CN109471066A - 车辆航向角的确定方法、装置以及车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车辆航向角的确定方法、装置以及车辆，涉及车辆领域。该方法可以根据第一定位标签和第二定位标签的坐标，确定两个坐标在第一方向上的第一距离差，以及在第二方向上的第二距离差，进而可以根据该两个距离差确定车辆航向角。本发明实施例提供的方法可以根据定位标签的坐标确定车辆航向角，降低了对GPS信号的依赖，使得当车辆周围环境存在遮挡时，能够基于UWB系统准确的确定车辆航向角。
Description
技术领域
本发明涉及车辆领域，特别涉及一种车辆航向角的确定方法、装置以及车辆。
背景技术
无人驾驶汽车在行驶过程中，需要确定当前的航向角，并根据该航向角控制车辆的行驶方向。其中，该航向角是指大地坐标系下，车辆质心的速度(即车辆的行驶方向)与大地坐标系中的横轴的夹角，该横轴的正方向一般为正北方向。
相关技术中，无人驾驶汽车可以通过全球定位系统(global position system，GPS)获取GPS信号，并根据该GPS信号确定当前的航向角。
但是当无人驾驶汽车周围环境中存在遮挡时(例如在室内环境中)，其接收到的GPS信号较弱，无法准确根据该GPS信号确定车辆航向角。
发明内容
本发明实施例提供了一种车辆航向角的确定方法、装置以及车辆，可以解决相关技术中当GPS信号较弱时，无法准确的确定车辆航向角的问题。所述技术方案如下：
一方面，提供了一种车辆航向角的确定方法，应用于车辆中，所述车辆上设置有第一定位标签和第二定位标签，所述第一定位标签和所述第二定位标签均与超宽带(ultrawide band，UWB)定位系统中的定位基站建立通信连接；所述方法包括：
获取所述第一定位标签的第一坐标，以及所述第二定位标签的第二坐标；
根据所述第一坐标和所述第二坐标，确定所述第一定位标签和所述第二定位标签在第一方向上的第一距离差，以及所述第一定位标签和所述第二定位标签在第二方向上的第二距离差；
根据所述第一距离差和所述第二距离差确定所述车辆航向角；
其中，所述第一方向垂直于所述第二方向。
可选的，所述根据所述第一距离差和所述第二距离差确定所述车辆航向角，包括：
根据所述第一距离差和所述第二距离差，确定目标轴线与参考轴线的第一夹角，所述目标轴线为所述第一标签和所述第二标签的连线，所述参考轴线的延伸方向平行于所述第一方向；
根据所述第一夹角，以及所述第一定位标签相对于所述第二定位标签的位置，确定所述目标轴线与所述第二方向的第二夹角，并将所述第二夹角确定为所述车辆航向角。
可选的，所述根据所述第一夹角，以及所述第一定位标签相对于所述第二定位标签的位置，确定所述目标轴线与所述第二方向的第二夹角，包括：
以所述第二定位标签为原点，以所述第一方向为横轴正方向，所述第二方向为纵轴正方向，建立坐标系；
根据所述第一距离差与所述第二距离差，确定所述第一定位标签在所述坐标系中所处的象限；
根据所述第一夹角以及所述第一定位标签所处的象限，确定所述目标轴线与所述第二方向的第二夹角。
可选的，所述根据所述第一夹角以及所述第一定位标签所处的象限，确定所述目标轴线与所述第二方向的第二夹角，包括：
当所述第一定位标签所处的象限为第一象限时，确定所述目标轴线与所述第二方向的第二夹角为90°-θ，θ为所述第一夹角；
当所述第一定位标签所处的象限为第二象限时，确定所述目标轴线与所述第二方向的第二夹角为270°+θ；
当所述第一定位标签所处的象限为第三象限时，确定所述目标轴线与所述第二方向的第二夹角为270°-θ；
当所述第一定位标签所处的象限为第四象限时，确定所述目标轴线与所述第二方向的第二夹角为90°+θ。
可选的，所述获取所述第一定位标签的第一坐标，以及所述第二定位标签的第二坐标，包括：
获取所述第一定位标签的多个第一坐标，以及所述第二定位标签的多个第二坐标；
所述根据所述第一坐标和所述第二坐标，确定所述第一定位标签和所述第二定位标签在第一方向上的第一距离差，以及所述第一定位标签和所述第二定位标签在第二方向上的第二距离差，包括：
对所述多个第一坐标进行均值滤波处理，得到处理后的第一坐标；
对所述多个第二坐标进行均值滤波处理，得到处理后的第二坐标；
根据所述第一坐标和所述第二坐标，确定所述第一定位标签和所述第二定位标签在第一方向上的第一距离差，以及所述第一定位标签和所述第二定位标签在第二方向上的第二距离差。
可选的，在根据所述第一距离差和所述第二距离差确定所述车辆航向角之后，所述方法还包括：
对所述车辆航向角进行卡尔曼滤波处理。
另一方面，提供了一种车辆航向角的确定装置，应用于车辆中，所述车辆上设置有第一定位标签和第二定位标签，所述第一定位标签和第二定位标签均与超宽带定位系统中的定位基站建立通信连接；所述装置包括：
获取模块，用于获取所述第一定位标签的第一坐标，以及所述第二定位标签的第二坐标；
第一确定模块，用于根据所述第一坐标和所述第二坐标，确定所述第一定位标签和所述第二定位标签在第一方向上的第一距离差，以及所述第一定位标签和所述第二定位标签在第二方向上的第二距离差；
第二确定模块，用于根据所述第一距离差和所述第二距离差确定所述车辆航向角；
其中，所述第一方向垂直于所述第二方向。
可选的，所述第二确定模块包括：
第一确定子模块，用于根据所述第一距离差和所述第二距离差，确定目标轴线与参考轴线的第一夹角，所述目标轴线为所述第一定位标签和所述第二定位标签的连线，所述参考轴线的延伸方向平行于所述第一方向；
第二确定子模块，用于根据所述第一确定子模块确定的所述第一夹角，以及所述第一定位标签相对于所述第二定位标签的位置，确定所述目标轴线与所述第二方向的第二夹角，并将所述第二夹角确定为所述车辆航向角。
可选的，所述第二确定子模块用于：
以所述第二定位标签为原点，以所述第一方向为横轴正方向，所述第二方向为纵轴正方向，建立坐标系；
根据所述第一距离差与所述第二距离差，确定所述第一定位标签在所述坐标系中所处的象限；
根据所述第一夹角以及所述第一定位标签所处的象限，确定所述目标轴线与所述第二方向的第二夹角。
可选的，所述第二确定子模块根据所述第一夹角以及所述第一定位标签所处的象限，确定所述目标轴线与所述第二方向的第二夹角，包括：
当所述第一定位标签所处的象限为第一象限时，确定所述目标轴线与所述第二方向的第二夹角为90°-θ，θ为所述第一夹角；
当所述第一定位标签所处的象限为第二象限时，确定所述目标轴线与所述第二方向的第二夹角为270°+θ；
当所述第一定位标签所处的象限为第三象限时，确定所述目标轴线与所述第二方向的第二夹角为270°-θ；
当所述第一定位标签所处的象限为第四象限时，确定所述目标轴线与所述第二方向的第二夹角为90°+θ。
可选的，所述获取模块用于：
获取所述第一定位标签的多个第一坐标，以及所述第二定位标签的多个第二坐标；
所述第一确定模块，用于：
对所述多个第一坐标进行均值滤波处理，得到处理后的第一坐标；
对所述多个第二坐标进行均值滤波处理，得到处理后的第二坐标；
根据所述处理后的第一坐标和所述处理后第二坐标，确定所述第一定位标签和所述第二定位标签在第一方向上的第一距离差，以及所述第一定位标签和所述第二定位标签在第二方向上的第二距离差。
可选的，所述第二确定模块还用于：
对所述车辆航向角进行卡尔曼滤波处理。
又一方面，提供了一种车辆，所述车辆包括：如上述方面所述的装置，且所述车辆上设置有第一定位标签和第二定位标签，所述第一定位标签和所述第二定位标签均与超宽带定位系统中的定位基站建立通信连接。
再一方面，提供了一种车辆航向角的确定装置，所述装置包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述方面所述的车辆航向角的确定方法。
再一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述计算机可读存储介质在计算机上运行时，使得计算机执行上述方面所述的车辆航向角的确定方法。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
本发明实施例提供了一种车辆航向角的确定方法、确定装置以及车辆，可以根据第一定位标签和第二定位标签的坐标，确定两个坐标在第一方向上的第一距离差，以及在第二方向上的第二距离差，进而可以根据该两个距离差确定车辆航向角。本发明实施例提供的方法可以根据定位标签的坐标确定车辆航向角，降低了对GPS信号的依赖，使得当车辆周围环境存在遮挡时，能够基于UWB系统准确的确定车辆航向角。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种超宽带定位系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种车辆航向角的确定方法流程图；
图3是本发明实施例提供的另一种车辆航向角的确定方法流程图；
图4是本发明实施例提供的一种坐标系的示意图；
图5是本发明实施例提供的一种第一定位标签与第二定位标签的相对位置的示意图；
图6是本发明实施例提供的另一种第一定位标签与第二定位标签的相对位置的示意图；
图7是本发明实施例提供的又一种第一定位标签与第二定位标签的相对位置的示意图；
图8是本发明实施例提供的再一种第一定位标签与第二定位标签的相对位置的示意图；
图9是本发明实施例提供的一种未采用滤波处理算法得到的车辆航向角的变化示意图；
图10是本发明实施例提供的一种采用滤波处理算法得到的车辆航向角的变化示意图；
图11是本发明实施例提供的一种车辆航向角的确定装置的结构示意图；
图12是本发明实施例提供的一种第二确定模块的结构示意图；
图13是本发明实施例提供的另一种车辆航向角的确定装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
UWB定位系统是一种采用无载波通信技术的定位系统，可以实现室内的精准定位。参见图1，该UWB定位系统可以包括：多个定位基站01、上位机02、同步控制器03以及设置在车辆00上的定位标签04。其中，该定位标签04可以为有源标签，该定位标签04与该每个定位基站01之间没有遮挡物，以保证该定位标签04与该每个定位基站01之间可以有效传输信号。该上位机02可以为该每个定位基站01预先设定一个对应的身份标识(identity，ID)。定位标签04可以不断向每个定位基站01发送脉冲信号，该定位基站01可以通过光导纤维(又称光纤)，将定位标签04发送的脉冲信号传输给同步控制器03，该同步控制器03又可以通过网线将该脉冲信号传输给上位机02。上位机02即可根据接收到的脉冲信号计算得到该定位标签04的坐标，并将计算得到的坐标发送至车辆00。该UWB系统中上位机02的数据传输速率可以为50赫兹(Hz)，也即100毫秒(ms)内可以传输定位标签04的5个坐标，因此传输速率较快，该坐标的更新速率也较快。
在本发明实施例中，该UWB定位系统中的车辆00可以是自动驾驶汽车。如图1所示，该车辆00上可以设置有第一定位标签041和第二定位标签042。每个定位标签04可以通过胶带或者吸盘安装在车辆00的顶部。该第一标签041可以是设置在车顶前端的定位标签04，该第二定位标签042可以是设置在车顶后端的定位标签04。该第一定位标签041与该第二定位标签042之间的距离可以根据车辆00车身的长度进行调整。例如，该第一定位标签041与该第二定位标签042的距离可以是1.3米(m)到1.6m。
图2是本发明实施例提供的一种车辆的航向角的确定方法流程图。该方法可以应用于车辆中，例如可以用于如图1所示的车辆00中。该第一定位标签041与该第二定位标签042均可以与UWB系统中的定位基站01建立通信连接。参见图2，该方法可以包括：
步骤101、获取第一定位标签的第一坐标，以及第二定位标签的第二坐标。
其中，该第一定位标签041与该第二定位标签042可以设置在车辆00的顶部，且两者的连线可以与车辆00的中轴线平行。该中轴线的延伸方向平行于车辆00的长度方向。
示例的，该第一坐标041和第二坐标042可以是UWB定位系统中的上位机02计算得到的。
步骤102、根据该第一坐标和该第二坐标，确定该第一定位标签和该第二定位标签在第一方向上的第一距离差，以及该第一定位标签和该第二定位标签在第二方向上的第二距离差。
其中，该第一方向垂直于该第二方向。该第一方向可以是指正东反向，该第二方向可以是指正北方向。
步骤103、根据该第一距离差和该第二距离差确定车辆航向角。
该车辆航向角可以是指车辆的行驶方向与正北方向右旋之间的夹角，即车辆尾端的指北方向线起依顺时针方向至车辆行驶方向线间的夹角。
综上所述，本发明实施例提供了一种车辆航向角的确定方法，该方法可以根据第一定位标签和第二定位标签的坐标，确定两个坐标在第一方向上的第一距离差，以及在第二方向上的第二距离差，进而可以根据该两个距离差确定车辆航向角。本发明实施例提供的方法可以根据定位标签的坐标确定车辆航向角，降低了对GPS信号的依赖，使得当车辆周围环境存在遮挡时，能够基于UWB系统准确的确定车辆航向角。
图3是本发明实施例提供的另一种车辆航向角的确定方法。该方法可以应用于车辆中，例如可以应用于图1所示的车辆00中。参见图3，该方法可以包括：
步骤201、获取第一定位标签的多个第一坐标，以及第二定位标签的多个第二坐标。
其中，该第一定位标签041与该第二标签042可以设置在车辆00的顶部，且两者的连线可以与车辆00的中轴线平行。其中，该中轴线的延伸方向平行于车辆的长度方向。
在本发明实施例中，第一定位标签041和第二定位标签042均可以是UWB系统中的UWB定位标签。每个定位标签04通电后，可以不断的向UWB系统中的定位基站01发送脉冲信号。每个定位基站01可以将该脉冲信号传输给上位机02。上位机02可以根据接收到的各个脉冲信号到达的时间差来确定每个定位标签04的坐标，并将该获取到的坐标不断发送至车辆00，车辆00可以持续接收上位机02发送的第一定位标签041的第一坐标以及第二定位标签042的第二坐标。并且，车辆00每接收一个第一坐标和一个第二坐标，就会计算一次车辆航向角。车辆00在计算车辆航向角时，可以从接收到的第一坐标和第二坐标中，获取最近接收到的多个第一坐标和多个第二坐标。并且，车辆00所获取的第一坐标以及第二坐标的数量可以根据车辆航向角的更新速率确定。
示例的，假设车辆航向角的更新速率为10Hz，也即100ms内需要更新一次车辆航向角。该UWB系统中上位机02的数据传输频率为50Hz，即可以在100ms内传输5次数据，则车辆00在需要计算车辆航向角时，可以获取最近接收到的第一定位标签041的5个第一坐标以及第二定位标签042的5个第二坐标。
步骤202、对多个第一坐标进行均值滤波处理，得到处理后的第一坐标，并对多个第二坐标进行均值滤波处理，得到处理后的第二坐标。
由于车辆00在行驶过程中，设置在车辆00上的两个定位标签04会发生抖动，导致上位机02计算得到的定位标签04的坐标会有偏差，该偏差是指上位机02计算得到的定位标签04的坐标与该定位标签04的实际坐标的差值。当定位标签04抖动的较为严重时，该差值的绝对值可以达到20厘米(cm)。因此，在本发明实施例中，车辆00可以对上位机02发送的多个第一坐标进行均值滤波处理，并对多个第二坐标进行均值滤波处理，由此可以减小定位标签04的抖动产生的偏差，以确保基于该处理后的坐标得到的车辆航向角的准确度较高。
车辆00对获取的多个第一坐标以及多个第二坐标进行均值滤波处理的过程中，该多个坐标是依次递推的。示例的，假设上位机02先给车辆00发送了5个第一坐标A、B、C、D、E，以及5个第二坐标F、G、H、I、J，则车辆00在计算车辆航向角时，可以获取该5个第一坐标以及该5个第二坐标，并对该5个第一坐标以及该5个第二坐标进行均值滤波处理。随后，上位机02又给车辆00发送了一个第一坐标K和一个第二坐标L，此时车辆00可以获取最近接收到的5第一个坐标分别是：B、C、D、E、K，以及最近接收到的5个第二坐标分别是：G、H、I、J、L，并对该5个坐标进行均值滤波处理。之后，若上位机02又给车辆00发送了一个第一坐标M和一个第二坐标N，则此时车辆00获取到的最近接收到的5个第一坐标分别是：C、D、E、K、M，以及最近接收到的5个第二坐标分别是：H、I、J、L、N，并对该5个坐标进行均值滤波处理。
示例的，车辆00对获取到的5个第一坐标以及5个第二坐标进行均值滤波处理后，得到的第一定位标签041的处理后的第一坐标(x1，y1)以及第二定位标签042的处理后的第二坐标(x2，y2)可以如表1所示。其中，对某次获取到的5个第一坐标以及5个第二坐标进行均值滤波处理后，得到的处理后的第一坐标可以为(3.65，3.63)，处理后的第二坐标可以为(2.42，3.66)。
表1
可选的，在本发明实施例中，假设车辆00可以对每次获取到5个第一坐标和5个第二坐标进行均值滤波处理，以第一定位标签041的5个第一坐标的横坐标为例，对该均值滤波算法进行介绍，该均值滤波算法可以如下所述：
其中，x[i]是指车辆获取到的第i个第一坐标的横坐标，0≤i≤4，且i为整数，x为均值滤波处理后的第一坐标的横坐标。对于第一坐标的纵坐标，以及第二定位标签042的第二坐标，均可采用上述均值滤波算法进行均值滤波处理，本发明实施例对此不再赘述。
步骤203、根据处理后的第一坐标和处理后第二坐标，确定该第一定位标签和该第二定位标签在第一方向上的第一距离差，以及该第一定位标签和该第二定位标签在第二方向上的第二距离差。
其中，该第一方向垂直于该第二方向。在本发明实施例中，该第一坐标与该第二坐标均可以是指预先确定的参考坐标系中的坐标。该参考坐标系以第一定位基站为原点，正东方向为横轴正方向，正北方向为纵轴正方向建立。其中，该第一定位基站可以为UWB系统中预先指定的一个定位基站01，例如可以为ID号为预设值(例如01)的定位基站01。因此，该第一方向可以是指正东方向，也即是参考坐标系中的横轴正方向。该第二方向可以是指正北方向，也即是参考坐标系中的纵轴正方向。该第一距离差Δx是该第一定位标签041的处理后的第一坐标(x1，y1)中的横坐标与该第二定位标签042的处理后的第二坐标(x2，y2)中的横坐标的差值，即该第一距离差Δx满足：Δx＝x1-x2。该第二距离差Δy是该第一定位标签041的处理后的第一坐标(x1，y1)中的纵坐标与该第二定位标签042的处理后的第二坐标(x2，y2)中的纵坐标的差值，即该第二距离差Δy满足：Δy＝y1-y2。
在本发明实施例，若车辆00未对定位标签04的坐标进行均值滤波处理，则可能会导致基于该未处理的坐标计算得到的第一距离差Δx和第二距离差Δy的误差达到40cm。因此，本发明实施例是根据均值滤波处理后的第一坐标和第二坐标确定该第一定位标签041和该第二定位标签042的第一距离差Δx，以及该第一定位标签041和该第二定位标签042的第二距离差Δy，提高了该第一距离差Δx和该第二距离差Δy的可靠性。
示例的，根据表1所确定的第一定位标签041的处理后的第一坐标(x1，y1)与第二定位标签042的处理后的第二坐标(x2，y2)，确定的第一定位标签041与第二定位标签042的第一距离差Δx，以及第一定位标签041与第二定位标签042的第二距离差Δy可以如表2所示。从表2中可以看出，当第一定位标签041的处理后的第一坐标(x1，y1)为(3.65，3.63)，第二定位标签042的处理后的第二定位坐标(x2，y2)为(2.42，3.66)时，该第一距离差Δx为1.23，该第二距离差Δy为-0.03。
表2
步骤204、根据第一距离差和第二距离差，确定目标轴线与参考轴线的第一夹角。
该目标轴线为第一定位标签041和第二定位标签042的连线，该参考轴线的延伸方向平行于该第一方向。车辆00确定第一距离差Δx与第二距离差Δy后，可以基于反正切函数确定该第一夹角θ，该第一夹角θ满足：θ＝arctan|Δy|/|Δx|。
根据该第一夹角θ的计算公式可知，该第一夹角θ可以小于或等于90°(度)。
示例的，当该第一距离差Δx为1.23，该第二距离差Δy为-0.03时，则根据上述公式可以确定该第一夹角θ满足：θ＝arctan|-0.03|/|1.23|＝1.3972°。当该第一距离差Δx为-1.35，该第二距离差Δy为0.04时，则根据上述公式可以确定该第一夹角θ满足：θ＝arctan|0.04|/|-1.35|＝1.6972°。
步骤205、以第二定位标签为原点，以第一方向为横轴正方向，第二方向为纵轴正方向，建立坐标系。
图4是本发明实施例提供的一种坐标系的示意图。参见图4，该坐标系以第二定位标签042为原点，正东方向为该坐标系的横轴正方向，正北方向是为该坐标系的纵轴正方向。
步骤206、根据第一距离差与第二距离差，确定第一定位标签在该坐标系中所处的象限。
参见图4，若第一距离差Δx大于零，且第二距离差Δy也大于零，则车辆00可以确定该第一定位标签041在该坐标系的第一象限。若第一距离差Δx小于零，而第二距离差Δy大于零，则该车辆00可以确定该第一定位标签041在该坐标系的第二象限。若第一距离差Δx小于零，且第二距离差Δy也小于零，则该车辆00可以确定该第一定位标签041在该坐标系的第三象限。若第一距离差Δx大于零，而第二距离差Δy小于零，则该车辆00可以确定该第一定位标签041在该坐标系的第四象限。
示例的，假设该第一距离差Δx为1.23，该第二距离差Δy为-0.03，则车辆00可以确定该第一定位标签041在以第二定位标签042为原点所建立的坐标系中所处的象限为第四象限。
步骤207、根据第一夹角以及第一定位标签所处的象限，确定目标轴线与第二方向的第二夹角，并将该第二夹角确定为车辆航向角。
其中，该第二夹角α可以是一条以第二定位标签042为端点，且平行于该坐标系中的纵轴的射线，顺时针旋转，直到与目标轴线重合所形成的夹角。
图5是本发明实施例提供的一种第一定位标签与第二定位标签的相对位置的示意图。参见图5，当该第一定位标签041位于该以第二定位标签042为原点的坐标系的第一象限时，车辆00可以确定该目标轴线与该第二方向的第二夹角α为90°-θ，也即该航向角α满足：α＝90°-θ。
图6是本发明实施例提供的另一种第一定位标签与第二定位标签的相对位置的示意图。参见图6，当该第一定位标签041位于该以第二定位标签042为原点的坐标系的第二象限时，车辆00可以确定该目标轴线与该第二方向的第二夹角α为270°+θ，也即该航向角α满足：α＝270°+θ。
图7是本发明实施例提供的又一种第一定位标签与第二定位标签的相对位置的示意图。参见图7，当该第一定位标签041位于该以第二定位标签042为原点的坐标系的第三象限时，车辆00可以确定该目标轴线与该第二方向的第二夹角α为270°-θ，也即该航向角α满足：α＝270°-θ。
图8是本发明实施例提供的再一种第一定位标签与第二定位标签的相对位置的示意图。参见图8，当该第一定位标签041位于该以第二定位标签042为原点的坐标系的第四象限时，车辆00可以确定该目标轴线与该第二方向的第二夹角α为90°+θ，也即该航向角α满足：α＝90°+θ。
示例的，根据第一夹角θ以及该第一定位标签041所在象限确定的车辆航向角可以如表3所示。从表3可以看出，当第一夹角θ为1.3972°，且该第一定位标签041位于第四象限时，该车辆的航向角α是91.3972°。
表3
| 第一夹角θ(°) | 第一定位标签所在象限 | 车辆的航向角α(°) |
| 1.3972 | 第四象限 | 91.3972 |
| 1.4203 | 第四象限 | 91.4203 |
| 1.6972 | 第二象限 | 271.6972 |
| 3.3130 | 第二象限 | 273.3130 |
步骤208、对车辆航向角进行卡尔曼滤波处理。
卡尔曼滤波是一种用于去除数据噪声的滤波算法，因此对计算得到的车辆航向角进行卡尔曼滤波后，可以确保滤波后的车辆航向角的准确性较高。
图9是本发明实施例提供的一种未采用滤波处理算法得到的车辆航向角的变化示意图。图10是本发明实施例提供的一种采用滤波处理算法得到的车辆航向角的变化示意图。其中，横轴为第一定位标签041的横坐标，纵轴为车辆航向角。假设车辆00的实际车辆航向角保持不变，为270°。参见图9，未采用滤波处理算法得到的车辆航向角的变化曲线类似于噪声波和干扰波，即其波动幅度较大，准确性较低。
参考图10，采用滤波处理算法得到的车辆航向角也会上下波动，但是波动范围较小，可以控制在2°以内，也即滤波处理后的车辆航向角与实际的车辆航向角的差值的绝对值可以小于或等于2°。因此，本发明实施例提供的方法所确定的车辆航向角较为准确，数据较为稳定，可以确保车辆的安全行驶。
在本发明实施例中，上位机02每发送一个第一坐标和一个第二坐标，车辆00就会计算一次车辆航向角，并存储计算结果。而车辆航向角的更新速率是100Hz，因此车辆00可以将每100ms内计算到的车辆航向角的最新值作为当前的车辆航向角。
综上所述，本发明实施例提供了一种车辆航向角的确定方法，该方法可以根据第一定位标签和第二定位标签的坐标，确定两个坐标在第一方向上的第一距离差，以及在第二方向上的第二距离差，进而可以根据该两个距离差确定车辆航向角。本发明实施例提供的方法可以根据定位标签的坐标确定车辆航向角，降低了对GPS信号的依赖，使得当车辆周围环境存在遮挡时，能够基于UWB系统准确的确定车辆航向角。
图11是本发明实施例提供的一种车辆航向角的确定装置的结构示意图，可以应用于车辆中，例如可以应用于如图1所示的车辆00中。该车辆00上设置有第一定位标签041和第二定位标签042，该第一定位标签041和第二定位标签042均与超宽带定位系统中的定位基站01建立通信连接。参见图11，该装置可以包括：
获取模块301，用于获取第一定位标签的第一坐标，以及第二定位标签的第二坐标。
第一确定模块302，用于根据该第一坐标和该第二坐标，确定该第一定位标签和该第二定位标签在第一方向上的第一距离差，以及该第一定位标签和该第二定位标签在第二方向上的第二距离。
第二确定模块303，用于根据该第一距离差和该第二距离差确定车辆航向角。
其中，该第一方向垂直于该第二方向。
综上所述，本发明实施例提供了一种车辆航向角的确定装置，该装置可以根据第一定位标签和第二定位标签的坐标，确定两个坐标在第一方向上的第一距离差，以及在第二方向上的第二距离差，进而可以根据该两个距离差确定车辆航向角。本发明实施例提供的装置可以根据定位标签的坐标确定车辆航向角，降低了对GPS信号的依赖，使得当车辆周围环境存在遮挡时，能够基于UWB系统准确的确定车辆航向角。
图12是本发明实施例提供的一种第二确定模块的结构示意图。参见图12，该第二确定模块303可以包括：
第一确定子模块3031，用于根据该第一距离差和该第二距离差，确定目标轴线与参考轴线的第一夹角，该目标轴线为该第一定位标签和该第二定位标签的连线，该参考轴线的延伸方向平行于该第一方向。
第二确定子模块3032，用于根据该第一确定子模块3031确定的第一夹角，以及该第一定位标签相对于第二定位标签的位置，确定该目标轴线与该第二方向的第二夹角，并将该第二夹角确定为车辆航向角。
可选的，该第二确定子模块3032可以用于：
以第二定位标签为原点，以第一方向为横轴正方向，第二方向为纵轴正方向，建立坐标系。
根据该第一距离差与该第二距离差，确定该第一定位标签在该坐标系中所处的象限。
根据该第一夹角以及该第一定位标签所处的象限，确定该目标轴线与该第二方向的第二夹角。
可选的，该第二确定子模块3032根据该第一夹角以及该第一定位标签所处的象限，确定该目标轴线与该第二方向的第二夹角，包括：
当该第一定位标签所处的象限为第一象限时，确定该目标轴线与该第二方向的第二夹角为90°-θ，θ为第一夹角。
当该第一定位标签所处的象限为第二象限时，确定该目标轴线与该第二方向的第二夹角为270°+θ。
当该第一定位标签所处的象限为第三象限时，确定该目标轴线与该第二方向的第二夹角为270°-θ。
当该第一定位标签所处的象限为第四象限时，确定该目标轴线与该第二方向的第二夹角为90°+θ。
可选的，该获取模块301可以用于：
获取第一定位标签的多个第一坐标，以及第二定位标签的多个第二坐标。
可选的，该第一确定模块302还可以用于：
对多个第一坐标进行均值滤波处理，得到处理后的第一坐标，并对多个第二坐标进行均值滤波处理，得到处理后的第二坐标。
根据处理后的第一坐标和处理后的第二坐标，确定该第一定位标签和该第二定位标签在第一方向上的第一距离差，以及该第一定位标签和该第二定位标签在第二方向上的第二距离差。
可选的，该第二确定模块还可以用于：
对该车辆航向角进行卡尔曼滤波处理。
综上所述，本发明实施例提供了一种车辆航向角的确定装置，该装置可以根据第一定位标签和第二定位标签的坐标，确定两个坐标在第一方向上的第一距离差，以及在第二方向上的第二距离差，进而可以根据该两个距离差确定车辆航向角。本发明实施例提供的装置可以根据定位标签的坐标确定车辆航向角，降低了对GPS信号的依赖，使得当车辆周围环境存在遮挡时，能够基于UWB系统准确的确定车辆航向角。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置、各模块及各子模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本发明实施例还提供了一种车辆，该车辆可以包括：如图9所示的装置，且该车辆上设置有第一定位标签041和第二定位标签042。该第一定位标签041和该第二定位标签042均与超宽带定位系统中的定位基站01建立通信连接。
图13是本发明实施例提供另一种车辆航向角的确定装置的结构示意图。参见图13，该装置可以包括：处理器401、存储器402以及存储在该存储器402上并可在该处理器401上运行的计算机程序4021，该处理器401执行该计算机程序4021时实现如上述方法实施例提供的车辆航向角的确定方法。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有指令，当该计算机可读存储介质在计算机上运行时，使得计算机执行上述方法实施例提供的车辆航向角的确定方法。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的示例性实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种车辆航向角的确定方法，其特征在于，应用于车辆中，所述车辆上设置有第一定位标签和第二定位标签，所述第一定位标签和所述第二定位标签均与超宽带定位系统中的定位基站建立通信连接；所述方法包括：
获取所述第一定位标签的第一坐标，以及所述第二定位标签的第二坐标；
根据所述第一坐标和所述第二坐标，确定所述第一定位标签和所述第二定位标签在第一方向上的第一距离差，以及所述第一定位标签和所述第二定位标签在第二方向上的第二距离差；
根据所述第一距离差和所述第二距离差确定所述车辆航向角；
其中，所述第一方向垂直于所述第二方向。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一距离差和所述第二距离差确定所述车辆航向角，包括：
根据所述第一距离差和所述第二距离差，确定目标轴线与参考轴线的第一夹角，所述目标轴线为所述第一定位标签和所述第二定位标签的连线，所述参考轴线的延伸方向平行于所述第一方向；
根据所述第一夹角，以及所述第一定位标签相对于所述第二定位标签的位置，确定所述目标轴线与所述第二方向的第二夹角，并将所述第二夹角确定为所述车辆航向角。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一夹角，以及所述第一定位标签相对于所述第二定位标签的位置，确定所述目标轴线与所述第二方向的第二夹角，包括：
以所述第二定位标签为原点，以所述第一方向为横轴正方向，所述第二方向为纵轴正方向，建立坐标系；
根据所述第一距离差与所述第二距离差，确定所述第一定位标签在所述坐标系中所处的象限；
根据所述第一夹角以及所述第一定位标签所处的象限，确定所述目标轴线与所述第二方向的第二夹角。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一夹角以及所述第一定位标签所处的象限，确定所述目标轴线与所述第二方向的第二夹角，包括：
当所述第一定位标签所处的象限为第一象限时，确定所述目标轴线与所述第二方向的第二夹角为90°-θ，θ为所述第一夹角；
当所述第一定位标签所处的象限为第二象限时，确定所述目标轴线与所述第二方向的第二夹角为270°+θ；
当所述第一定位标签所处的象限为第三象限时，确定所述目标轴线与所述第二方向的第二夹角为270°-θ；
当所述第一定位标签所处的象限为第四象限时，确定所述目标轴线与所述第二方向的第二夹角为90°+θ。
5.根据权利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，所述获取所述第一定位标签的第一坐标，以及所述第二定位标签的第二坐标，包括：
获取所述第一定位标签的多个第一坐标，以及所述第二定位标签的多个第二坐标；
所述根据所述第一坐标和所述第二坐标，确定所述第一定位标签和所述第二定位标签在第一方向上的第一距离差，以及所述第一定位标签和所述第二定位标签在第二方向上的第二距离差，包括：
对所述多个第一坐标进行均值滤波处理，得到处理后的第一坐标；
对所述多个第二坐标进行均值滤波处理，得到处理后的第二坐标；
根据所述处理后第一坐标和所述处理后第二坐标，确定所述第一定位标签和所述第二定位标签在第一方向上的第一距离差，以及所述第一定位标签和所述第二定位标签在第二方向上的第二距离差。
6.根据权利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，在根据所述第一距离差和所述第二距离差确定所述车辆航向角之后，所述方法还包括：
对所述车辆航向角进行卡尔曼滤波处理。
7.一种车辆航向角的确定装置，其特征在于，应用于车辆中，所述车辆上设置有第一定位标签和第二定位标签，所述第一定位标签和第二定位标签均与超宽带定位系统中的定位基站建立通信连接；所述装置包括：
获取模块，用于获取所述第一定位标签的第一坐标，以及所述第二定位标签的第二坐标；
第一确定模块，用于根据所述第一坐标和所述第二坐标，确定所述第一定位标签和所述第二定位标签在第一方向上的第一距离差，以及所述第一定位标签和所述第二定位标签在第二方向上的第二距离差；
第二确定模块，用于根据所述第一距离差和所述第二距离差确定所述车辆航向角；
其中，所述第一方向垂直于所述第二方向。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二确定模块包括：
第一确定子模块，用于根据所述第一距离差和所述第二距离差，确定目标轴线与参考轴线的第一夹角，所述目标轴线为所述第一定位标签和所述第二定位标签的连线，所述参考轴线的延伸方向平行于所述第一方向；
第二确定子模块，用于根据所述第一确定子模块确定的所述第一夹角，以及所述第一定位标签相对于所述第二定位标签的位置，确定所述目标轴线与所述第二方向的第二夹角，并将所述第二夹角确定为所述车辆航向角。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第二确定子模块用于：
以所述第二定位标签为原点，以所述第一方向为横轴正方向，所述第二方向为纵轴正方向，建立坐标系；
根据所述第一距离差与所述第二距离差，确定所述第一定位标签在所述坐标系中所处的象限；
根据所述第一夹角以及所述第一定位标签所处的象限，确定所述目标轴线与所述第二方向的第二夹角。
10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括：如权利要求7至9任一所述的装置，且所述车辆上设置有第一定位标签和第二定位标签，所述第一定位标签和所述第二定位标签均与超宽带定位系统中的定位基站建立通信连接。
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