CN107764273A - 一种车辆导航定位方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供的一种车辆导航定位方法及系统，所述方法包括：S1，判断车辆在上一时刻至当前时刻之间是否有变线行为，并根据判断结果获取当前时刻所述车辆在预设地图中的所处车道；S2，以车载惯性导航系统输出的当前时刻所述车辆在所述预设地图中的第一位置的纵向坐标作为纵向坐标，以当前时刻所述车辆在所述预设地图中的所处车道作为横向坐标，确定所述车辆在当前时刻的第二位置；S3，对当前时刻所述车辆在所述预设地图中的第一位置和当前时刻所述车辆在所述预设地图中的第二位置进行数据融合，得到当前时刻所述车辆在所述预设地图中的定位位置。通过车道级精度的第二位置修正第一位置，得到车辆的定位位置实现精确的导航定位。

Description

一种车辆导航定位方法及系统

技术领域

本发明实施例涉及车辆导航技术领域，更具体地，涉及一种车辆导航定位系统及方法。

背景技术

车辆运动参数的测量在汽车自动驾驶、驾驶员考试自动判别等领域有着广泛的应用。运动参数一般指汽车作为运动物体的位置、速度、姿态信息的测量，一般在实现高精度测量的场景下会利用高精度卫星导航技术，即RTK(Real time kinematic)载波相位差分技术。RTK载波相位差分技术，是实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法，将基准站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标。

高精度卫星导航技术的精度及可用性与定位载体的应用环境密切相关，影响卫星导航系统定位功能及精度的因素主要指卫星信号的遮挡及卫星信号的反射干扰等，在城市的路况下，单独的卫星导航装置会因为高楼林立的城市峡谷、隧道、高架桥及行道树木等带了的遮挡及多路径反射干扰等因素造成车辆的定位精度下降乃至失效。为了实现持续导航，在车辆卫星导航技术的基础上为导航系统加入惯性导航系统(INS，以下简称惯导)。惯性导航系统(INS，以下简称惯导)是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。其工作环境不仅包括空中、地面，还可以在水下。惯导的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度和角速度，将测量的原始信息对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、姿态和位置等信息。惯性导航系统包括惯性测量单元(IMU)和导航计算机组成。在现在大量的汽车导航应用中，惯性导航航位推算设备主要用于汽车在隧道及城市峡谷下，辅助卫星定位技术减小位置的漂移及增加持续定位能力。

但是惯性导航系统的误差随时间发散，在卫星导航系统的卫星信号被长时间遮挡或干扰的情况下，惯性导航系统无法实现车辆的高精度导航定位。

发明内容

本发明实施例提供了一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种车辆导航定位方法及系统。

一方面本发明实施例提供了一种车辆导航定位方法，所述方法包括：

S1，判断车辆在上一时刻至当前时刻之间是否有变线行为，若所述车辆无变线行为，则将上一时刻所述车辆在预设地图中的所处车道作为当前时刻所述车辆在所述预设地图中的所处车道；若所述车辆有变线行为，则根据上一时刻所述车辆在所述预设地图中的所处车道和所述车辆在上一时刻至当前时刻之间的横向移动距离，获取当前时刻所述车辆在所述预设地图中的所处车道；

S2，以车载惯性导航系统输出的当前时刻所述车辆在所述预设地图中的第一位置的纵向坐标作为纵向坐标，以当前时刻所述车辆在所述预设地图中的所处车道作为横向坐标，确定所述车辆在当前时刻的第二位置；

S3，对当前时刻所述车辆在所述预设地图中的第一位置和当前时刻所述车辆在所述预设地图中的第二位置进行数据融合，得到当前时刻所述车辆在所述预设地图中的定位位置。

其中，所述预设地图中至少包括车道宽度、车道中心线位置以及车道分割线位置。

其中，在步骤S1中，所述判断车辆在上一时刻至当前时刻之间是否有变线行为具体包括：

根据所述车载惯性导航系统中获取的所述车辆在上一时刻至当前时刻之间的航向和航向变化率来判断车辆是否有变线行为。

其中，若所述车辆在上一时刻至当前时刻之间航向变化且航向变化率大于等于预设值，则判定所述有变线行为；若所述车辆在上一时刻至当前时刻之间航向不变化，或所述车辆在上一时刻至当前时刻之间航向变化且航向变化率小于预设值，则判定所述车辆没有变线行为。

其中，步骤S1中，若判断获知所述车辆有变线行为时，所述车辆的横向移动距离通过以下方式获得：

通过所述车载惯性导航系统分别获取所述车辆在变线初始时刻的位置和所述车辆在变线完成时刻的位置；

将所述车辆在变线初始时刻的位置和所述车辆在变线完成时刻的位置的横向距离作为所述车辆的横向移动距离。

其中，步骤S3具体包括：

对当前时刻所述车辆在所述预设地图中的第一位置和当前时刻所述车辆在所述预设地图中的第二位置进行卡尔曼滤波，得到当前时刻所述车辆在所述预设地图中的定位位置。

其中，在步骤S3之后还包括：

利用当前时刻所述车辆在所述预设地图中的第二位置对所述车载惯性导航系统中的惯性传感器进行误差修正。

另一方面本发明实施例提供了一种车辆导航定位系统，所述系统包括：

车道获取模块，用于判断车辆在上一时刻至当前时刻之间是否有变线行为，若所述车辆无变线行为，则将上一时刻所述车辆在预设地图中的所处车道作为当前时刻所述车辆在所述预设地图中的所处车道；若所述车辆有变线行为，则根据上一时刻所述车辆在所述预设地图中的所处车道和所述车辆在上一时刻至当前时刻之间的横向移动距离，获取当前时刻所述车辆在所述预设地图中的所处车道；

第二位置获取模块，用于以车载惯性导航系统输出的当前时刻所述车辆在所述预设地图中的的第一位置的纵向坐标作为纵向坐标，以及当前时刻所述车辆在所述预设地图在的所处车道作为横向坐标，确定所述车辆在当前时刻的第二位置；

数据融合模块，用于对当前时刻所述车辆在所述预设地图中的第一位置和当前时刻所述车辆在所述预设地图中的第二位置进行数据融合，得到当前时刻所述车辆在所述预设地图中的定位位置。

第三方面本发明实施例提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行所述车辆导航定位方法。

第四方面本发明实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行所述车辆导航定位方法。

本发明实施例提供的一种车辆导航定位方法及系统，通过当前时刻车辆在预设地图中的所处车道，以及惯性导航系统输出当前时刻车辆的第一位置得到当前时刻车辆的车道级精度的第二位置，再利用车道级精度的第二位置对第一位置进行修整，进而得到当前时刻车辆的精确位置，既避免了现有技术中采用GNSS定位系统进行车辆导航定位时，卫星信号被遮挡时无法定位的问题，又解决了惯性导航定位系统的误差随着时间发散的问题，实现了车辆的车道级别的精确定位，能够很好的适用于很多需要进行车辆精确定位的场景。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种车辆导航定位方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种车辆导航定位系统的结构框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种车辆导航定位方法的流程图，如图1所示，所述方法包括：

S1，判断车辆在上一时刻至当前时刻之间是否有变线行为，若所述车辆无变线行为，则将上一时刻所述车辆在预设地图中的所处车道作为当前时刻所述车辆在所述预设地图中的所处车道；若所述车辆有变线行为，则根据上一时刻所述车辆在所述预设地图中的所处车道和所述车辆在上一时刻至当前时刻之间的横向移动距离，获取当前时刻所述车辆在所述预设地图中的所处车道；

S2，以车载惯性导航系统输出的当前时刻所述车辆在所述预设地图中的第一位置的纵向坐标作为纵向坐标，以当前时刻所述车辆在所述预设地图中的所处车道作为横向坐标，确定所述车辆在当前时刻的第二位置；

S3，对当前时刻所述车辆在所述预设地图中的第一位置和当前时刻所述车辆在所述预设地图中的第二位置进行数据融合，得到当前时刻所述车辆在所述预设地图中的定位位置。

具体地，所述惯性导航定位系统设置在车辆上随车辆运动，以便获取所述车辆的实时运动信息。由于惯性导航定位系统的定位精度随着时间发散，故在车辆行驶过程中，惯性导航定位单元获取的所述车辆在当前时刻的第一位置被认为只能达到道路级别精度。若将所述第一位置作为系统最终的输出的定位位置，将会是导航定位发生偏差，故需要对所述第一位置进行修正。

首先在进入惯性导航的初始时刻，惯性推算的误差很小，可以实现高精度的位置，此时车辆行驶的所处车道可以确定。车辆形式的过程中，车辆会有变线等驾驶行为，车辆的惯性导航系统可以有效的对车辆的变线行为做出判断，因为惯性导航系统可以测量除位置外的航向变化及航向变化角速度等信息。

如果车辆没有变线行为发生，则车辆一定行驶在现有车道，所以可以通过高精度地图的车道位置信息约束惯性导航的发散。并将约束后的位置信息作为位置基站反馈给惯性导航装置进行传感器误差修正。

如果检测到车辆的变线等变更车道的行为，则利用惯性导航装置短时精度高的特点，实现车道切换的精确匹配，在再次车道行进的过程中进行车道匹配惯性组合定位模式。

本发明实施例提供的一种车辆导航定位方法，通过当前时刻车辆在预设地图中的所处车道，以及惯性导航系统输出当前时刻车辆的第一位置得到当前时刻车辆的车道级精度的第二位置，再利用车道级精度的第二位置对第一位置进行修整，进而得到当前时刻车辆的精确位置，既避免了现有技术中采用GNSS定位系统进行车辆导航定位时，卫星信号被遮挡时无法定位的问题，又解决了惯性导航定位系统的误差随着时间发散的问题，实现了车辆的车道级别的精确定位，能够很好的适用于很多需要进行车辆精确定位的场景。

基于上述实施例，所述预设地图中至少包括车道宽度、车道中心线位置以及车道分割线位置。

具体地，所述的高精度地图，精确提供了道路上车道的位置信息，即车道的宽度及车道中心线的地理位置信息或者车道与车道分割线的位置信息，其特征在于相关位置信息的精度优于1米，相关的位置信息可以通过计算精确转化到标准WGS84(World GeodeticSystem 1984)坐标系。

基于上述实施例，在步骤S1中，所述判断车辆在上一时刻至当前时刻之间是否有变线行为具体包括：

根据所述车载惯性导航系统中获取的所述车辆在上一时刻至当前时刻之间的航向和航向变化率来判断车辆是否有变线行为。

进一步地，若所述车辆在上一时刻至当前时刻之间航向变化且航向变化率大于等于预设值，则判定所述有变线行为；若所述车辆在上一时刻至当前时刻之间航向不变化，或所述车辆在上一时刻至当前时刻之间航向变化且航向变化率小于预设值，则判定所述车辆没有变线行为。

其中，所述预设值可根据实际道路情况进行设定。

基于上述实施例，若判断获知所述车辆有变线行为时，所述车辆的横向移动距离通过以下方式获得：

通过所述车载惯性导航系统分别获取所述车辆在变线初始时刻的位置和所述车辆在变线完成时刻的位置；

将所述车辆在变线初始时刻的位置和所述车辆在变线完成时刻的位置的横向距离作为所述车辆的横向移动距离。

基于上述实施例，步骤S3具体包括：

对当前时刻所述车辆在所述预设地图中的第一位置和当前时刻所述车辆在所述预设地图中的第二位置进行卡尔曼滤波，得到当前时刻所述车辆在所述预设地图中的定位位置。

基于上述实施例，在步骤S3之后还包括：

利用当前时刻所述车辆在所述预设地图中的第二位置对所述车载惯性导航系统中的惯性传感器进行误差修正。

具体地，对惯性传感器进行误差修正可以减小下一时刻惯性导航的输出的误差。

图2为本发明实施例提供的一种车辆导航定位系统，所述系统包括：车道获取模块1、第二位置获取模块2和数据融合模块3。其中：

车道获取模块1用于判断车辆在上一时刻至当前时刻之间是否有变线行为，若所述车辆无变线行为，则将上一时刻所述车辆在预设地图中的所处车道作为当前时刻所述车辆在所述预设地图中的所处车道；若所述车辆有变线行为，则根据上一时刻所述车辆在所述预设地图中的所处车道和所述车辆在上一时刻至当前时刻之间的横向移动距离，获取当前时刻所述车辆在所述预设地图中的所处车道。

第二位置获取模块2用于以车载惯性导航系统输出的当前时刻所述车辆在所述预设地图中的的第一位置的纵向坐标作为纵向坐标，以及当前时刻所述车辆在所述预设地图在的所处车道作为横向坐标，确定所述车辆在当前时刻的第二位置。

数据融合模块3用于对当前时刻所述车辆在所述预设地图中的第一位置和当前时刻所述车辆在所述预设地图中的第二位置进行数据融合，得到当前时刻所述车辆在所述预设地图中的定位位置。

本发明实施例提供的一种车辆导航定位系统，通过当前时刻车辆在预设地图中的所处车道，以及惯性导航系统输出当前时刻车辆的第一位置得到当前时刻车辆的车道级精度的第二位置，再利用车道级精度的第二位置对第一位置进行修整，进而得到当前时刻车辆的精确位置，既避免了现有技术中采用GNSS定位系统进行车辆导航定位时，卫星信号被遮挡时无法定位的问题，又解决了惯性导航定位系统的误差随着时间发散的问题，实现了车辆的车道级别的精确定位，能够很好的适用于很多需要进行车辆精确定位的场景。

本发明实施例公开一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：判断车辆在上一时刻至当前时刻之间是否有变线行为，若所述车辆无变线行为，则将上一时刻所述车辆在预设地图中的所处车道作为当前时刻所述车辆在所述预设地图中的所处车道；若所述车辆有变线行为，则根据上一时刻所述车辆在所述预设地图中的所处车道和所述车辆在上一时刻至当前时刻之间的横向移动距离，获取当前时刻所述车辆在所述预设地图中的所处车道；以车载惯性导航系统输出的当前时刻所述车辆在所述预设地图中的第一位置的纵向坐标作为纵向坐标，以当前时刻所述车辆在所述预设地图中的所处车道作为横向坐标，确定所述车辆在当前时刻的第二位置；对当前时刻所述车辆在所述预设地图中的第一位置和当前时刻所述车辆在所述预设地图中的第二位置进行数据融合，得到当前时刻所述车辆在所述预设地图中的定位位置。

本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：判断车辆在上一时刻至当前时刻之间是否有变线行为，若所述车辆无变线行为，则将上一时刻所述车辆在预设地图中的所处车道作为当前时刻所述车辆在所述预设地图中的所处车道；若所述车辆有变线行为，则根据上一时刻所述车辆在所述预设地图中的所处车道和所述车辆在上一时刻至当前时刻之间的横向移动距离，获取当前时刻所述车辆在所述预设地图中的所处车道；以车载惯性导航系统输出的当前时刻所述车辆在所述预设地图中的第一位置的纵向坐标作为纵向坐标，以当前时刻所述车辆在所述预设地图中的所处车道作为横向坐标，确定所述车辆在当前时刻的第二位置；对当前时刻所述车辆在所述预设地图中的第一位置和当前时刻所述车辆在所述预设地图中的第二位置进行数据融合，得到当前时刻所述车辆在所述预设地图中的定位位置。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述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。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上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精神和范围。

Claims (10)

1.一种车辆导航定位方法，其特征在于，所述方法包括：

S1，判断车辆在上一时刻至当前时刻之间是否有变线行为，若所述车辆无变线行为，则将上一时刻所述车辆在预设地图中的所处车道作为当前时刻所述车辆在所述预设地图中的所处车道；若所述车辆有变线行为，则根据上一时刻所述车辆在所述预设地图中的所处车道和所述车辆在上一时刻至当前时刻之间的横向移动距离，获取当前时刻所述车辆在所述预设地图中的所处车道；

S2，以车载惯性导航系统输出的当前时刻所述车辆在所述预设地图中的第一位置的纵向坐标作为纵向坐标，以当前时刻所述车辆在所述预设地图中的所处车道作为横向坐标，确定所述车辆在当前时刻的第二位置；

S3，对当前时刻所述车辆在所述预设地图中的第一位置和当前时刻所述车辆在所述预设地图中的第二位置进行数据融合，得到当前时刻所述车辆在所述预设地图中的定位位置。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述预设地图中至少包括车道宽度、车道中心线位置以及车道分割线位置。

3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，在步骤S1中，所述判断车辆在上一时刻至当前时刻之间是否有变线行为具体包括：

根据所述车载惯性导航系统中获取的所述车辆在上一时刻至当前时刻之间的航向和航向变化率来判断车辆是否有变线行为。

4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，若所述车辆在上一时刻至当前时刻之间航向变化且航向变化率大于等于预设值，则判定所述有变线行为；若所述车辆在上一时刻至当前时刻之间航向不变化，或所述车辆在上一时刻至当前时刻之间航向变化且航向变化率小于预设值，则判定所述车辆没有变线行为。

5.根据权利要求3所述方法，其特征在于，步骤S1中，若判断获知所述车辆有变线行为时，所述车辆的横向移动距离通过以下方式获得：

通过所述车载惯性导航系统分别获取所述车辆在变线初始时刻的位置和所述车辆在变线完成时刻的位置；

将所述车辆在变线初始时刻的位置和所述车辆在变线完成时刻的位置的横向距离作为所述车辆的横向移动距离。

6.根据权利要求2所述方法，其特征在于，步骤S3具体包括：

对当前时刻所述车辆在所述预设地图中的第一位置和当前时刻所述车辆在所述预设地图中的第二位置进行卡尔曼滤波，得到当前时刻所述车辆在所述预设地图中的定位位置。

7.根据权利要求2所述方法，其特征在于，在步骤S3之后还包括：

利用当前时刻所述车辆在所述预设地图中的第二位置对所述车载惯性导航系统中的惯性传感器进行误差修正。

8.一种车辆导航定位系统，其特征在于，所述系统包括：

车道获取模块，用于判断车辆在上一时刻至当前时刻之间是否有变线行为，若所述车辆无变线行为，则将上一时刻所述车辆在预设地图中的所处车道作为当前时刻所述车辆在所述预设地图中的所处车道；若所述车辆有变线行为，则根据上一时刻所述车辆在所述预设地图中的所处车道和所述车辆在上一时刻至当前时刻之间的横向移动距离，获取当前时刻所述车辆在所述预设地图中的所处车道；

第二位置获取模块，用于以车载惯性导航系统输出的当前时刻所述车辆在所述预设地图中的的第一位置的纵向坐标作为纵向坐标，以及当前时刻所述车辆在所述预设地图在的所处车道作为横向坐标，确定所述车辆在当前时刻的第二位置；

数据融合模块，用于对当前时刻所述车辆在所述预设地图中的第一位置和当前时刻所述车辆在所述预设地图中的第二位置进行数据融合，得到当前时刻所述车辆在所述预设地图中的定位位置。

9.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行如权利要求1至7任一项所述的方法。

10.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如权利要求1至7任一项所述的方法。