CN109541575B - 一种车辆定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆定位方法，包括：在驾考车辆上布设两个定位标签，获得其测量坐标，并计算得到两个测量坐标间的测量距离，根据两个定位标签之间的测量距离以及预先测量的两个定位标签的真实距离判定定位标签的测量坐标是否可以采信，并利用定位标签间的真实距离和定位标签的测量坐标对定位标签的测量坐标进行修正，获得定位标签的修正坐标，并根据所述修正坐标、定位标签与车辆的位置关系以及车辆的尺寸，获得车辆的位置。利用所述方法，不但可以在定位信号恶化时剔除测量“飞点”，以免对驾考车辆的行驶位置造成误判，还可以减少定位标签的测量误差，从而提高对车辆定位的准确性。

Description

一种车辆定位方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体涉及一种车辆定位方法。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，驾驶技术培训已成为人们的一项基本技能培训，学员需要通过在驾培机构接受专业培训，并通过相关交管部门的统一考试，方能获得相应的驾驶资格。科目二考试是驾照考试中极为重要的一项，其主要包括倒车入库、侧方停车、坡道定点、直角转弯、曲线行驶等项目，由于考试难度较大、学员对于考场环境和评分规则的陌生，导致了学员在科目二考试中的通过率较低，重复的考试给学员带来了较大的时间和经济成本的损失。

目前驾培机构也采取多种手段，意在令学员在平时培训过程中模拟真实的驾考场景。主要包括三类手段：

1、教练人工跟踪指导，即教练实时观察并记录车辆行驶情况，实时给出指导或事后给出模拟考试结果，首先该方法需要教练一对一指导，耗费极大的人力资源；其次，教练通过人眼对考试结果判断存在一定的不准确性；此外，给出实时指导或警告时容易影响学员主观判断打断考试进程，与真实考试环境差异较大，事后给出考试结果时学员无法复看考试过程，无法有针对性地进行纠错练习。

2、视频记录手段，即在考试场地或车辆布设摄像头，视频记录车辆行驶情况，给出模拟考试结果，但该方法受限于视频拍摄角度、光线、天气等因素的影响，存在不准确定性和局限性。

3、车辆定位手段，通过在车辆上布设定位标签，并利用与定位标签对应的GPS、北斗或其它自建的定位系统对驾考车辆进行定位，然而，由于无线信号干扰、空间遮挡等影响，定位信号存在不稳定性，对车辆定位有一定的误差。

因此，如何在智慧驾培系统中提供一种高准确度的车辆定位方法，成为了本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

依据本发明的一个方面公开了一种车辆定位方法，包括：测量放置在车辆上的第一定位标签和第二定位标签的测量坐标；根据第一定位标签和第二定位标签的测量坐标获得第一定位标签和第二定位标签之间的测量距离；根据第一定位标签和第二定位标签之间的测量距离以及第一定位标签和第二定位标签之间的真实距离判定第一定位标签和第二定位标签的测量坐标是否可以采信，其中，第一定位标签和第二定位标签之间的真实距离为预先已知的；以及根据可以采信的测量坐标、第一定位标签和第二定位标签与车辆的位置关系以及车辆的尺寸，获得车辆的位置。

依据本发明的另一个方面公开了一种车辆定位方法，包括：测量放置在车辆上的第一定位标签和第二定位标签的测量坐标；根据第一定位标签和第二定位标签的测量坐标获得第一定位标签和第二定位标签之间的测量距离；根据第一定位标签和第二定位标签之间的测量距离以及第一定位标签和第二定位标签之间的真实距离判定第一定位标签和第二定位标签的测量坐标是否可以采信，其中，第一定位标签和第二定位标签之间的真实距离为预先已知的；利用第一定位标签和第二定位标签之间的真实距离和第一定位标签和第二定位标签的测量坐标对第一定位标签和第二定位标签的测量坐标进行修正，获得第一定位标签和第二定位标签的修正坐标；以及根据该修正坐标、第一定位标签和第二定位标签与车辆的位置关系以及车辆的尺寸，获得车辆的位置。

利用所述方法，不但可以在定位信号恶化时剔除测量“飞点”，以免对驾考车辆的行驶位置造成误判，还可以减少定位标签的测量误差，从而提高对车辆定位的准确性。

附图说明

图1给出依据本发明一种实施例的定位标签布设方法100的示意图；

图2给出依据本发明一种实施例的定位标签布设方法200的示意图；

图3给出依据本发明一种实施例的定位标签布设方法300的示意图；

图4给出依据本发明一种实施例的车辆定位方法400的流程图；

图5给出依据本发明一种实施例的车辆定位方法500的流程图；

图6给出依据本发明一种实施例的定位坐标修正的示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称“元件”“连接到”或“连接”到另一元件时，它可以是直接连接或连接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接连接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

图1给出依据本发明一种实施例的定位标签布设方法100的示意图。所述定位标签布设方法100包括在驾考车辆上布设N个定位标签，其中N为大于等于2的整数，在图1所示实施例中，定位标签的个数示例性地为2，分别为定位标签Tag1和定位标签Tag2。定位标签Tag1和Tag2呈纵向排列，定位标签Tag1布设在车顶前沿居中位置，定位标签Tag2布设在车顶后沿居中位置。定位标签Tag1和定位标签Tag2的纵向距离为L0，所述距离L0可通过测量预先获得。

图2给出依据本发明一种实施例的定位标签布设方法200的示意图。在图2所示实施例中，定位标签的个数示例性地为2，分别为定位标签Tag1和定位标签Tag2。定位标签Tag1和Tag2呈纵向排列，定位标签Tag1布设在车头居中位置，定位标签Tag2布设在车尾居中位置。定位标签Tag1和定位标签Tag2的纵向距离为L0，所述距离L0可通过测量预先获得。

图3给出依据本发明一种实施例的定位标签布设方法300的示意图。在图3所示实施例中，定位标签的个数为2，分别为定位标签Tag1和定位标签Tag2。定位标签Tag1和Tag2呈纵向排列，定位标签Tag1布设在车头居中位置，定位标签Tag2布设在车顶居中位置。定位标签Tag1和定位标签Tag2的纵向距离为L0，所述距离L0可通过测量预先获得。

在一个实施例中，所述定位标签Tag1和定位标签Tag2为定位系统的一部分，该定位系统还包括位于模拟考试场地中的多个定位基站BS。所述定位标签Tag1和定位标签Tag2向定位基站BS发射定位信号，定位基站BS接收所述定位信号并记录定位信号到达自身的时间信息，利用TDOA(Time Difference of Arrival，到达时间差)或TOA(Time of Arrival，到达时间)解算定位标签Tag1和定位标签Tag2的位置信息。通过定位标签Tag1和定位标签Tag2的位置信息，定位标签Tag1和定位标签Tag2放置于驾考车辆的位置以及驾考车辆本身的车辆尺寸，可以获知驾考车辆的行驶位置。配合预存的模拟考试场地地图，即可获知驾考车辆是否按照既定路线行驶，以及是否发生压线、越线等违规行为。在一个实施例中，所述定位标签Tag1和定位标签Tag2为超宽带定位标签，所述定位信号为超宽带信号。

在一个实施例中，对定位标签Tag1和定位标签Tag2进行二维定位，测量获得的定位标签Tag1和定位标签Tag2的位置坐标分别为(xm1，ym1)，(xm2，ym2)，但由于受到无线信号的干扰、空间遮挡、定位算法固有缺陷以及时间信息记录过程中产生的误差的影响，定位标签Tag1和定位标签Tag2的测量坐标(xm1，ym1)，(xm2，ym2)，与定位标签Tag1和定位标签Tag2的真实坐标(x1，y1)，(x2，y2)存在一定的测量误差。若突发信号丢失，或信号畸变导致定位信号接收有误，或受制于定位算法的固有缺陷，定位标签与定位基站间的位置关系不利于解算出定位标签的位置信息时，得到的定位标签的测量坐标会与真实坐标相差甚远，此时定位标签的测量坐标将不能被予以采信，此类测量坐标可称之为“飞点”。基于此，本发明提供了一种车辆定位方法，利用预先测得的定位标签Tag1和定位标签Tag2的纵向距离L0，去除“飞点”并减少定位标签的测量误差，从而提高对车辆定位的准确性。

图4给出依据本发明一种实施例的车辆定位方法400的流程图。所述车辆定位方法400包括如下步骤：

步骤401：测量布设于驾考车辆上的定位标签Tag1和定位标签Tag2之间的纵向距离L0。其中，纵向距离L0为定位标签Tag1和定位标签Tag2的水平距离，例如，在一个实施例中，定位标签Tag1和定位标签Tag2具有高度差，则所述纵向距离L0不考虑所述高度差，而只计算其映射到同一水平面后的距离。在一个实施例中，测量布设于驾考车辆上的定位标签Tag1和定位标签Tag2之间的纵向距离L0的过程可以在系统初始化时人工手动测量。

在一个实施例中，定位标签Tag1布设在车顶前沿居中位置，定位标签Tag2布设在车顶后沿居中位置。

在一个实施例中，定位标签Tag1布设在车头居中位置，定位标签Tag2布设在车尾居中位置。

又在一个实施例中，定位标签Tag1布设在车头居中位置，定位标签Tag2布设在车顶居中位置。

步骤402：获得定位标签Tag1和定位标签Tag2的测量坐标(xm1，ym1)，(xm2，ym2)。

在一个实施例中，所述定位标签Tag1和定位标签Tag2为超宽带定位标签，在模拟考试场地中还包括多个已知位置的定位基站BS。所述车辆定位方法还包括利用已知位置的定位基站BS与所述定位标签Tag1和定位标签Tag2之间收发定位信号，并记录定位信号的到达时间信息，利用所述到达时间信息和定位基站BS的位置坐标通过TDOA或TOA定位算法解算定位标签Tag1和定位标签Tag2的位置坐标。在一个实施例中，所述定位标签Tag1和定位标签Tag2向多个定位基站BS发射超宽带定位信号，多个定位基站BS接收所述超宽带定位信号并记录定位信号到达自身的时间信息，利用TDOA或TOA解算定位标签Tag1和定位标签Tag2的位置信息。又在一个实施例中，多个定位基站BS分别向定位标签Tag1和定位标签Tag2发射超宽带定位信号，定位标签Tag1和定位标签Tag2分别接收所述超宽带定位信号并记录定位信号到达自身的时间信息，利用TDOA或TOA解算定位标签Tag1和定位标签Tag2的位置信息。

其中，TDOA到达时间差定位算法是利用定位信号到达时间差值，获得多条以定位基站为焦点的双曲线，双曲线的交点即为要测量的定位标签的位置坐标。TOA到达时间定位算法是利用定位信号的飞行时间，即到达时间与发射时间的差值获得以定位基站为圆心的多个圆，圆的交点即为要测量的定位标签的位置坐标。

步骤403：获得定位标签Tag1和定位标签Tag2的测量坐标的纵向距离Lm。具体地，

步骤404：设置门限值ΔL，当|Lm-L0|>ΔL时，执行步骤405，当|Lm-L0|≤ΔL时，执行步骤406。

步骤405：所述定位标签Tag1和定位标签Tag2的测量坐标不予采信。

步骤406：通过定位标签Tag1和定位标签Tag2的位置信息，定位标签Tag1和定位标签Tag2放置于驾考车辆的位置关系以及驾考车辆本身的车辆尺寸，获知驾考车辆的行驶位置。

利用所述方法，可以在定位信号恶化时剔除测量“飞点”，以免对驾考车辆的行驶位置造成误判。

图5给出依据本发明一种实施例的车辆定位方法500的流程图。所述车辆定位方法500包括如下步骤：

步骤501：测量布设于驾考车辆上的定位标签Tag1和定位标签Tag2之间的纵向距离L0。其中，纵向距离L0为定位标签Tag1和定位标签Tag2的水平距离，例如，在一个实施例中，定位标签Tag1和定位标签Tag2具有高度差，则所述纵向距离L0不考虑所述高度差，而只计算其映射到同一水平面后的距离。在一个实施例中，测量布设于驾考车辆上的定位标签Tag1和定位标签Tag2之间的纵向距离L0的过程可以在系统初始化时人工手动测量。

在一个实施例中，定位标签Tag1布设在车顶前沿居中位置，定位标签Tag2布设在车顶后沿居中位置。

在一个实施例中，定位标签Tag1布设在车头居中位置，定位标签Tag2布设在车尾居中位置。

又在一个实施例中，定位标签Tag1布设在车头居中位置，定位标签Tag2布设在车顶居中位置。

步骤502：获得定位标签Tag1和定位标签Tag2的测量坐标(xm1，ym1)，(xm2，ym2)。

在一个实施例中，所述定位标签Tag1和定位标签Tag2为超宽带定位标签，在模拟考试场地中还包括多个已知位置的定位基站BS。所述车辆定位方法还包括利用已知位置的定位基站BS与所述定位标签Tag1和定位标签Tag2之间收发定位信号，并记录定位信号的到达时间信息，利用所述到达时间信息和定位基站BS的位置坐标通过TDOA或TOA定位算法解算定位标签Tag1和定位标签Tag2的位置坐标。在一个实施例中，所述定位标签Tag1和定位标签Tag2向多个定位基站BS发射超宽带定位信号，多个定位基站BS接收所述超宽带定位信号并记录定位信号到达自身的时间信息，利用TDOA或TOA解算定位标签Tag1和定位标签Tag2的位置信息。又在一个实施例中，多个定位基站BS分别向定位标签Tag1和定位标签Tag2发射超宽带定位信号，定位标签Tag1和定位标签Tag2分别接收所述超宽带定位信号并记录定位信号到达自身的时间信息，利用TDOA或TOA解算定位标签Tag1和定位标签Tag2的位置信息。

其中，TDOA到达时间差定位算法是利用定位信号到达时间差值，获得多条以定位基站为焦点的双曲线，双曲线的交点即为要测量的定位标签的位置坐标。TOA到达时间定位算法是利用定位信号的飞行时间，即到达时间与发射时间的差值获得以定位基站为圆心的多个圆，圆的交点即为要测量的定位标签的位置坐标。

步骤503：获得定位标签Tag1和定位标签Tag2的测量坐标的纵向距离Lm。具体地，

步骤504：设置门限值ΔL，当|Lm-L0|>ΔL时，执行步骤505，当|Lm-L0|≤ΔL时，执行步骤506。

步骤505：所述定位标签Tag1和定位标签Tag2的测量坐标不予采信；

步骤506：利用驾考车辆上的定位标签Tag1和定位标签Tag2之间的纵向距离L0，修正定位标签Tag1和定位标签Tag2的测量坐标。

在一个实施例中，修正后的定位标签Tag1和定位标签Tag2的测量坐标为 具体修正过程如图6所示，其中，修正后的定位标签Tag1和定位标签Tag2的测量坐标为(xr1，yr1)，(xr2，yr2)，其分别为修正前的两个测量坐标在其组成的直线上均匀向外或向内移动，使修正后的测量坐标间的距离等于L0。如图6所示，定位标签Tag1的测量坐标分别向内修正Δx1和Δy1。利用相似三角形的原理，可以得到/>即可得到修正后的定位标签Tag1的测量坐标(xr1，yr1)即为/> 同理可以得到修正后的定位标签Tag2的测量坐标(xr2，yr2)即为

步骤507：通过修正后的定位标签Tag1和定位标签Tag2的位置信息，定位标签Tag1和定位标签Tag2放置于驾考车辆的位置关系以及驾考车辆本身的车辆尺寸，获知驾考车辆的行驶位置。

利用所述方法，不但可以在定位信号恶化时剔除测量“飞点”，以免对驾考车辆的行驶位置造成误判，还可以减少定位标签的测量误差，从而提高对车辆定位的准确性。

如以上所提到的，虽然已经说明和描述了本发明的优选实施例，但在不背离本发明的精神和范围的情况下，可进行许多改变。由此，本发明的范围不由优选实施例的公开所限制。而是，应当完全参考随后的权利要求来确定本发明。

Claims (4)

1.一种车辆定位方法，包括：

测量放置在车辆上的第一定位标签和第二定位标签的测量坐标，第一定位标签和第二定位标签的测量坐标为(xm1，ym1)，(xm2，ym2)；

根据第一定位标签和第二定位标签的测量坐标获得第一定位标签和第二定位标签之间的测量距离，第一定位标签和第二定位标签之间的测量距离Lm为：

根据第一定位标签和第二定位标签之间的测量距离Lm以及第一定位标签和第二定位标签之间的真实距离L0判定第一定位标签和第二定位标签的测量坐标是否可以采信，其中，第一定位标签和第二定位标签之间的真实距离L0为预先已知的；

利用第一定位标签和第二定位标签之间的真实距离和第一定位标签和第二定位标签的测量坐标对第一定位标签和第二定位标签的测量坐标进行修正，获得第一定位标签和第二定位标签的修正坐标为： 以及

根据所述修正坐标、第一定位标签和第二定位标签与车辆的位置关系以及车辆的尺寸，获得车辆的位置。

2.如权利要求1所述的车辆定位方法，其中，第一定位标签和第二定位标签分别位于车顶前沿居中位置和车顶后沿居中位置，或者第一定位标签和第二定位标签分别位于车头居中位置和车尾居中位置，或者第一定位标签和第二定位标签分别位于车头居中位置和车顶居中位置。

3.如权利要求1所述的车辆定位方法，其中，测量第一定位标签和第二定位标签的测量坐标是通过利用已知位置的定位基站与第一定位标签和第二定位标签之间收发定位信号，并记录定位信号到达定位基站或到达第一定位标签和第二定位标签的时间信息，利用到达时间信息和定位基站的位置坐标通过TDOA或TOA定位算法解算第一定位标签和第二定位标签的位置坐标。

4.如权利要求1所述的车辆定位方法，其中，判定第一定位标签和第二定位标签的测量坐标是否可以采信的步骤包括将测量距离Lm与第一定位标签和第二定位标签之间的真实距离L0之间的差值绝对值|Lm-L0|与一预设的门限值ΔL进行比较，当|Lm-L0|>ΔL时，第一定位标签和第二定位标签的测量坐标不予采信；当|Lm-L0|≤ΔL时，第一定位标签和第二定位标签的测量坐标可以采信。