CN109540157A - 一种车载导航系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及导航定位的技术领域，公开了一种车载导航系统：包括对接设备和平视显示模块；所述对接设备包括处理模块、卫星定位模块、惯性测量模块、导航模块以及通信模块；所述对接设备可操作地耦合到平视显示模块并通过后者显示所述高精度导航信息。相应地，本发明还公开了车载导航系统的控制方法。本发明的一些技术效果在于：通过平视显示模块来显示高精度的导航信息，使驾驶员能快速、直观、方便地获得车道级的定位和导航的信息，同时提高了驾驶过程的安全性。

Description

一种车载导航系统及控制方法

技术领域

本发明涉及导航定位的技术领域，特别涉及一种车载导航系统及控制方法。

背景技术

目前，在车辆驾驶的导航定位领域，多数的定位模块都集成在行车记录仪内。

公开号为WO2016074487A1的专利文献提出了“一种具有行车记录功能的导航装置、终端和方法”，导航装置的导航模块可以进行路线导航、路线规划，通过显示模块给驾驶员提供导航数据，同时可提供位置信息、速度信息等，以供驾驶、乘坐时使用，提升用户体验。

公开号为CN102717766A的专利文献提出了“具有摄像、数据交互、投影显示、导航的车载信息系统”，通过GPS模组从GPS导航卫星接收导航数据，用于记录当前设备坐标信息，进而提供道路导航；重力感应模组，用于感应当前设备位置变化，用于检测车辆碰撞；投影显示模组，显示道路级导航信息。

而行车记录仪一般安装在后视镜附近，与驾驶员的正前方视角存在一定角度，驾驶员不易直接观察到导航提醒信息，容易错过一些关于转向或者安全提示的信息。

此外普通的行车记录仪提供的普通定位依赖GNSS((Global NavigationSatellite System，可理解为“全球导航卫星系统”)，由于受电离层误差、对流层误差、多路径效应、卫星钟差、接收机钟差等影响，在卫星信号没有遮挡时，GNSS定位精度一般大于2米，因此普通的行车记录仪仅能显示道路级的导航信息，无法满足车道级导航的需求。

此外在复杂的路况下，如树木遮挡、隧道内、高架立交桥下，GNSS信号有严重遮挡，普通车载平视显示设备的定位模块无法获取卫星信号，设备无法定位，在此类场景下，凭借普通的车载平视显示设备无法进行导航，驾驶员也不易对自身所在位置进行判断。

综上而言，现有的技术中存在不方便查看导航信息、难以判断车辆在道路中真实位置的问题。

发明内容

为解决前述的技术问题，本发明提出了一种车载导航系统，其技术方案如下：

一种车载导航系统，包括对接设备和平视显示模块，平视显示模块可采用HUD(head up display，可以理解为“平视显示器”)的显示技术；所述对接设备包括处理模块、卫星定位模块、惯性测量模块、导航模块以及通信模块；所述通信模块主要用于为所述卫星定位模块发送概略位置数据以及接收CORS服务数据；所述处理模块主要用于将卫星定位模块以及惯性测量模块产生的不同类型的定位数据进行处理而得到高精度定位信息，并将之与导航模块提供的高精度地图信息进行匹配而得到高精度导航信息；所述对接设备可操作地耦合到平视显示模块并通过后者显示所述高精度导航信息。

优选地，所述卫星定位模块包括天线及差分定位模块；所述差分定位模块内置RTD和/或RTK算法程序。

优选地，所述对接设备通过USB接口与所述平视显示模块可拆卸连接。

优选地，所述对接设备包括一开设有所述USB接口的刚性壳体，所述处理模块、卫星定位模块、惯性测量模块、导航模块以及通信模块位于所述壳体内。

优选地，所述车载导航系统还包括校准模块以及设置在对接设备附近的位置标记物；所述位置标记物用于协助检查所述对接设备在不同时段实际位置的偏移程度；所述校准模块用于校正所述对接设备与车身两侧的相对距离。

本发明还提出了一种车载导航系统的控制方法：根据对接设备的天线位置与车辆的宽度信息，获得天线与车身两侧的相对距离；将高精度定位信息与导航模块提供的高精度地图信息进行匹配，并通过对相对距离的计算而将定位点与车道的位置关系转换为车身与车道的位置关系，从而得到高精度导航信息；平视显示模块根据高精度导航信息，按实际宽度比例的形式，显示出车身在高精度地图上的位置。

优选地，根据需要，通过位置标记物检查对接设备是否偏离原有位置；当偏离量不大于设定阈值时，对平视显示模块进行操作，调整并校正对接设备与车身两侧的相对距离；当偏离量大于设定阈值时，对对接设备进行重新安装和固定。

优选地，根据对接设备的天线位置与车身的长度和宽度信息，获得天线与车身四侧的相对距离；平视显示模块根据高精度导航信息，按实际长度和宽度比例的形式，显示出车身在高精度地图上的位置。

优选地，计算高精度地图中交通标线与车身四侧的距离，结合导航路径规划判断实时行车情况：若车身的至少一部分位于交通标线上方的时间超出设定值，则对驾驶员进行压线提醒；若车辆行驶轨迹与导航路径规划在设置的可接受范围内，当车身的至少一部分位于车行道分界线上方时，则判定为车道变换中，不进行压线提醒。

优选地，设定至少一个速度参考值；设定至少两个频率——第一频率和第二频率；所述第一频率大于所述第二频率；当实时车速大于所述速度参考值时，平视显示模块以第一频率进行压线提醒；当实时车速小于等于所述速度参考值时，平视显示模块以第二频率进行压线提醒。

本发明的一些技术效果在于：通过平视显示模块来显示高精度的导航信息，使驾驶员能快速、直观、方便地获得车道级的定位和导航的信息，同时提高了驾驶过程的安全性。

关于技术效果的更详细阐述体现于下文。

附图说明

为更好地理解本发明的技术方案，可参考下列的、用于对现有技术或实施例进行辅助说明的附图。这些附图将对现有技术或本发明部分实施例中，涉及到的产品或方法有选择地进行展示。这些附图的基本信息如下：

图1为一个实施例中，本发明主要模块的连接示意图；

图2为一些现有的道路级导航显示方式示意图；

图3为一个实施例中，本发明涉及的车道级导航显示方式示意图。

上述附图中，附图标记及其所对应的技术特征如下：

1-道路；2-圆点模型；3-标记线；4-方形模型。

具体实施方式

下文将对本发明涉及的技术手段或技术效果作进一步的展开描述，显然，所提供的实施例仅是本发明的部分实施方式，而并非全部。基于本发明中的实施例以及图文的明示或暗示，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所能获得的所有其他实施例，都将在本发明保护的范围之内。

本发明公开了一种车载导航系统(可参考图1进行理解)，包括对接设备和平视显示模块；所述对接设备包括处理模块、卫星定位模块、惯性测量模块、导航模块以及通信模块；所述通信模块主要用于为所述卫星定位模块发送概略位置数据以及接收CORS服务数据(包括定位数据，例如改正数)；所述处理模块主要用于将卫星定位模块以及惯性测量模块产生的不同类型的定位数据进行处理而得到高精度定位信息，并将之与导航模块提供的高精度地图信息进行匹配而得到高精度导航信息；所述对接设备可操作地耦合到平视显示模块并通过后者显示所述高精度导航信息。

需要指出的是，本发明公开的技术方案中，平视显示模块是为了改善行车记录仪导航不便的缺点，而采用了HUD的显示技术。现有的HUD是一种投影设备，它的作用是把影像投影到车辆的风窗玻璃或者透明投影屏上，驾驶员不需要低头就可看到导航和车辆行驶信息，从而减少因低头看仪表引起的交通事故，增加驾驶过程的安全性。平视显示模块的作用是显示导航定位的信息，使驾驶员可在看到车辆前面道路的同时，可以方便地看到这些信息。当直接采用现有的成熟产品(如HUD)作为“平视显示模块”使用时，此时的“平视显示模块”还可能具有其他的内置功能，如数据处理、无线通讯等。在一些实施例中，平视显示模块可以仅仅是一块设于挡风玻璃上的显示屏；在一些实施例中，平视显示模块也可以是一台可将导航定位信息投影至挡风玻璃上的设备。

对接设备可操作地耦合到平视显示模块，意味着对接设备可以与平视显示模块有多种连接方式，如同时集成在一起，也可以是通过连线的方式、或者无线通讯的方式进行连接等。

另外，对接设备自身可以是一体集成的，也可以由分立的几个模块组成。

所述通讯模块可以是由几个具有通讯功能的单元组成，这些通讯单元可分散地耦合到卫星定位模块、惯性测量模块等其他功能模块。当然，通讯模块还可以是其他的现有技术中的具体形式。

所述卫星定位模块，是用于提供高精度定位的关键模块，一般可以采用RTK技术。卫星定位与惯性测量数据的融合，可采用众多现有技术或者算法，在此不作展开。

所述高精度地图信息，在内容上可以包括道路属性(例如车道数、道路施工状态)、车道模型(例如车道标线、车道线曲率、车道中心线、车道分组)、交通设施模型(例如交通灯、桥梁、斑马线)等。

在一个实施例中，所述卫星定位模块包括天线及差分定位模块；所述差分定位模块内置RTD和/或RTK算法程序。在复杂城市环境下，连续高精度定位的做法可以是：处理模块首先从一个串口获取差分定位模块的原始位置数据(即概略位置数据)，位置数据为NMEA格式。处理模块通过通信模块以无线的方式与CORS服务器的数据中心进行通信，把概略位置数据通过NTRIP协议送到数据中心，通信方式基于TCP/IP协议，数据协议为NTRIP，返回的数据格式为RTCM，数据链从数据中心的CORS服务器获得差分修正数据(即CORS服务数据)。处理模块从另一个串口把差分修正数据输入到差分定位模块，差分定位模块会从串口输出修正后的高精度位置数据。差分定位模块使用RTK或RTD算法，根据差分修正值解算输出RTCM标准的高精度定位数据，定位精度在厘米级。当卫星信号有遮挡时，处理模块根据卫星信号遮挡前的位置数据和惯性测量模块的数据，推算出卫星信号有遮挡时的精确位置，得到高精度定位数据。从原理上来说，卫星信号有遮挡时，处理模块通过融合高精度定位结果和惯性测量单元的结果，获得高精度的定位，提高设备定位精度、改善了用户的驾驶体验。

在一个实施例中，所述对接设备通过USB接口与所述平视显示模块可拆卸连接。这样使得对接设备可单独地被携带以进行维修、升级，同时也方便同一对接设备在不同时间段可以灵活地适用于其他不同车辆。

在一个实施例中，所述对接设备包括一开设有所述USB接口的刚性壳体，所述处理模块、卫星定位模块、惯性测量模块、导航模块以及通信模块位于所述壳体内。这样的设计进一步提高了对接设备的便携度。进一步地，对接设备可以做得像U盘一样，从而能够实现直接插入连接到显示模块而进行使用。

在一个实施例中，所述车载导航系统还包括校准模块以及设置在对接设备附近的位置标记物；所述位置标记物用于协助检查所述对接设备在不同时段实际位置的偏移程度；所述校准模块用于校正所述对接设备与车身两侧(指车身的左侧边界、右侧边界)的相对距离。

考虑到对于定位，甚至是导航的高精度要求，有时候对接设备会因为人为因素或者设备本身安装的松动，而与最初的位置有所偏差，这样的情况下，可以在对接设备之外，设置一个可以辅助判断对接设备和车辆总体的相对位置是否发生了偏移的物体，即位置标记物。

位置标记物可以具备刻度功能，也可以不具备。当位置标记物具备刻度功能时，可以更方便地判断对接设备的位置，相比于初始位置的偏移量。更具体地，例如，当对接设备固定在中控台表面时，可以在对接设备某个边沿处的中控台表面贴上一带有刻度尺的贴纸，当对接设备与中控台表面的位置发生变动时，可以很快地通过贴纸测量/估算出变化量。位置标记物也可以是一个直角形的参考线，将对接设备安装在该参考线内，通过判断对接设备与参考线之间的偏移量，从而判断对接设备相对于原始位置的偏移量。

校准模块可以通过无线方式获得校准指令，具体的校准值是人为设定的。更具体地，例如通过位置标记物发现对接设备的天线位置，相比于初始位置而言，向车身的右侧偏移了2厘米，那么便可以手动进行2厘米的校准，这样对接设备与车身两侧的相对距离得以修正，从而可以通过对接设备获得的卫星定位坐标推算出车辆两侧边沿真实的坐标。相对距离在一些情况下，可以理解为对接设备与车身左侧边界、右侧边界的垂直距离，也可以理解为与左侧边界、右侧边界上每一点的距离的集合。一般来说，车身左侧、右侧边界具有弧度，在实际数据处理过程中可以将其等同于直线进行处理。如图3所示，车身的模型可以处理成一个矩形，即方形模型4，这样可大幅降低数据处理运算量。

本发明还提出了一种车载导航系统的控制方法：根据对接设备的天线位置与车辆的宽度信息，获得天线与车身两侧的相对距离；将高精度定位信息与导航模块提供的高精度地图信息进行匹配，并通过对相对距离的计算而将定位点与车道的位置关系转换为车身与车道的位置关系，从而得到高精度导航信息；平视显示模块根据高精度导航信息，按实际宽度比例的形式，显示出车身在高精度地图上的位置。

现有的导航设备中，一般是道路级的导航，如图2所示(车辆本身有时会以圆点模型2显示在一条道路1上)，驾驶员只能粗略地获知车辆目前位于哪条路上，并不能得知目前位于该道路上的哪条车道，更无法获知车辆在车道的具体位置。

本发明提出的控制方法，主要是用于基于前述的车载导航系统，显示出更高精度的导航信息，从而为提高安全度、体验度打下基础。

当了解到天线相对于车身的位置关系，并知道简化后的模型(如图3所示，方形模型4)中，车身的宽度信息时，并可结合高精度地图得到车身两侧(车身左侧、车身右侧)与标记线(例如车道线)的距离L1以及L2。平视显示模块显示的一种方式，可以如图3所示，当然也可以有其他的显示方式。标记线3也可以是停车参考线，或者车位的标线，当然也不排除是其他的标记线。无论如何，这样的高精度显示方式，能给予驾驶员在行驶、停车过程中更大的帮助。

在一个实施例中，根据需要(如每次开车前、每次停车后)，通过位置标记物检查对接设备是否偏离原有位置；当偏离量不大于设定阈值时，对平视显示模块进行操作，调整并校正对接设备与车身两侧的相对距离；当偏离量大于设定阈值时，对对接设备进行重新安装和固定。更具体地，设定阈值可以是1厘米、2厘米等，一般可以根据实际需要进行具体设定。当偏离量过大时，考虑到可能是安装、连接出现不牢固的情况，此时应进行重新安装和固定。

在一个实施例中，根据对接设备的天线位置与车身的长度和宽度信息，获得天线与车身四侧的相对距离；平视显示模块根据高精度导航信息，按实际长度和宽度比例的形式，显示出车身在高精度地图上的位置。如图3所示(图中前后左右示意相对的方向)，车身四侧具体指车身左侧、车身右侧、车身前侧、车身后侧，此时相对距离指天线所在的位置点，到四侧的垂直距离，这样便可结合车身长度、宽度以及标记线的数据推算出L1、L2、L3、L4的值，从而能提示驾驶员或显示出车辆(车身的形状简化成方形模型4)在前后左右任一方向上是否存在压到标记线3的情况。

在一个实施例中，计算高精度地图中交通标线与车身四侧的距离，结合导航路径规划判断实时行车情况：若车身的至少一部分位于交通标线上方的时间超出设定值，则对驾驶员进行压线提醒；若车辆行驶轨迹与导航路径规划在设置的可接受范围内，当车身的至少一部分位于车行道分界线上方时，则判定为车道变换中，不进行压线提醒。该实施例解决了车辆压线时合理提醒的问题。设定值可以是半分钟，也可以是一分钟，或者是其他的数值，具体可根据实际情况进行设定。例如，结合导航规划路径可知，车辆正按照高速路的导航路径进行行走，当车身在高速的状态下在一段时间内(如30秒)持续地压在车道线上方时，表明此时的驾驶状态可能存在安全隐患，应该进行压线提醒，具体可以是通过语音或者放大/弹窗显示等方式。但是结合导航路径规划，此时车辆正在换道，而道路又处于拥堵，长时间无法换道，但车速极低，那么可以不进行压线提醒。

在一个实施例中，设定至少一个速度参考值；设定至少两个频率——第一频率和第二频率；所述第一频率大于所述第二频率；当实时车速大于所述速度参考值时，平视显示模块以第一频率进行压线提醒；当实时车速小于等于所述速度参考值时，平视显示模块以第二频率进行压线提醒。该实施例进一步改善了用户体验，例如在相对安全的情况下(低速情况)频繁进行压线提醒可能会影响用户体验，则可以设置一个速度参考值，例如30Km/h，小于或等于该值时，每20秒一次(第二频率)地进行提醒；高于该值时，每10秒一次(第一频率)地进行提醒。当然还可以设置更多的速度参考值来对应更多的频率，来改善提醒的用户体验。

在符合本领域技术人员的知识和能力水平范围内，本文提及的各种实施例或者技术特征在不冲突的情况下，可以相互组合而作为另外一些可选实施例，这些并未被一一罗列出来的、由有限数量的技术特征组合形成的有限数量的可选实施例，仍属于本发明揭露的技术范围内，亦是本领域技术人员结合附图和上文所能理解或推断而得出的。

最后再次强调，上文所列举的实施例，为本发明较为典型的、较佳实施例，仅用于详细说明、解释本发明的技术方案，以便于读者理解，并不用以限制本发明的保护范围或者应用。

因此，在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等而获得的技术方案，都应被涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车载导航系统，其特征在于：

包括对接设备和平视显示模块；

所述对接设备包括处理模块、卫星定位模块、惯性测量模块、导航模块以及通信模块；

所述通信模块主要用于为所述卫星定位模块发送概略位置数据以及接收CORS服务数据；

所述处理模块主要用于将卫星定位模块以及惯性测量模块产生的不同类型的定位数据进行处理而得到高精度定位信息，并将之与导航模块提供的高精度地图信息进行匹配而得到高精度导航信息；

所述对接设备可操作地耦合到平视显示模块并通过后者显示所述高精度导航信息。

2.根据权利要求1所述的车载导航系统，其特征在于：

所述卫星定位模块包括天线及差分定位模块；

所述差分定位模块内置RTD和/或RTK算法程序。

3.根据权利要求1所述的车载导航系统，其特征在于：

所述对接设备通过USB接口与所述平视显示模块可拆卸连接。

4.根据权利要求3所述的车载导航系统，其特征在于：

所述对接设备包括一开设有所述USB接口的刚性壳体，所述处理模块、卫星定位模块、惯性测量模块、导航模块以及通信模块位于所述壳体内。

5.根据权利要求4所述的车载导航系统，其特征在于：

所述车载导航系统还包括校准模块以及设置在对接设备附近的位置标记物；

所述位置标记物用于协助检查所述对接设备在不同时段实际位置的偏移程度；

所述校准模块用于校正所述对接设备与车身两侧的相对距离。

6.车载导航系统的控制方法，其特征在于：

根据对接设备的天线位置与车辆的宽度信息，获得天线与车身两侧的相对距离；

将高精度定位信息与导航模块提供的高精度地图信息进行匹配，并通过对相对距离的计算而将定位点与车道的位置关系转换为车身与车道的位置关系，从而得到高精度导航信息；

平视显示模块根据高精度导航信息，按实际宽度比例的形式，显示出车身在高精度地图上的位置。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：

根据需要，通过位置标记物检查对接设备是否偏离原有位置；

当偏离量不大于设定阈值时，对平视显示模块进行操作，调整并校正对接设备与车身两侧的相对距离；

当偏离量大于设定阈值时，对对接设备进行重新安装和固定。

8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：

根据对接设备的天线位置与车身的长度和宽度信息，获得天线与车身四侧的相对距离；

平视显示模块根据高精度导航信息，按实际长度和宽度比例的形式，显示出车身在高精度地图上的位置。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于：

计算高精度地图中交通标线与车身四侧的距离，结合导航路径规划判断实时行车情况：

若车身的至少一部分位于交通标线上方的时间超出设定值，则对驾驶员进行压线提醒；

若车辆行驶轨迹与导航路径规划在设置的可接受范围内，当车身的至少一部分位于车行道分界线上方时，则判定为车道变换中，不进行压线提醒。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于：

设定至少一个速度参考值；

设定至少两个频率——第一频率和第二频率；

所述第一频率大于所述第二频率；

当实时车速大于所述速度参考值时，平视显示模块以第一频率进行压线提醒；

当实时车速小于等于所述速度参考值时，平视显示模块以第二频率进行压线提醒。