CN108802773A - 使用多个停放车辆上的全球定位接收器进行最佳车辆定位的方法和系统 - Google Patents

使用多个停放车辆上的全球定位接收器进行最佳车辆定位的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种确定车辆位置的方法和系统。在一项实施例中，方法包括：通过行进中车辆处理器接收来自一辆或多辆停放车辆的车辆位置数据；通过行进中车辆处理器接收来自行进中车辆全球定位系统接收器的全球定位系统数据；通过行进中车辆处理器处理车辆位置数据和全球定位系统数据，以确定行进中车辆的位置。

Description

使用多个停放车辆上的全球定位接收器进行最佳车辆定位的 方法和系统
技术领域
本技术领域通常涉及车辆定位，尤其涉及使用多个停放车辆上的全球定位系统接收器来确定车辆定位的方法和系统。
背景技术
自动驾驶或半自动驾驶车辆能够感知周围环境，并在很少或无用户输入指令的情况下进行导航。自动驾驶或半自动驾驶车辆除了能使用雷达、光达、图像传感器等感知设备来感知周围环境，还能使用全球定位系统(GPS)技术、导航系统、车间通信、车辆对基础设施技术和/或线控系统提供的信息来导航车辆。
为了精确地控制车辆，需要知道车辆的当前位置。尤其在某些情况下，需要知道车辆在车道内的当前位置(准确度在一米内)，以便进行控制。但某些情况下，无法获取确定当前位置的信息。例如，生成信息的来源可能不在车辆附近。
因此，需要提供一种确定车辆位置的改进方法和系统，还需要提供一种根据车辆附近的其它车辆来确定车辆位置的方法和系统。基于此，通过以下具体实施方式和所附权利要求，并结合附图及上述技术领域和背景技术，将进一步清晰了解本发明的其它特征和特性。
发明内容
本发明提供了一种确定车辆位置的方法和系统。在一项实施例中，方法包括：通过行进中车辆处理器接收来自一辆或多辆停放车辆的位置数据；通过行进中车辆处理器接收来自行进中车辆全球定位系统接收器的全球定位系统数据；通过行进中车辆处理器处理车辆位置数据和全球定位系统数据，以确定行进中车辆的位置。
在一项实施例中，系统包括：第一模块，所述第一模块通过处理器确定停放车辆的车辆位置数据；所述系统还包括第二模块，所述第二模块通过处理器接收所述车辆位置数据，以及来自行进中车辆全球定位系统接收器的全球定位系统数据，并处理所述车辆位置数据和所述全球定位系统数据，以确定行进中车辆的位置。
附图说明
下文将结合附图对示例性实施例进行说明，其中相同的数字编号表示相同的元件，其中：
图1是根据各实施例的有关多个车辆的车辆定位系统的功能框图；
图2是根据各实施例的车辆定位系统的功能框图；
图3和图4是根据各实施例的车辆定位系统的方法的流程图。
具体实施方式
以下具体实施方式本质上仅为示例性内容，并不旨在限制其应用和用途，且不受到上述技术领域、背景技术、发明内容或下文具体实施方式中任何明示或暗示理论的限制。应理解的是，在整个附图中，相应的数字编号表示相同或相应的部件和特征。本文所使用的术语“模块”是指任何硬件、软件、固件、电子控制元件、处理逻辑和/或处理器设备或其组合，包括但不限于：专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享、专用或群组)和存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其它合适部件。
本文中可针对功能和/或逻辑块构件以及各个处理步骤来说明实施例。显然，此类块构件可通过能够执行特定功能的任意数量硬件、软件和/或固件构件来实现。例如，实施例可采用可在一个或多个微处理器或其它控制器件的控制下，执行各种功能的各种集成电路元件，例如，存储元件、数字信号处理元件、逻辑元件或查找表。另外，显然，本领域的技术人员可结合任意数量的控制系统来实施实施例，且本文说明的系统仅为一个示例性实施例。
为了简洁起见，可以不在此详细说明与系统(和系统的各个操作构件)的信号处理、数据传输、信令、控制和其它功能方面有关的传统技术。此外，本文各附图中的连接线表示各元件之间的示例性功能关系和/或物理耦合关系。但应注意，各实施例中可能存在多种替代或附加的功能关系或物理连接。
参照图1所示的一种示例性车辆定位系统10，包括车辆12a-12n，这些车辆通过一个或多个短程和/或远程通信手段16彼此通信和/或与云设备14通信。本文中所述的车辆12a-12n为汽车，但还可以是任何交通工具类型或多种交通工具类型的组合，例如但不限于道路车辆、越野车、飞机、船只、火车、摩托车、电动移动机器等。为举例说明，本文将以汽车的车辆定位系统10为例，讨论本发明的其余部分。虽然本文中的附图展示了采用某些元件布置的示例，但在实际实施例中可存在附加的中间元件、器件、特征或构件。还应理解的是，图1仅用于说明，并非按比例绘制。
如图所示，将车辆定位系统10中车辆12a-12n中的至少一个车辆12a视为“行进中”或移动车辆，将其它车辆12b-12n视为“停放”或静止车辆。停放车辆16b-16n中的每个车辆均包括停放位置确定模块18。行进中车辆12a包括行进中位置确定模块20。
在各实施例中，停放位置确定模块18用于确定停放车辆12b-12n的位置，并将位置和其它日期传送给其它车辆12a-12n和/或云设备14。例如，停放位置确定模块18根据精确单点定位方法和/或对全球定位系统(GPS)数据的分析来确定位置。
在各实施例中，行进中位置确定模块20根据停放车辆12b-12n确定的位置来确定行进中车辆的位置。例如，行进中位置确定模块20通过下载或接收停放车辆12b-12n确定的位置来确定位置。
在各实施例中，云设备14包括云设备累加器模块22，所述累加器模块22在位置数据存储设备24中接收并累加来自车辆12a-12n中的位置数据和其它数据。接着，所述云设备累加器模块22提供用于下载和/或广播的累积数据。
现参照图2，图中功能框图更详细地展示了车辆定位系统10模块。可以理解的是，根据本发明，模块的各示例性实施例还可包括任意数量的模块和/或子模块。在各示例性实施例中，图2中所示的模块和子模块可组合和/或进一步划分，以用类似方式确定车辆12a-12n的位置。在各实施例中，停放位置确定模块18包括车辆数据模块26、车辆全球定位系统模块28、位置确定模块30、压缩器模块32和通信模块34。
所述车辆数据模块26提供用于确定位置的车辆数据。在各实施例中，所述车辆数据包括车辆速度、变速器的范围或档位和/或表明车辆是停放还是静止的其它车辆数据。可以理解的是，还能感知车辆数据和/或对其进行建模。
所述车辆全球定位系统模块28提供用于确定位置的全球定位系统的数据。在各实施例中，全球定位系统模块28包括接收来自卫星系统(例如，包括在车辆12b-12n视线中的四个或多个卫星)的地理位置和时间信息的接收器。在各实施例中，车辆全球定位系统模块28包括双频率接收器。在此类实施例中，全球定位系统数据包括编码和相位信息。在其它各实施例中，车辆全球定位系统模块28包括单频接收器。在此类实施例中，全球定位系统数据包括地理位置坐标。
所述位置确定模块30接收车辆数据和全球定位系统数据，并在确定车辆实际上处于停放状态时，确定停放车辆12a-12n的位置。所述位置确定模块30根据接收器是双频接收器还是单频接收器来确定位置，结合图3理解下文的详细说明。
所述压缩模块32接收所确定的位置数据以及基于其进行确定的全球定位系统数据，并压缩数据，以便合理存储和/或传送。例如，可以使用例如，但不限于预测编码压缩方法(例如，公开号为2010/0250132A1的美国专利中所述的方法或其它方法)等压缩方法来压缩数据；接着，所述通信模块34可将压缩数据传送到云设备累加器模块22，以便存储在位置数据存储设备24中。
在各实施例中，数据可以，例如，定期根据特定的事件或在预定时间进行传送。在各实施例中，通信可通过广播和/或上传程序实现。
进一步地，如图2所示，在各实施例中，行进中位置确定模块20包括车辆数据模块36、车辆全球定位系统模块38、基站选择模块40、解压缩器模块42、通信模块44和位置确定模块46。
例如，所述通信模块44可根据请求、根据特定的事件或在预定时间接收来自，例如，云设备14(或直接来自停放车辆12b-12n)的压缩数据。接收到的通信能通过广播和/或下载程序实现。所述解压缩器模块42可接收压缩数据并对数据进行解压缩，从而进一步处理数据。例如，可以使用解压缩方法，例如，但不限于预测编码方法或其它方法来解压缩数据。
所述基站选择模块40接收解压缩数据并通过位置确定模块选择计算中应利用哪个数据。例如，基于全球定位系统信号接收条件所指示的基站质量、接收器的能力(即双频或单频)、车辆停放多久，以及停放车辆中位置确定程序是否已达到最佳状态来进行选择。
所述车辆数据模块36提供用于确定位置的车辆数据。在各实施例中，车辆数据包括指示车辆速度、惯性测量单元数据和/或其它数据等车辆运动学的数据。可以理解的是，可以感知车辆数据和/或对其进行建模。
所述车辆全球定位系统模块38提供用于确定位置的全球定位系统数据，包括(但不限于)卫星伪距测量值、距离变化率测量值、多普勒和载波相位。在各实施例中，全球定位系统模块38包括接收来自卫星系统的卫星距离测量值和时间信息的接收器。在各实施例中，数据至少包括相位和编码信息。
所述位置确定模块46接收车辆数据、全球定位系统数据和所选择的针对基本集合的解压停放车辆位置数据，并确定行进中车辆12a的位置。所述位置确定模块46通过将行进中车辆全球定位系统模块的观测结果与来自停放车辆的观测值对准来确定位置，结合图4理解下文的详细说明。所述位置确定模块48提供所确定的位置例如作为WGS84坐标48，或采用某种其它坐标系。
现参照图3并参照图1和图2，流程图展示了用于确定停放车辆12b-12n位置的方法100；根据各示例性实施例，所述方法100能结合图2中的停放位置确定模块18来实施。显然，根据本发明，所述方法100中的操作顺序不限于如图3所示的执行顺序，而可根据本发明适用性，可按照一个或多个变化的顺序来执行。显然，可以进一步理解的是，可使图3中的方法100连续运行，并且停放车辆12a-12n运行时，可安排以预定的时间间隔来运行，和/或可安排根据预定的事件运行。
在各实施例中，所述方法100可从105处开始；在110处，确定全球定位系统模块28的接收器是包括双频接收器还是单频接收器。若在110处接收器是单频接收器，则在115处，通过对位置(例如，全球定位系统坐标)进行递归平均，根据全球定位系统数据确定车辆位置。
若在110处接收器是双频接收器，则在120-140处，根据精确单点定位来确定车辆位置。尤其是，在120处从可靠来源(例如，网站或其它商业数据存储)下载精确的轨道信息。所述轨道信息包括轨道、时钟产品和精度为厘米的对流层参数。此后，在130处使用编码和相位测量来计算无电离层组合。例如，无电离层组合的计算方法如下：
其中f1和f2表示全球定位系统L1和L2频率；PLi和ΦLi表示频率Li的编码和相位观测值。Ni表示Li的模糊项，i＝1，2。ρ表示接收器和卫星之间的真实几何距离。c表示光速。dT表示接收器的时钟偏移量。给定三颗卫星p(1)、p(2)和p(3)的精确轨道位置，则卫星i＝1，2，3的相位模糊项a(i)为：
此后，在140处使用编码和相位测量值，通过以下公式确定位置：
其中，P(i) IF(t)和Φ(i) IF(t)分别表示卫星i在时间t时的编码和相位观测值。a(i)表示第i颗卫星的模糊性。ρ(i)(p)表示从第i个卫星到接收器的真实几何距离，表示为未知行进中位置p的函数。
一旦完成位置确定，则该位置可上传/广播到云设备14或进行本地存储，以便在150处实现直接车辆通信。可选地，全球定位系统观测数据可压缩并存储，或在160处实现通信。若车辆12b-12n在170处保持停放，则在120处继续执行所述方法。继续获取全球定位系统信息并确定位置的过程，直到车辆12b-12n不再停放在170处(或满足某些其它条件)。一旦车辆12b-12n不再停放，即可在180处生成请求，以便删除上传/广播到云设备14的信息。此后，可在190结束所述方法。
现参照图4以及参照图1和2所示，流程图展示了根据各实施例，确定行进中车辆位置的方法200。根据各示例性实施例，所述方法200可结合图2中的行进中位置确定模块20来实施。显然，根据本发明，所述方法200中的操作顺序不限于如图4所示的执行顺序，而可根据本发明适用性，可按照一个或多个变化的顺序来执行。显然，可以进一步理解的是，可使图4中的方法200连续运行，并且行进中车辆12a运行时，可安排以预定的时间间隔来运行，和/或可安排根据预定的事件运行。
在各实施例中，所述方法可从205处开始。如上所述，例如，在210处选择停放车辆的可用基本集合。在220处收集来自基本集合(例如，直接来自停放车辆12a-12n或云设备14)的观测数据。在230处解压缩所述观测数据。接着，在240-260处通过对准行进中位置与基本集合中停放车辆12a-12n的观测值来确定行进中位置。例如，在240处，将行进中车辆的观测值与停放车辆的观测值对准，以形成双重差：
其中P、Φ和ρ分别代表编码观测值、相位观测和真实几何距离的双重差。*(i)k表示第k个基本集合和第i个卫星的数量。*(i)表示行进中车辆和第i颗卫星的数量。a表示合并的模糊项。
此后，在250处使用递归最小二乘法来确定行进中位置
其中Pl和Φl分别是编码和相位的第l个双重差值。al代表Φl模糊项。
接着，在260处使用车辆运动学来推断当前的车辆位置。
例如，若车辆的全球定位系统信号接收不理想(例如，在城市峡谷区)，或基站校正信号非当前信号(例如，提前1秒)，则可使用利用IMU数据的车位推断策略，采用IMU数据相对于使用一秒钟校正位置来推断当前行进中车辆的位置。在各实施例中，若车辆12a正在移动，即可继续使用所述方法。
虽然以上详细说明提供了至少一个示例性实施例，但显然，还存在多种变型。显然，所述一个或多个示例性实施例仅为举例说明，并不旨在以任何方式限制本发明的范围、适用性或构型。相反，以上详细说明将为本领域技术人员提供用于实施所述一个或多个示例性实施例的便捷规划图。应理解的是，在不脱离所附权利要求书及其合理等效物中所述范围的前提下，可对元件的功能和布局进行各种变型。

Claims (10)

1.一种确定车辆位置的方法，包括：
通过行进中车辆处理器接收一辆或多辆停放车辆位置数据；
通过所述行进中车辆处理器接收来自所述行进中车辆全球定位系统接收器的全球定位系统数据；
通过所述行进中车辆处理器处理所述车辆位置数据和所述全球定位系统数据，以确定所述行进中车辆的位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，来自一辆或多辆停放车辆的所述车辆位置数据包括所确定的所述停放车辆的位置和全球定位系统观测数据。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述所确定的位置是基于来自全球定位系统接收器的坐标的递归平均值。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述所确定的位置是基于编码和相位测量值。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述全球定位系统观测数据包括编码和相位信息。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述处理包括将所述车辆位置数据与所述全球定位系统数据对准；计算所述对准的车辆位置数据和全球定位系统数据之差。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述处理进一步包括根据最小二乘法来确定所述行进中车辆的位置。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述处理进一步包括根据车辆运动学数据来外推位置。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述车辆位置数据包括停放车辆的位置。
10.一种确定车辆位置的系统，包括：
第一模块，所述第一模块通过处理器来确定停放车辆的车辆位置数据；
第二模块，所述第二模块通过所述处理器来接收所述车辆位置数据，以及行进中车辆全球定位系统接收器中的全球定位系统数据，并处理所述车辆位置数据和所述全球定位系统数据，以确定所述行进中车辆的位置。
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