CN108225320A - 使用v2x、传感器和gnss信息的车辆定位系统 - Google Patents

Abstract

一种方法包括使用车辆传感器和基础设施位置信号识别参考目标。之后确定宿主车辆相对于参考目标的位置。然后用车辆控制器计算宿主车辆位置和所确定的其相对于物体的位置之间的定位位置误差。最后，补偿车辆定位系统以解决定位位置误差。

Description

使用V2X、传感器和GNSS信息的车辆定位系统

技术领域

本发明涉及一种使用V2X、传感器和GNSS信息的车辆定位系统，更具体地涉及一种用于主动评估物体与车辆之间距离并利用信息改进车辆定位系统的准确度的系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅提供了与本发明有关的背景信息，并且未必构成现有技术。

全球导航卫星系统(GNSS)是一种天基卫星导航系统，其向位于地球上或附近的任何位置的远程装置(例如，接收器)提供位置和时间信息。大多数GNSS接收器在定位上具有典型的千米误差，在某些情况下(例如，在树木覆盖下、在城市环境中)其误差范围约为5至15米，甚至高达30米。因此，这些系统的精确度并不像大多数汽车制造商所希望的那样便于提供车辆当前位置的高度准确性那样精确。这个位置误差会影响自主驾驶系统，也会影响安全系统的性能。

为了避免来自由GNSS接收机接收的数据的已知误差，已经使用了各种装置和方法。在一个示例中，可以使用高性能的GNSS接收器和天线，但成本较高。在另一个示例中，可以基于实时校正信息(RTCM)对从GNSS接收器接收的数据进行校正，但并不是所有的GNSS接收器都支持RTCM，而且RTCM需要对频率进行实时更新。

发明内容

一种方法包括使用车辆传感器和基础设施位置信号识别参考目标。之后确定宿主车辆相对于参考目标的位置。然后用车辆控制器计算宿主车辆位置和所确定的其相对于目标的位置之间的定位位置误差。最后，补偿车辆定位系统以解决定位位置误差。

车辆定位系统包括配置为接收动态数据并从宿主车辆感测物体数据的第一计算装置。此外，还包括配置为从参考目标实时接收物体位置数据的接收装置。最后，包括配置为比较来自第一计算装置和接收装置的数据并运行误差函数的第二计算装置。当误差函数的值不为零时，第二计算装置配置为校准车辆定位系统。

一种方法包括使用车辆传感器和基础设施位置信号识别参考目标。之后，车辆控制器确定车辆传感器和基础设施位置信号正在识别同一参考目标。接下来，车辆控制器至少根据从车辆传感器和基础设施位置信号接收的数据，计算利用参考目标确定的宿主车辆位置和定位位置之间的定位位置误差。最后，补偿车辆定位系统得以解决定位位置误差。

根据本文提供的描述，其他应用领域将变得显而易见。应当理解，本描述和具体示例仅仅处于说明的目的，而并不意在限制本发明的范围。

附图说明

本文所述的附图仅仅出于说明的目的，并不旨在以任何方式限制本发明的范围。

图1是根据本发明的接近参考目标的示例性宿主车辆的示意图；

图2是用于与图1所示宿主车辆一起使用的基本硬件系统的方框图；

图3是用于计算并校正图1所示宿主车辆的定位误差的方法的流程图；

图4是用在图3所示方法中的误差函数的流程图；并且

图5是根据本发明的接近参考目标的示例性宿主车辆的另一示意图。

具体实施方式

以下的描述本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制本发明、应用或者用途。应当理解，在所有附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件及特征。此外，诸如“顶部”、“侧面”、“背部”、“底部”和“上部”的方向用于解释的目的，并不意在要求具体的取向，除非文中另有说明。这些方向仅仅作为所提供示例的参考框架而提供，但在其它应用中可以进行修改。

现在参照图1，用于校准车辆定位系统(即，如图2所示的VPS 34)并改进VPS准确度的示例性硬件系统10设置在宿主车辆12内。当宿主车辆12沿行驶路径14行驶时，宿主车辆12包括车载系统10。系统10可附接至宿主车辆12的结构，并且/或与宿主车辆12的结构成为一体。

现在参照图2，硬件系统10包括位置传感器16和控制器18。位置传感器16用于确定物体相对于车辆的实时位置。虽然可以使用其它传统类型的传感器，但传感器16优选地是电磁雷达传感器、激光雷达传感器，或者仅仅是脉冲红外激光传感器。传感器16优选地定位在车辆12的横向外周，或定位在车辆12的横向外周附近，从而有利于当物体接近车辆外周时的最佳视线位置感测。虽然图1中仅示出了一个位置传感器16，但应当理解，多个位置传感器可定位在沿车辆12外周的多个位置处，从而有利于感测从任何方向接近的物体。

进一步参照图2，控制器18包括第一计算装置20、发送/接收(T/R)装置22和第二计算装置24。第一计算装置20专用于处理用于车辆的动态数据26。该动态数据26可包括，例如关于车辆的速度等级、加速度、横摆率、方向盘位置、制动器位置、节气门位置和/或传动齿轮位置的实时数据。这些实时数据从各个车辆传感器和/或系统(未示出)经由电导体连接件传送至第一计算装置20。

控制器18的T/R装置22包括电连接至定向天线32的发送器28和接收器30。发送器28和接收器30可以是能够经由天线32发送并接收信号频率宽带上的电磁射频(RF)信号的宽带射频发送器/接收器。定向天线32用于将电磁射频信号指向并发送至物体，也用于从物体接收信号。定向天线32产生指向物体的辐射方向图。然而，应当理解，代替使用单个定向天线32，可以可替代地使用两个单独的天线，一个专用于定向发送，一个专用于接收。

控制器18的第二计算装置24专用于比较第一计算装置20和T/R装置22的值，并用于必要的时候计算误差函数。为便于这种比较和计算，第二计算装置24分别经由电导体连接件电连接至第一计算装置20，电连接至T/R装置22的发送器28和接收器30，并电连接至位置传感器16。反过来，第二计算装置24可利用所计算出的定位位置误差来校准VPS 34，以补偿误差，下文将对此进行进一步描述。

参照图3，并继续参照图1，根据操作100，宿主车辆12可接近并识别对V2X(即，车辆对基础设施，车辆对车辆，车辆对环境)和传感器系统而言较为常见的参考目标物体。例如，在该特定情况下，参考目标物体是交通信号柱36，但应当理解，参考目标物体可以是任何类型的目标物体，例如停车标志、灯柱、建筑物等。

关于交通信号柱36，具有天线42的有源应答器40可定位并安装在交通信号柱36上。应答器40通常是具有电连接至天线42的接收电路和发送电路的小型微处理器装置。除了天线42，应答器40的微处理器装置密封在安装在交通信号柱36上的小型保护盒或容器内。虽然微处理器装置可利用从用于照亮交通信号柱36中的灯光的同一电源得到的电力来进行操作，但微处理器装置优选地由用诸如(例如)太阳能收集器的外部集电器周期性进行充电的可再充电电池供电。

操作100可开始于V2X输入启动(步骤102)或传感器输入启动(步骤104)。关于V2X启动，应答器40可提供参考目标(即，交通信号柱36)的准确位置，并且可经由天线42将该信息发送至T/R装置22的接收器30处的宿主车辆12。关于传感器启动，位置传感器16可感测参考目标(即，交通信号柱36)相对于宿主车辆12的实时位置，并将所感测到的实时物体位置数据传送至控制器18的第二计算装置24。

特别是，当宿主车辆12在沿行驶路径14行驶，并接近交通信号柱36，从而使得交通信号柱36处于宿主车辆12的车载天线32的预定感测范围内(例如，20米)时，天线32将接收从应答器40发送的信息。该信息将从T/R装置22中继至第二计算装置24。通常情况下，同时，来自第一计算装置20的相关实时车辆动态数据26也传送至第二计算装置24。此外，宿主车辆12车载的位置传感器16将感测参考目标相对于宿主车辆12的相对位置，并将相对物体位置数据传送至控制器18的第二计算装置24。

之后，第二计算装置24利用实时物体位置数据(即，来自应答器40的数据)、实时车辆动态数据26和相对物体位置数据(即，来自位置传感器16的数据)，确定车辆12的位置。特别是，在步骤106中，第二计算装置24比较V2X输入数据和传感器输入数据。如果在步骤108中未发现匹配(即，相对物体位置数据识别了与实时物体位置数据所识别的不同的物体)，则利用由全球导航卫星系统(GNSS)所报告的宿主车辆位置来在VPS 34中识别宿主车辆12的位置(步骤110)，并且该处理结束(步骤114)。然而，如果在步骤108中发现匹配(即，相对物体位置数据识别了与实时物体位置数据相似的物体)，则在步骤112中启动误差函数150。

现在参照图4，当误差函数150启动时，各种输入发送至第二计算装置24，以计算宿主车辆12的位置误差(例如，e(t))。例如，第二计算装置24接收V2X输入(例如，V2X(i))、传感器输入(例如，S(i))和宿主车辆位置(例如，HV_Pos(t))。在步骤152中，第二计算装置24集合各种数据，并计算位置误差或相对于参考目标的3D偏移。之后，位置误差应用于宿主车辆位置，以校准VPS 34，从而补偿误差(步骤154)。在图3以及步骤114中，更新的宿主车辆位置的输出终止该处理。

除了上文参考图1所描述的特定示例性场景之外，应当理解，具有任何合适类型的常规应答器(有源或无源)或常规反射器的任何参考目标均可以位于特定物体上，从而用作根据本发明用于识别物体与宿主车辆的一种手段。

此外，如参照图5所描述的第二个示例，宿主车辆212可沿行驶路径214朝向固定参考目标(例如，停车标志236)行驶。宿主车辆212相对于停车标志236的位置可通过GNSS信息并经由V2X通信装置256和其它外部来源(例如，使用位于其它车辆(未示出)上的V2X通信装置、使用远程无线通信系统258和/或使用远程卫星系统260)之间的传送而获得。用于计算到停车标志236的位置误差的操作可以基本上类似于操作100，但是事实上，误差计算和补偿从局部计算转为在云计算装置262中完成的计算。因此，当实际上宿主车辆212可真正位于位置266处时，宿主车辆位置可理解为反射位置264。

本文描述了本发明的实施例。该描述本质上仅仅是示例性的，因此，不脱离本发明主旨的变型都意为在本发明的范围内。附图并不是按比例尺绘制的；一些特征会放大或缩小，以示出特定部件的细节。因此，本文所公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性，而仅仅作为用于教导本领域技术人员以各种方式使用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员应当理解的，参考任何一个附图所示出和描述的各种特征可以与一个或多个其它附图中所示的特征组合，以产生没有明确示出或描述的实施例。所示出的特征的组合提供了用于各种应用的代表性实施例。然而，与本发明的教导一致的特征的各种组合和修改对于特定应用或实现方式可能是需要的。

Claims (10)

1.一种车辆定位系统，所述车辆定位系统包括：

第一计算装置，所述第一计算装置配置为接收动态数据，并从宿主车辆感测物体数据；

接收装置，所述接收装置配置为从参考目标实时接收物体位置数据；以及

第二计算装置，所述第二计算装置配置为比较来自所述第一计算装置和所述接收装置的数据，并运行误差函数，其中，当所述误差函数的值不为零时，所述第二计算装置配置为校准所述车辆定位系统。

2.如权利要求1所述的车辆定位系统，其中，所述动态数据包括车辆速度等级、车辆加速度、车辆横摆率、车辆方向盘位置、车辆制动器位置、车辆节气门位置和车辆传动齿轮位置中的一个。

3.如权利要求1所述的车辆定位系统，其中，所述动态数据经由车辆传感器传送至所述第一计算装置。

4.如权利要求1所述的车辆定位系统，其中，所述接收装置与配置为从所述参考目标接收电磁射频信号的天线互相连接。

5.如权利要求4所述的车辆定位系统，其中，所述电磁射频信号至少包括实时物体位置数据。

6.如权利要求1所述的车辆定位系统，其中，所述第二计算装置还确定来自所述第一计算装置和所述接收装置的数据是否识别同一物体。

7.如权利要求6所述的车辆定位系统，其中，当来自所述第一计算装置的数据识别与来自所述接收装置的数据识别不同的物体时，所述第二计算装置选择来自全球导航卫星系统的车辆定位数据。

8.如权利要求6所述的车辆定位系统，其中，当来自所述第一计算装置的数据与来自所述接收装置的数据识别同一物体时，所述第二计算装置运行误差函数。

9.如权利要求8所述的车辆定位系统，其中，所述误差函数识别三维空间中所述宿主车辆和所述参考目标之间的定位位置误差。

10.如权利要求9所述的车辆定位系统，其中，所述定位位置误差应用于所述车辆定位数据。