则所述车辆定位系统根据各所述信号光源的当前位置、各所述信号光源的图像位置以及预设叠加误差，得到所述车辆的当前位置；

若否，则所述车辆定位系统根据各所述信号光源的当前位置、各所述信号光源的图像位置以及所述预设叠加误差，得到第一区域；

所述车辆定位系统获取所述车辆的加速度、所述车辆的角速度和上一拍摄时刻车辆所处的位置和角度；

所述车辆定位系统根据所述车辆的加速度和所述车辆的角速度，得到所述车辆的位置变化量和所述车辆的角度变化量；

所述车辆定位系统根据所述车辆的位置变化量、所述车辆的角度变化量以及所述上一拍摄时刻车辆所处的位置和角度，得到第二区域；

所述车辆定位系统根据所述第一区域和所述第二区域，得到所述第一区域和所述第二区域的交集对应的目标区域；

所述车辆定位系统确定所述车辆的当前位置为所述目标区域的中心。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述车辆定位系统根据各所述信号光源的当前位置、各所述信号光源的图像位置以及预设叠加误差，得到所述车辆的当前位置或所述第一区域，包括：

所述车辆定位系统对公式一进行求解，得到所述车辆的当前位置或所述第一区域；

Y_K＝h(P_C,P_K)+ν_K 公式一

其中，Y_K＝[U_K,V_K]为第K个信号光源的图像位置，0<K≤M，P_K＝[^NX_K,^NY_K,^NZ_K]为所述第K个信号光源的当前位置，ν_K为所述预设叠加误差；

所述车辆定位系统在所述拍摄照片上信号光源的个数大于等于预设个数M时，所述为所述车辆的当前位置；

所述车辆定位系统在所述拍摄照片上信号光源的个数小于所述预设个数M时，所述为所述第一区域。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述车辆定位系统对公式一进行求解，得到所述车辆的当前位置或所述第一区域，包括：

所述车辆定位系统通过如下公式二、公式三、公式四以及公式五对公式一进行求解，得到所述车辆的当前位置或所述第一区域；

[U,V]^T＝h₁(X″,Y″)＝[f_X·X″+C_X,f_Y·Y″+C_Y]^T 公式二

其中，为旋转变换矩阵，符号c和s分别表示三角余弦运算和三角正弦运算，θ和ψ分别为所述车辆定位系统中惯性导航模块的航向角、俯仰角和滚转角，[f_X,f_Y]分别为所述车辆中拍摄所述信号光源的拍摄模块在X轴方向和Y轴方向上的焦距，[C_X,C_Y]分别为所述车辆中拍摄所述信号光源的拍摄模块中的图像传感器在X轴方向和Y轴方向上的中心位置坐标，p1，p2分别为所述车辆中拍摄所述信号光源的拍摄模块在X轴方向和Y轴方向上的径向畸变，k1，k2分别为所述车辆中拍摄所述信号光源的拍摄模块在X轴方向和Y轴方向上的切向畸变，X″，Y″，X′，Y′，Z′，^CX，^CY，^CZ皆为中间变量。

6.一种车辆定位系统，其特征在于，包括：

拍摄模块，用于对多个信号光源进行拍摄处理，得到拍摄照片，其中各所述信号光源发出的可见光信号上承载有各所述信号光源的位置广播数据，所述位置广播数据为对各所述信号光源的当前位置数据依次进行编码处理和调制处理得到的数据；

处理模块，用于根据所述拍摄图片，得到各信号光源的图像特征数据和各所述信号光源的当前位置，所述图像特征数据包括各所述信号光源的图像在所述拍摄照片上的覆盖范围和所述覆盖范围的中心位置；

所述处理模块，还用于根据所述拍摄照片上各信号光源的图像特征数据，确定所述拍摄照片上信号光源的个数以及各所述信号光源的图像位置；

所述处理模块，还用于根据各所述信号光源的当前位置、各所述信号光源的图像位置以及预设叠加误差，得到所述车辆的当前位置，其中，所述预设叠加误差是由所述车辆中拍摄所述信号光源的拍摄模块中的图像传感器的布局密度或像素点的尺寸决定的。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述处理模块包括：

确定单元，用于对所述拍摄图片依次进行边缘提取处理和图像解析处理，确定各信号光源的图像特征数据；

所述确定单元，还用于根据所述拍摄照片上各信号光源的图像特征数据，确定目标区域；

输出单元，用于对所述目标区域进行逐行输出处理，得到目标照片；

解调译码单元，用于对所述目标照片上的数据依次进行解调处理和译码处理，得到各所述信号光源的当前位置。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述处理模块还包括：

判断单元，用于判断所述拍摄照片上信号光源的个数是否大于等于预设个数M；

所述确定单元，还用于若所述拍摄照片上信号光源的个数大于等于预设个数M，则根据各所述信号光源的当前位置、各所述信号光源的图像位置以及预设叠加误差，得到所述车辆的当前位置；若所述拍摄照片上信号光源的个数小于预设个数M，则根据各所述信号光源的当前位置、各所述信号光源的图像位置以及所述预设叠加误差，得到第一区域；

获取单元，用于获取所述车辆的加速度、所述车辆的角速度和上一拍摄时刻车辆所处的位置和角度；

所述确定单元，还用于根据所述车辆的加速度和所述车辆的角速度，得到所述车辆的位置变化量和所述车辆的角度变化量；

所述确定单元，还用于根据所述车辆的位置变化量、所述车辆的角度变化量以及所述上一拍摄时刻车辆所处的位置和角度，得到第二区域；

所述确定单元，还用于根据所述第一区域和所述第二区域，得到所述第一区域和所述第二区域的交集对应的目标区域；

所述确定单元，还用于确定所述车辆的当前位置为所述目标区域的中心。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述确定单元具体用于对公式一进行求解，得到所述车辆的当前位置或所述第一区域；

Y_K＝h(P_C,P_K)+ν_K 公式一

其中，Y_K＝[U_K,V_K]为第K个信号光源的图像位置，0<K≤M，P_K＝[^NX_K,^NY_K,^NZ_K]为所述第K个信号光源的当前位置，ν_K为所述预设叠加误差；

在所述拍摄照片上信号光源的个数大于等于预设个数M时，所述为所述车辆的当前位置；

在所述拍摄照片上信号光源的个数小于所述预设个数M时，所述为所述第一区域。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述确定单元具体还用于通过如下公式二、公式三、公式四以及公式五对公式一进行求解，得到所述车辆的当前位置或所述第一区域；

[U,V]^T＝h₁(X″,Y″)＝[f_X·X″+C_X,f_Y·Y″+C_Y]^T 公式二

其中，为旋转变换矩阵，符号c和s分别表示三角余弦运算和三角正弦运算，θ和ψ分别为所述车辆定位系统中惯性导航模块的航向角、俯仰角和滚转角，[f_X,f_Y]分别为所述车辆中拍摄所述信号光源的拍摄模块在X轴方向和Y轴方向上的焦距，[C_X,C_Y]分别为所述车辆中拍摄所述信号光源的拍摄模块中的图像传感器在X轴方向和Y轴方向上的中心位置坐标，p1，p2分别为所述车辆中拍摄所述信号光源的拍摄模块在X轴方向和Y轴方向上的径向畸变，k1，k2分别为所述车辆中拍摄所述信号光源的拍摄模块在X轴方向和Y轴方向上的切向畸变，X″，Y″，X′，Y′，Z′，^CX，^CY，^CZ皆为中间变量。