CN109141428B - 室内导航方法及停车管理系统 - Google Patents

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Abstract

一种室内导航方法、车载设备及停车场管理系统，其中室内导航方法包括：车辆获取在室内行驶至第一室内位置的参考路径，该参考路径为首次行驶至所述第一室内位置的车辆所行驶的路径；车辆在将第一室内位置作为室内导航目的地时，使用惯性导航技术，在导航期间利用所述参考路径对此期间的实际惯性导航路径进行路径偏移矫正。通过这种方法，车辆在室内行驶时无需依赖额外的定位设施也无需获得室内场景地图。因此，这种室内导航方法可适用于绝大多数的室内导航场景。

Description

室内导航方法及停车管理系统
技术领域
本发明涉及导航技术，特别涉及室内导航方法及停车管理系统。
背景技术
目前，得利于卫星定位和导航技术的发展，人们在室外环境中可以依赖于准确的卫星定位和针对性的导航技术轻松到达目的地。但在一些室内场景中，例如室内停车场，由于卫星定位信号很弱，车辆无法凭借卫星定位准确定位自身位置，相应地，也增加了导航至室内目的地的难度。
针对上述问题，业界提供了诸多解决方案，试图利用例如WiFi、蓝牙、RFID等技术来提供车辆在室内场景中的定位，再借助室内场景的地图来向驾驶员提供导航服务。然而，上述解决方案都需要在室内场景中提供额外的通信设施来提供与车辆的通信，或者需要在室内场景中布置相关的定位设施(例如将RFID当作路标)，这些都需要投入大量的成本而且还可能需要对室内环境进行一定程度的改造。并且，室内场景的详细地图如上所述也不可缺少。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种无需依赖额外设施及室内场景地图的室内导航技术，以提供低成本且适用性更广的室内导航服务。
为了解决上述问题，本发明提供的室内导航方法，包括：
车辆获取在室内行驶至第一室内位置的参考路径，该参考路径为首次行驶至所述第一室内位置的车辆所行驶的路径；
车辆在将第一室内位置作为室内导航目的地时，使用惯性导航技术，在导航期间利用所述参考路径对此期间的实际惯性导航路径进行路径偏移矫正。
本发明提供的适于室内导航的车载设备，包括：通信模块、采集模块及导航处理模块；所述采集模块用于获得装配于车辆上的惯性传感器所采集的瞬时数据；所述导航处理模块依据所述惯性传感器的瞬时数据记录车辆所行驶的路径，和/或依据所述惯性传感器的瞬时数据提供惯性导航服务；以及通过通信模块向远端服务器上传所行驶的路径和/或从远端服务器处获取车辆行驶至室内导航目的地的参考路径，在导航期间利用所述参考路径对此期间的实际惯性导航路径进行路径偏移矫正。
本发明提供的适于室内停车场的停车管理系统，包括：：设置于室内停车场中用于管理一个或多个停车位的窄带物联网设备，每个窄带物联网设备检测所管理的一个或多个停车位的闲置状态；以及，与窄带物联网设备通信的管理后台；
所述窄带物联网设备在其所管理的某一停车位处首次驶入车辆时，从车辆处获得其在进入该室内停车场后行驶至该停车位的路径，并上传至所述管理后台，以作为行驶至该停车位的参考路径；或者，窄带物联网设备在其所管理的某一停车位处首次驶入车辆时，通知该车辆已驶入停车位，该车辆将其进入该室内停车场后行驶至该停车位的路径上传至所述管理后台，以作为行驶至该停车位的参考路径；
装配有惯性导航系统的车辆在进入室内停车场时，获得管理后台提供的行驶至该车辆所被分配的停车位的参考路径，使得该车辆在行驶至该所分配的停车位期间，利用所述参考路径对此期间的实际惯性导航路径进行路径偏移矫正。
与现有技术相比，上述方案具有以下优点：
本发明提供的室内导航方法通过将参考路径作为今后室内导航的参照基准，使得车辆在室内行驶过程中，随时可以利用参考路径上的位置点作为路径参考定位，进而对实际惯性导航路径的位置偏移进行矫正。通过这种方法，车辆在室内行驶时无需依赖额外的定位设施也无需获得室内场景地图。因此，这种室内导航方法可适用于绝大多数的室内导航场景。
本发明提供的车载设备使得车辆可通过与远端服务器的简易通信(从远端服务器获得参考路径)来实现上述室内导航，也无需车辆如现有技术一样和室内布置的定位设备频繁通信。
本发明提供的适于室内停车场的停车管理系统，在提供场内导航服务时无需再在场内布置大量的定位设施或进行场内改造，也无需提供场内的详细地图，这大大降低了停车场的维护成本及难度。并且，通过窄带物联网设备可以实时监测停车位的状态，通过与管理后台的通信可以实现智能管理停车位。在此基础上，管理后台基于停车位的状态可以支持实时的车辆进/出停车场的车位分配或远程预订停车位，以及对应停车位的上述的场内导航服务(下发参考路径)。
附图说明
图1是本发明室内导航方法在室内停车场中的实现原理示意图；
图2是本发明车载设备的一种实施例的结构示意图；
图3是本发明停车管理系统的一种实施例的实现示意图；
图4是本发明停车管理系统的另一种实施例的实现示意图；
图5是本发明停车管理系统的再一种实施例的实现示意图；
图6是本发明停车管理系统的又一种实施例的实现示意图。
具体实施方式
在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解本发明。但是，对于所属技术领域内的技术人员明显的是，本发明的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，本发明并不限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的方面、特征、实施例和优点仅作说明之用而不应被看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。
如前述背景技术所介绍的，目前应用于室内停车场的室内导航都需要借助布置于停车场中的基础设施来辅助定位。并且，该室内导航的方式是通过定位所获得的地图上当前位置来向车辆提供导航服务，因而其仍需要停车场运营方提供详细地图。考虑到导航的准确性，提供高精度的详细地图对停车场运营方来说也增加了运营成本。针对此，本发明的发明人提出利用惯性导航技术而非依赖地图及定位信号来提供室内导航服务，并且借助可行驶至当前室内导航目的地的历史路径来辅助惯性导航。
具体地，本发明提供的室内导航方法包括：
车辆获取在室内行驶至第一室内位置的参考路径，该参考路径为首次行驶至所述第一室内位置的车辆所行驶的路径；
车辆在将第一室内位置作为室内导航目的地时，使用惯性导航技术进行导航，在导航期间利用所述参考路径对此期间的实际惯性导航路径进行路径偏移矫正。
上述导航方法中的第一室内位置指的是处于室内、且会被车辆设为其任意一次室内导航目的地的位置。例如，对于室内停车场，第一室内位置可以是室内停车场中、车辆任意一次期望停车的停车位。如上述介绍的本发明的设计原理，上述导航方法是将参考路径替代以往的地图来作为车辆导航至第一室内位置的基准。即，一旦有了第一条行驶至第一室内位置的路径(即上述的首次行驶至第一室内位置的路径)，后续任何一辆车在将第一室内位置设为本次室内导航目的地时，在导航过程中都可以参照这条参考路径。
以下结合参照图1所示的本发明在室内停车场的实现示意，对xx号停车位，当某一辆车首次在室内驶入该车位时，该辆车在室内行驶至该车位的路径就被认定为参考路径。当后续其他车辆也期望被导航至xx号停车位时，就可在导航过程中参照这条参考路径。具体地，当利用惯性导航的方式导航至xx号停车位的过程中，如果发现车辆的当前行驶路径(图1下图中的实线路径)偏移了参考路径(图1下图中的虚线路径)，可以通过例如向驾驶员提示的方式提醒该偏移，并引导驾驶员调整当前行驶路径(如图1下图中箭头所示)以使得当前形势路径符合参考路径。如此，通过该提示及调整以实现后续车辆导航至xx号停车位的路径偏移矫正。
由此可知，在室内停车场中导航至某一车位时，本发明的室内导航方法既不需要在导航过程中依靠布置于停车场中的设施(例如现有技术的WiFi等通信设施或RFID等路标设施)来定位车辆的当前位置，也不需要结合定位和停车场提供的详细地图来给出导航指引。导航全程中只需要根据惯性导航本身就需获取的速度和位置来获得当前行驶路径，并通过基于参考路径的偏移矫正就能实现导航指引。可知，本发明的室内导航方法对于室内停车场的运营方而言无需投入额外的基础设施成本，也无需提供精确的地图，因而不会增加室内停车场的运营方的运营成本，其可适用于各种不同的室内停车场。而上述的参考路径既可以在预订室内停车场的停车位时获得，也可以在进入室内停车场时由管理室内停车场的管理后台提供。鉴于目前很多车辆已具备车联网功能，车辆在该两种情况下联网获得参考路径也非常方便且无需依赖室内停车场的网络通信设施。
对应上述室内导航方法，图2示出了本发明适于室内导航的车载设备的一种实施例。参照图2所示，本实施例的车载设备包括：采集模块101、通信模块102及导航处理模块103。
所述采集模块101可以与车辆的总线网络连接，以从总线网络上获得装配于车辆上的惯性传感器200所采集的瞬时数据。所述惯性传感器200至少包括：陀螺仪及加速度传感器。陀螺仪可以测量车辆的转动运动(角运动)，而加速度传感器可以测量车辆的平移运动(线运动)，同时总线网络上亦可以获取车辆的轮速、角速度、里程信息，通过这些瞬时测量数据就可计算出车辆的瞬时速度和瞬时位置。有关如何依据陀螺仪、加速度传感器和总线网络上得到的测量数据来获得瞬时速度和瞬时位置，此为现有技术，此处不再赘述。
在一定时间内所计算出的多个瞬时速度和瞬时位置就构成了车辆在该段时间内的行驶路径，而这也是惯性导航的数据基础。所述导航处理模块103依据所述惯性传感器的瞬时数据记录车辆所行驶的路径，和/或依据所述惯性传感器的瞬时数据提供惯性导航服务，所述导航处理模块103还通过通信模块102向远端服务器(例如室内停车场的管理后台)上传所行驶的路径和/或从远端服务器处获取车辆行驶至室内导航目的地的参考路径。所述导航处理模块103在导航期间利用所述参考路径对此期间的实际惯性导航路径进行路径偏移矫正。鉴于陀螺仪和加速度传感器基本已标配于目前车辆中，本发明的车载设备从测量数据需求来说并不会增加车辆的额外硬件成本。
目前很多具备车联网功能的车辆本身已装有车联网终端(Telematics Box/T盒，或者植入于其它车载设备中的通信模组)，车联网终端具备了连接车辆的总线网络且具备用于联网的通信功能。对于此类车辆，可通过在车联网终端中集成能实现上述导航处理模块功能的软件来构成本发明的车载设备。如此，除软件集成外，也不会产生额外的硬件成本，适于在配备有车联网终端的车辆中大规模推广。另外，本发明的车载设备对于发展中的自动驾驶技术也具有普遍适用性。对于自动驾驶车辆，上述提及的惯性传感器及车联网终端将是标配的车载硬件。因而，本发明的车载设备也完全可用于自动驾驶车辆在室内停车场中自动驾驶至指定车位的场景。
基于本发明前述的设计原理，本发明还提供了一种适于室内停车场的停车管理系统。所述停车管理系统包括：设置于室内停车场中用于管理一个或多个停车位的窄带物联网((NB-IOT))设备，每个窄带物联网设备对其所管理的一个或多个停车位分配唯一的车位识别信息并检测所管理的停车位的闲置状态；以及，与窄带物联网设备通信的管理后台。
所述窄带物联网设备在其所管理的某一停车位处首次驶入车辆时，从车辆处获得其在进入该室内停车场后行驶至该停车位的路径，并将该路径标记为行驶至该停车位的参考路径后上传至所述管理后台；或者，窄带物联网设备在其所管理的某一停车位处首次驶入车辆时，通知该车辆已驶入停车位，该车辆将其进入该室内停车场后行驶至该停车位的路径标记为行驶至该停车位的参考路径，并上传至所述管理后台。
装配有惯性导航系统的车辆(例如前述装配有本发明车载设备的车辆)在进入室内停车场时，获得管理后台提供的行驶至该车辆所被分配的停车位的参考路径，使得该车辆在行驶至该所分配的停车位期间，利用所述参考路径对此期间的实际惯性导航路径进行路径偏移矫正。
众所周知，窄带物联网设备具有低功耗、广覆盖、低成本、大容量等优势，其通常被用于远程水表/电表、智能路灯等应用场景。依据本发明停车管理系统的设计，其也非常适合本发明的停车管理系统的应用。窄带物联网设备的广覆盖及大容量，使得其可以支持多个停车位的管理(虽然根据实际设计需求，也可仅管理一个停车位，但多个停车位的管理更能体现窄带物联网设备的优势)。特别对于大型或超大型室内停车场(例如多层且拥有几百个停车位的室内停车场)，窄带物联网设备能够同时处理多个停车位的闲置状态管理及与停入多个停车位的车辆通信。这也意味着仅需少量窄带物联网设备就能实现大型室内停车场的所有停车位的管理。而相对应地，由于窄带物联网设备的成本很低，远低于目前室内停车场中部署的各种通信设施或者停车位管理终端，室内停车场(尤其是大型或超大型停车场)的运营方能以非常地的成本来构建停车管理系统。而窄带物联网设备的低功耗(待机时间可长达10年)，也使得运营方的维护成本得以降低。
图3～图6示出了停车管理系统的多个实施例。首先参照图3所示，其示出了在如何获得驶入xx号停车位的参考路径的过程。车辆在驶入本室内停车场之前，可以通过管理后台远程预订车位，管理后台会在接受预订后向车辆告知其被分配的预订车位，或者也可以在驶入本室内停车场时获得管理后台当场分配的停车位。在处理预订时或当场分配停车位前，管理后台都会向场内的各窄带物联网设备查询其所管理的停车位的闲置状态，并将闲置状态为“空闲”的停车位分配给当前车辆。假定当前xx号停车位空闲，则管理后台会将xx号停车位分配给当前车辆。对于拟将分配的停车位，管理后台还会查询其是否已存储有在场内行驶至所分配的停车位的参考路径。假定当前并无行驶至xx号停车位的参考路径，则在车辆驶入场内时，管理后台会告知车辆其为首次驶入xx号停车位的车辆，以此触发车辆记录自身行驶至xx号停车位的行驶路径。对于装配有本发明车载设备的车辆，结合图2和图3所示，管理后台将上述首次驶入消息发送给车辆，车载设备的导航处理模块103通过通信模块102接收该消息后，开始记录其行驶路径。具体地，通过采集模块101获得惯性传感器200测量的瞬时数据并计算获得其瞬时速度和瞬时位置，以记录其行驶路径。当车辆驶入xx号停车位后，管理xx号停车位的窄带物联网设备通知车辆其已驶入停车位的消息，并将xx号停车位的闲置状态更新为“占用”后报告给管理后台。车辆在获得窄带物联网设备通知的消息后，将其从驶入场内开始至xx号停车位的行驶路径上传至管理后台，管理后台将所上传的行驶路径存储为在场内行驶至xx号停车位的参考路径。
继续参照图4所示，当后续其他车辆通过预订或当场分配获得xx号停车位后，管理后台在车辆驶入场内时，将所存储的行驶至xx号停车位的参考路径发送给车辆。对于装配有本发明车载设备的车辆，结合图2和图4所示，管理后台将行驶至xx号停车位的参考路径发送给车辆，车载设备的导航处理模块103通过通信模块获得该参考路径，在通过采集模块101获得惯性传感器200测量的瞬时数据并以此进行惯性导航期间，利用该参考路径对其实际的惯性导航路径进行偏移矫正，以指引驾驶员驶入xx号停车位。在车辆驶入xx号停车位后，管理xx号停车位的窄带物联网设备将xx号停车位的闲置状态更新为“占用”后报告给管理后台。
图3和图4示出了在室内停车场中驶入某一停车位的应用场景，考虑到目前室内停车场的复杂构造，如何从停车位驶出停车场也是驾驶员所期望的。图5和图6相应示出了本发明停车管理系统解决驶出场景的实现。
对应参照图3，图5所示的实现中，当车辆从xx号停车位驶离时，管理后台根据窄带物联网设备所报告的xx号停车位的闲置状态变化(从“占用”变为“空闲”)获悉这一信息后，查询其是否存储有从xx号停车位驶出停车场的参考路径，若无，管理后台会触发车辆记录其从xx号停车位驶出停车场的行驶路径。对于装配有本发明车载设备的车辆，结合图2和图5所示，管理后台将首次驶出消息发送给车辆，车载设备的导航处理模块103通过通信模块102接收该消息后，开始记录其行驶路径。具体地，通过采集模块101获得惯性传感器200测量的瞬时数据并计算获得其瞬时速度和瞬时位置，，以记录其行驶路径。当车辆从场内驶出时，导航处理模块103将所记录的行驶路径上传至管理后台(既可以通过驾驶员手动操作触发上传也可以根据例如GPS位置变化确认已驶出停车场)，管理后台将所上传的行驶路径存储为从xx号停车位驶出停车场的参考路径。
对应参照图4，图6所示的实现中，当后续其他车辆从xx号停车位驶离后，管理后台根据窄带物联网设备所报告的xx号停车位的闲置状态变化(从“占用”变为“空闲”)获悉这一信息后，将从xx号停车位驶出停车场的参考路径发送给车辆。对于装配有本发明车载设备的车辆，结合图2和图6所示，管理后台将参考路径发送给车辆，车载设备的导航处理模块103通过通信模块获得该参考路径，在通过采集模块101获得惯性传感器200测量的瞬时数据并以此进行惯性导航期间，利用该参考路径对其实际的惯性导航路径进行偏移矫正，以指引驾驶员驶出停车场。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内所作的各种更动与修改，均应纳入本发明的保护范围内，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (5)

1.一种适于室内停车场的停车管理系统，其特征在于，包括：设置于室内停车场中用于管理一个或多个停车位的窄带物联网设备，每个窄带物联网设备检测所管理的一个或多个停车位的闲置状态；以及，与窄带物联网设备通信的管理后台；
所述窄带物联网设备在其所管理的某一停车位处首次驶入车辆时，从车辆处获得其在进入该室内停车场后行驶至该停车位的路径，并上传至所述管理后台，以作为行驶至该停车位的参考路径；或者，窄带物联网设备在其所管理的某一停车位处首次驶入车辆时，通知该车辆已驶入停车位，该车辆将其进入该室内停车场后行驶至该停车位的路径上传至所述管理后台，以作为行驶至该停车位的参考路径；
装配有惯性导航系统的车辆在进入室内停车场时，获得管理后台提供的行驶至该车辆所被分配的停车位的参考路径，使得该车辆在行驶至该所分配的停车位期间，利用所述参考路径对此期间的实际惯性导航路径进行路径偏移矫正。
2.如权利要求1所述的停车管理系统，其特征在于，所述管理后台依据所述窄带物联网设备所报告的停车位闲置状态分配停车位。
3.如权利要求1所述的停车管理系统，其特征在于，所述管理后台在车辆向其预订停车位时向车辆分配停车位，或者，在车辆进入室内停车场时向车辆分配停车位。
4.如权利要求3所述的停车管理系统，其特征在于，所述管理后台在向车辆分配停车位时，查询其是否已存储有行驶至该停车位的参考路径；若无，在车辆进入室内停车场时，还触发车辆记录其行驶至该停车位的行驶路径。
5.如权利要求1所述的停车管理系统，其特征在于，还包括：所述窄带物联网设备在车辆驶离其所管理的停车位时通知所述管理平台，所述管理平台查询其是否已存储有从该停车位驶出室内停车场的参考路径；若无，触发该车辆记录其从该停车位驶出室内停车场的路径；在该车辆驶出室内停车场时，该车辆将所记录的路径作为从该停车位驶出室内停车场的参考路径，并上传至所述管理后台。
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