CN109029438B - 一种在有限区域内的车辆定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及车辆定位技术领域，特别涉及一种在有限区域内的车辆定位方法；在本发明中，先对场地进行标线和刻度标记，并对这些标线和刻度进行成像增强处理，通过在车辆上安装粗定位设备和精定位设备，先通过粗定位设备初步确定大概位置坐标，再通过精定位设备确定定位坐标；本发明通过使用光学成像方式，先粗定位再通过精定位的方法，实现在由县区域内的车辆的高精度定位。

Description

一种在有限区域内的车辆定位方法
技术领域
本发明涉及车辆定位技术领域，特别涉及一种在有限区域内的车辆定位方法。
背景技术
目前，在需要对车辆进行高精度定位的场景下，单独使用GPS、北斗等卫星定位系统，无法达到所需的精度，经常有误差，而且特别是在室内环境进行定位时，误差范围更大。如果使用wifi、蓝牙定位技术，可以在室内进行定位，定位精度无法达到所需的精度，也经常由于各种干扰，使之经常产生误差。如果使用差分定位方式，如位置差分、伪距差分、载波相位平滑后的伪距差分以及载波相位差，精度定位比较高，但无法在室内进行定位使用，且比较容易受电磁干扰，时常会产生误差。如果使用激光雷达、毫米波雷达进行车辆定位时，因其定位位置为相对于障碍物的相对位置，从而无法定位出其实质的坐标位置。
发明内容
为了克服上述所述的不足，本发明的目的是提供一种在有限区域内的车辆定位方法，其通过使用光学成像方式，先粗定位再通过精定位的方法，实现在由县区域内的车辆的高精度定位。
本发明解决其技术问题的技术方案是：
一种在有限区域内的车辆定位方法，其中，包括如下步骤：
S1：对有限区域内的场地进行标线及对该标线进行刻度；
S2：对标线和刻度进行成像增强处理；
S3：在车辆上安装粗定位设备和精定位设备；
S4：校准该精定位设备；
S5：应用该粗定位设备初步确定车辆的大致坐标（X0，Y0），从而确定所处范围；
S6：应用该精定位设备读取标线及刻度信息，进行分析处理，最终确定车辆的定位坐标（X1，Y1）。
作为本发明的一种改进，在步骤S6内，还包括步骤S61：该精定位设备进行拍摄成像，读取所能看到标线的刻度差L及车辆与标线呈的夹角T，可以计算出车辆的车轮距离标线的距离S。
作为本发明的进一步改进，在步骤S6内，还包括处于步骤S61之后的步骤S62：读取车辆此时所在位置对应左车道和右车道的标线的刻度M1和M2，读取该精定位设备成像角度α1，车道宽度为常量W，则可以根据公式一计算出该精定位设备所在点的位置的刻度M3，
公式一：M3=( M1+ M2)/2-W*tan(90-α1/2)/2。
作为本发明的更进一步改进，在步骤S6内，还包括处于步骤S62之后的步骤S63：根据公式二计算出车辆的定位坐标（X1，Y1），
公式二：X1= X（M3)+S；
Y1 = Y (M3)。
作为本发明的更进一步改进，在步骤S61内，计算出车辆的左前轮、左后轮与左车道的标线的距离S1和S3，计算出车辆的右前轮、右后轮与右车道的标线的距离S2和S4，根据公式三计算出车辆在车道内的水平倾斜角度Θ，
公式三：Θ = Arctan((S3- S1)/Len)，其中Len为常量，Len等于车辆前后轮的轴距长度。
作为本发明的更进一步改进，在步骤S6内，还包括处于步骤S63之后的步骤S64：通过精定位设备进行连续拍摄成像，可以计算出车辆的前进速度V和加速度a。
作为本发明的更进一步改进，在步骤S2内，使标线对肉眼可见，使刻度对肉眼不可见且仅对精定位设备可见。
作为本发明的更进一步改进，在步骤S3内的粗定位设备包括GPS定位装置或WIFI定位装置或蓝牙定位装置。
作为本发明的更进一步改进，在步骤S3内的精定位设备包括摄像装置。
作为本发明的更进一步改进，所述精定位设备还包括照亮刻度线的照明装置。
在本发明中，先对场地进行标线和刻度标记，并对这些标线和刻度进行成像增强处理，通过在车辆上安装粗定位设备和精定位设备，先通过粗定位设备初步确定大概位置坐标，再通过精定位设备确定定位坐标；本发明通过使用光学成像方式，先粗定位再通过精定位的方法，实现在由县区域内的车辆的高精度定位。
附图说明
为了易于说明，本发明由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。
图1为本发明中的流程框图；
图2为本发明的步骤S2的处理图示一；
图3为本发明的步骤S2的处理图示二；
图4为本发明的步骤S4的校准图示；
图5为本发明的步骤S5的确定范围的图示；
图6为本发明的步骤S61的图示一；
图7为本发明的步骤S61的图示二；
图8为本发明的步骤S61的图示三；
附图标记：1-标线，2-刻度，3-摄像头A，4-摄像头B，5-照明灯A1，6-照明灯B1，7-初定位范围，S1-步骤S1，S2-步骤S2，S3-步骤S3，S4-步骤S4，S5-步骤S5，S6-步骤S6，S61-步骤S61，S62-步骤S62，S63-步骤S63。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明的一种在有限区域内的车辆定位方法，包括如下步骤：
S1：对有限区域内的场地进行标线及对该标线进行刻度；
S2：对标线和刻度进行成像增强处理；
S3：在车辆上安装粗定位设备和精定位设备；
S4：校准该精定位设备；
S5：应用该粗定位设备初步确定车辆的大致坐标（X0，Y0），从而确定所处范围；
S6：应用该精定位设备读取标线及刻度信息，进行分析处理，最终确定车辆的定位坐标（X1，Y1）。
在本发明中，先对场地进行标线和刻度标记，并对这些标线和刻度进行成像增强处理，通过在车辆上安装粗定位设备和精定位设备，先通过粗定位设备初步确定大概位置坐标，再通过精定位设备确定定位坐标。
如图2和图3所示，在步骤S1中，在直线车道和转弯车道上都设置有标线和刻度，且在步骤S2中，对标线和刻度进行成像增强处理，使标线可以肉眼可见，刻度仅精定位设备可见，也就是说，可以人眼看见标线，不能看见刻度，方便行车，需要进行定位时，精定位设备可以拍摄成像，使该些刻度显现。
如图4所示，在步骤S4内，校准该精定位设备，使之不偏移，影响拍摄成像，而使之不影响精确定位，在车辆上设置有参照线，使精定位设备与之参照对比进行校准。
如图5所示，应用该粗定位设备进行卫星定位，初步确定车辆的定位坐标（X0，Y0），从而确定所处范围；使场地在局限范围缩小，先确定大概的坐标，在确定的所处范围内再进行精准定位，提高定位精度。
如图6所示，在步骤S6内，还包括步骤S61：该精定位设备进行拍摄成像，读取所能看到标线的刻度差L及车辆与标线呈的夹角T，可以计算出车辆的车轮距离标线的距离S，S=L*tanT-N，其中N为精定位设备与车辆的车轮的距离为已知的。
可以计算出各车轮与标线的距离，可以比较方便适应车辆驾驶的测试中，可以知晓车辆各车轮与标线的距离，也可以知晓有没压线，测算精准。
进一步，在步骤S6内，还包括处于步骤S61之后的步骤S62：读取车辆此时所在位置对应左车道和右车道的标线的刻度M1和M2，读取该精定位设备成像角度α1，（精定位设备拍摄成像时，向左右两车道观察的夹角），车道宽度为常量W，则可以根据公式一计算出该精定位设备所在点的位置的刻度M3。
公式一：M3=( M1+ M2)/2-W*tan(90-α1/2)/2。
其中，车道宽度为常量W，是已知的，通过车辆上的精定位设备成像观察，可以晓得该精定位设备对应左车道上的刻度为M1，对应右车道上的刻度为M2，还可以晓得该精定位设备成像角度α1，从而可以计算确定出该精定位设备所在点的位置的刻度M3，M3刻度对应的坐标是已知的，为（X（M3），Y（M3））。
更进一步，在步骤S6内，还包括处于步骤S62之后的步骤S63：根据公式二计算出车辆的定位坐标（X1，Y1），
公式二：X1= X（M3)+S；
Y1 = Y (M3)。
最终确定下的定位坐标（X1，Y1），坐标X1等于精定位设备所在点的位置的刻度M3加上车轮距离标线的距离S得出，坐标Y1与精定位设备所在点的位置的刻度M3的Y坐标一样。
更进一步，如图7和图8所示，本发明可以计算出各车轮与其最近标线的距离，从而知道车辆在车道内转弯角度，在步骤S61内，计算出车辆的左前轮、左后轮与左车道的标线的距离S1和S3，计算出车辆的右前轮、右后轮与右车道的标线的距离S2和S4，根据公式三计算出车辆在车道内的水平倾斜角度Θ，
公式三：Θ = Arctan((S3- S1)/Len)，其中Len为常量，Len等于车辆前后轮的轴距长度。
更进一步，在步骤S6内，还包括处于步骤S63之后的步骤S64：通过精定位设备进行连续拍摄成像，可以计算出车辆的前进速度V和加速度a，从而可以知晓车辆的转弯角度、前进速度和加速度，方便知晓车辆会在什么时候压到标线。
为了方便车辆行驶方便，不干扰车辆正常行驶，在步骤S2内，使标线肉眼可见，使刻度肉眼不可见且仅对精定位设备可见，在车辆正常行驶中，可以标线为准进行行驶，不会受收标线上刻度的影响，在后台观察中，车辆上的精定位设备拍摄成像可以使刻度显现，进行计算，精确定位车辆的坐标。
本发明提供一个实施例，本发明的一种在有限区域内的车辆定位方法，包括如下步骤：
S1：对有限区域内的场地进行标线及对该标线进行刻度；
S2：对标线和刻度进行成像增强处理，使标线肉眼可见，使刻度仅对精定位设备可见；
S3：在车辆上安装粗定位设备和精定位设备，粗定位设备包括在室外场使用的GPS定位装置和在室内场地使用的WIFI定位装置，精定位设备包括安装在车辆的车头的摄像头A和照明灯A1、安装在车辆的车尾的摄像头B和照明灯B1；
S4：校准摄像头A和摄像头B；
S5：如果在室外场地，应用GPS定位装置进行卫星初步定位，如果在室内场地，应用WIFI定位装置进行初步定位，从而初步确定车辆的定位坐标（X0，Y0），从而确定所处的初定位范围7；
S6：应用摄像头A和摄像头B读取标线及刻度信息，进行分析处理，最终确定车辆的定位坐标（X1，Y1）；
其中，步骤S6内还包括：
步骤S61：摄像头A和摄像头B进行拍摄成像，读取所能看到标线的刻度差L及车辆与标线呈的夹角T，可以计算出车辆的车轮距离标线的距离S，从而可以知晓车辆的左前轮、左后轮与左车道的标线的距离S1和S3，计算出车辆的右前轮、右后轮与右车道的标线的距离S2和S4，
步骤S62：读取车辆此时所在位置对应左车道和右车道的标线的刻度M1 和M2，读取该精定位设备成像角度α1，车道宽度为常量W，则可以根据公式一计算出该精定位设备所在点的位置的刻度M3，
公式一：M3=( M1+ M2)/2-W*tan(90-α1/2)/2；
步骤S63：根据公式二计算出车辆的定位坐标（X1，Y1），
公式二：X1= X（M3)+S；
Y1 = Y (M3)；
步骤S64：通过精定位设备进行连续拍摄成像，可以计算出车辆的前进速度V和加速度a。
在公式二中车辆的定位坐标（X1，Y1），可以根据M3（X（M3)，Y (M3)）的坐标来确定，此中S为车辆的车轮距离标线的距离，该S为车辆的左前轮、左后轮与左车道的标线的距离S1和S3，计算出车辆的右前轮、右后轮与右车道的标线的距离S2和S4，可以根据具体情况确定是哪个距离（S1、S3、S2、S4中任一个）。
在室外场使用的GPS定位装置进行初定位，初定位范围比较准确，没有干扰；在室内场地使用的WIFI定位装置，进行初定位，因有场地的墙体干扰，应用WIFI定位装置初定位范围比较准确。
摄像头A和摄像头B进行拍摄成像，便于记取刻度信息，也便于观察室内现场监测查看和事后调查查看取证。
照明灯A1和照明灯B1便于光线不足时照亮，照亮刻度线，使摄像头A和摄像头B进行拍摄成像且清晰。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种在有限区域内的车辆定位方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：对有限区域内的场地进行标线及对该标线进行刻度；
S2：对标线和刻度进行成像增强处理；
S3：在车辆上安装粗定位设备和精定位设备；
S4：校准该精定位设备；
S5：应用该粗定位设备初步确定车辆的大致坐标（X0，Y0），从而确定所处范围；
S6：应用该精定位设备读取标线及刻度信息，进行分析处理，最终确定车辆的定位坐标（X1，Y1）；
在所述步骤S6内，还包括步骤S61：该精定位设备进行拍摄成像，读取所能看到标线的刻度差L及车辆与标线呈的夹角T，计算出车辆的车轮距离标线的距离S；
在所述步骤S6内，还包括处于步骤S61之后的步骤S62：读取车辆此时所在位置对应左车道和右车道的标线的刻度M1 和M2，读取该精定位设备成像角度α1，车道宽度为常量W，则根据公式一计算出该精定位设备所在点的位置的刻度M3，
公式一：M3=( M1+ M2)/2-W*tan(90-α1/2)/2；
在步骤S6内，还包括处于步骤S62之后的步骤S63：根据公式二计算出车辆的定位坐标（X1，Y1），
公式二：X1= X（M3)+S；
Y1 = Y (M3)；
在步骤S61内，计算出车辆的左前轮、左后轮与左车道的标线的距离S1和S3，计算出车辆的右前轮、右后轮与右车道的标线的距离S2和S4，根据公式三计算出车辆在车道内的水平倾斜角度Θ，
公式三：Θ = Arctan((S3- S1)/Len)，其中Len为常量，Len等于车辆前后轮的轴距长度。
2.根据权利要求1所述的一种在有限区域内的车辆定位方法，其特征在于，在步骤S6内，还包括处于步骤S63之后的步骤S64：通过精定位设备进行连续拍摄成像，计算出车辆的前进速度V和加速度a。
3.根据权利要求1或2所述的一种在有限区域内的车辆定位方法，其特征在于，在步骤S2内，使标线对肉眼可见，使刻度对肉眼不可见且仅对精定位设备可见。
4.根据权利要求3所述的一种在有限区域内的车辆定位方法，其特征在于，在步骤S3内的粗定位设备包括GPS定位装置或WIFI定位装置或蓝牙定位装置。
5.根据权利要求4所述的一种在有限区域内的车辆定位方法，其特征在于，在步骤S3内的精定位设备包括摄像装置。
6.根据权利要求5所述的一种在有限区域内的车辆定位方法，其特征在于，所述精定位设备还包括照亮刻度线的照明装置。
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