CN109683183B - 一种公交系统标志点辅助修正方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本公开提出了一种公交系统标志点辅助修正方法及系统,包括车载定位终端,所述车载定位终端内安装有GNSS/INS定位模块,所述GNSS/INS定位模块对公交车的位置进行实时概略位置定位;所述车载定位终端中还存储有在无法接收到卫星信号或者GNSS信号相对较差情况下的公交车站点的实际三维坐标,在所述GNSS/INS定位模块无法接收到卫星信号或者GNSS信号相对较差情况下时将实时计算得到的位置与车载定位终端中保存的位置进行匹配,GNSS/INS定模块利用该实际三维坐标校正组合导航中的位置。采用公交站点已知坐标校准GNSS/INS位置及速度,保证GNSS/INS紧组合系统连续高精度定位。
Description
技术领域
本公开涉及公交定位技术领域,特别是涉及一种公交系统标志点辅助修正方法及系统。
背景技术
随着我国城市规模不断扩大,机动车数量随着城市人口的大量聚集呈现快速增长趋势,随着车辆数量增多,带来严重的交通拥堵问题,公交车为日常出行带来极大便利,如何系统、科学的管理公交车辆及公交优先都需要高精度车辆信息。
全球卫星导航系统GNSS具有定位精度高、全天候等优点,但是GNSS信号易受环境影响,如高楼遮挡、隧道、高架等环境导致信号中断而无法定位。惯性导航系统INS具有短时精度高,输出频率高等优点,但是误差随时间不短积累,无法长时间独立工作。
GNSS/INS组合优势互补,可以实现连续高精度定位。但是对于低成本INS传感器,误差随时间快速积累,如果长时间没有GNSS定位结果对INS结果修正就会造成大的误差漂移。
可见,现有低成本GNSS/INS组合系统,无法解决公交车长时间在无法接收到卫星信号或者GNSS信号相对较差情况下连续高精度定位的问题。
发明内容
本说明书实施方式的目的是提供一种公交系统标志点辅助修正系统及方法,能够实现在无法接收到卫星信号或者GNSS信号相对较差情况下连续高精度定位。
本说明书实施方式第一方面是提供一种公交系统标志点辅助修正系统,包括车载定位终端,所述车载定位终端内安装有GNSS/INS定位模块,所述GNSS/INS定位模块对公交车的位置进行实时概略位置定位;
所述车载定位终端中还存储有在无法接收到卫星信号或者GNSS信号相对较差情况下的公交车站点的实际三维坐标,在所述GNSS/INS定位模块无法接收到卫星信号或者GNSS信号相对较差情况下时将通过惯性进行定位实时计算得到的位置与车载定位终端中保存的位置进行匹配,GNSS/INS定模块利用该实际三维坐标校正组合导航中的位置。
作为本申请进一步的技术方案,所述公交系统标志点辅助修正系统还包括差分服务器,所述差分服务器接收车载定位终端发送的实时概略位置定位并通过已知基准站的准确坐标计算出差分数据并通过网络将差分数据发送给车载定位终端,修正概略位置。
作为本申请进一步的技术方案,所述车载定位终端还与GNSS天线相连,所述GNSS天线将接收的GNSS信号传输至GNSS/INS定位模块,所述GNSS/INS定位模块根据所接收的GNSS信号进行实时概略位置的确定。
作为本申请进一步的技术方案,在无法接收到卫星信号或者GNSS信号相对较差情况下的公交车站点的实际三维坐标通过测量手段获得。
作为本申请进一步的技术方案,所述GNSS/INS定位模块将实时计算得到的位置与车载定位终端中保存的位置进行匹配的前提是在车辆驻停时且停车的位置GNSS/INS定位模块无法接收到卫星信号或者GNSS信号相对较差。
作为本申请进一步的技术方案,所述GNSS/INS定位模块将实时计算得到的位置与车载定位终端中保存的位置进行匹配时,首先判断目前定位位置距离哪一个站台位置最近,并判断GNSS/INS定位模块实时位置与该站台保存位置距离差是否小于某一阈值,如果小于该阈值,则车载定位终端给GNSS/INS定位模块发送该公交站点实际三维坐标信息。
作为本申请进一步的技术方案,所述GNSS/INS定位模块将实时计算得到的位置与车载定位终端中保存的位置进行匹配后,当车辆启动时,所述GNSS/INS定位模块利用校准后的位置及速度信息进行GNSS/INS紧组合算法更新,通过已知公交站点实际三维坐标信息,实现公交车连续高精度定位。
本说明书实施方式第二方面是提供一种公交系统标志点辅助修正方法,包括:
将无法接收到卫星信号或者GNSS信号相对较差的公交站点坐标存储至车载定位终端中;
GNSS/INS定位模块基于伪距差分的GNSS/INS紧组合算法实时获取公交车位置;
通过加速度计与陀螺仪综合判断车辆驻停,当判断车辆驻停时,停车位置是无法接收到卫星信号或者GNSS信号相对较差的位置时,车载定位终端利用GNSS/INS定位模块通过惯性进行定位实时计算得到的位置与车载定位终端中保存的位置进行匹配;
当车辆启动时,GNSS/INS定位模块利用校准后的位置及速度信息进行GNSS/INS紧组合算法更新,通过已知公交站点辅助信息,实现公交车连续高精度定位。
作为本申请进一步的技术方案,将实时计算得到的位置与车载定位终端中保存的位置进行匹配时,首先判断目前定位位置距离哪一个站台位置最近,并判断GNSS/INS定位模块实时位置与该站台保存位置距离差是否小于某一阈值,如果小于该阈值,则车载定位终端给GNSS/INS定位模块发送该公交站点实际三维坐标信息。
作为本申请进一步的技术方案,通过加速度计判断车辆驻停,在一定窗口内判断加速度计前进轴最大加速度值与最小加速计值,如果在该窗口内,前进方向加速度计的最大值与最小值的差值小于一定阈值,则认为车辆驻停。
作为本申请进一步的技术方案,利用三轴陀螺仪判断车辆驻停时,根据三轴陀螺仪输出值,计算一定窗口内陀螺观测值平均方差小于某一个阈值时,判断车辆驻停。
与现有技术相比,本公开的有益效果是:
本公开技术方案实现低成本GNSS/INS定位模块配合车载定位终端,可以实现降低用户终端成本,同时结合公交车的行车特点,尤其是公交车停车位置相对比较固定,虽然GNSS卫星信号在高架下受干扰,导致GNSS/INS紧组合定位误差随时间不断积累,但是采用公交站点已知坐标校准GNSS/INS位置及速度,保证GNSS/INS紧组合系统连续高精度定位。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解,本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开,并不构成对本公开的不当限定。
图1为本公开实施例子中公交系统标志点辅助修正系统框图;
图2为本公开实施例子中公交系统标志点辅助修正方法流程图。
具体实施方式
应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本公开的一种典型的实施方式中,提供了一种公交系统标志点辅助修正系统,实现公交车在高架下连续高精度定位,利用GNSS/INS紧组合算法实时获取公交车位置,通过GNSS/INS定位模块的三轴陀螺仪和三轴加速度计判断车辆驻停,判断该停车点的位置与公交车站点距离是否在限差范围内,如果在限差范围内,则对GNSS/INS组合计算的位置、速度进行校准修正,减少GNSS/INS定位模块在高架下长时间无法接收到卫星信号或者GNSS信号相对较差,导致GNSS/INS组合定位结果随时间推移误差累积,实现低成本GNSS/INS定位模块在高架下长时间定位。
在该实施例子中,无法接收到卫星信号或者GNSS信号相对较差的情况以高架为例,其他建筑物能够引起无法接收到卫星信号或者GNSS信号相对较差的情况也在本申请的实施例子范围内。
具体的,公交系统标志点辅助修正系统参见附图1所示,包括GNSS天线,GNSS/INS定位模块,车载定位终端、差分服务器。GNSS天线与车载定位终端相连,用于接收GNSS信号。GNSS/INS定位模块安装在车载定位终端内,并与车载定位终端通过串口相互通信、车载定位终端通过4G网络与差分服务器相互通信,车载定位终端将GNSS/INS定位模块计算的实时概略位置上传到差分服务器,差分服务器为车载定位终端发送差分数据,车载定位终端将差分数据通过串口播发给GNSS/INS定位模块。根据公交车线路,确定哪些公交车站点在高架下,该站点因遮挡GNSS信号受到干扰。通过测量手段获取该公交车站点三维坐标,并将该三维坐标保存在车载定位终端flash中,便于与GNSS/INS定位模块定位的坐标进行匹配。
在该实施例子中,上述差分服务器通过已知基准站的准确坐标,计算出卫星误差、在一定区域内信号传播误差等一系列误差,并通过网络将误差发送给车载定位终端,差分数据可以修正概略位置,并得到准确位置。
本公开的另一种典型的实施方式中,提供了一种公交系统标志点辅助修正方法,流程图参见附图2所示,具体实施步骤如下:
步骤一:根据公交车既定路线,确定哪些站点在高架下,利用测量手段获取公交车站点坐标,将已经获取的高架下公交车站点坐标写入到车载定位终端内部flash中。
步骤二:GNSS/INS定位模块接收卫星伪距观测值(i=1,2,....N),p是所在测试点记为p点;i指卫星号;N是指第N个时间间隔点,INS输出公交车的加速度和角速度信息,车载定位终端通过4G模块与差分服务器通信,实时获取差分服务器播发的差分数据,差分数据为各颗卫星对应的伪距观测值,同样包括卫星伪距观测值(i=1,2,....N),q是所在测试点记为q点;i指卫星号;N是指第N个时间间隔点,修正GNSS/INS定位模块的伪距观测值,车载定位终端将获取的差分数据通过串口播发给GNSS/INS定位模块。通过GNSS/INS定位模块内置算法模型进行数据处理。
INS是惯性导航系统,加速度和角速度信息输出给车载定位终端,用于针对公交车失去卫星定位时,能够通过惯性进行定位。
步骤三:GNSS/INS定位模块利用自身接收到的GNSS卫星数据(具体为GNSS卫星原始观测值也即卫星伪距观测值)、基站差分数据(基站差分数据由差分服务器输出,差分服务器通过网络发送给GNSS/INS定位模块)以及INS数据(三轴陀螺仪、三轴加速度计数据)实现基于伪距差分的GNSS/INS紧组合算法,该算法为现有技术,此处不再赘述,通过站间星间作差,即由不同卫星间伪距观测方程(即星间)、基站与移动站(即站间)伪距观测方程做差消除相同误差部分,消除或削弱各种误差,包括影响卫星定位的误差因素,如卫星钟差、接收机钟差、对流层误差、电离层误差,GNSS/INS定位模块实时获取公交车位置,双差观测方程为:
利用上述站间星间差分获得的双差GNSS伪距作为原始观测值,量测方程为:
Z=δzρ=HX
式中,
Z=[δzp1 δzp2…δzpn]T
步骤四:通过加速度计与陀螺仪综合判断车辆驻停。
步骤五:当判断车辆驻停,利用GNSS/INS定位模块通过算法获得卫星数目,DOP值判断停车位置是否在高架下,如果车辆在高架下,车载定位终端利用GNSS/INS定位模块实时计算得到的位置与车载定位终端中保存的位置进行匹配,首先判断目前定位位置距离哪一个站台位置最近,并判断GNSS/INS定位模块实时位置与该站台保存位置距离差是否小于某一阈值,如果小于该阈值,则车载定位终端给GNSS/INS定位模块发送命令(该公交站点三维坐标信息),GNSS/INS定模块利用该位置校正组合导航中的位置及速度信息(速度为零)。
在该步骤中,GNSS/INS中INS指惯性导航,无卫星信号时依靠INS可继续定位,利用惯性导航获得实时位置信息。
在该步骤中,DOP是Dilution of Precision的缩写,直译为“精度强弱度”,通常翻译为“相对误差”。具体含义是:由于观测成果的好坏与被测量的人造卫星和接收仪间的几何形状有关且影响甚大,所以计算上述所引起的误差量称为精度的强弱度。天空中卫星分布程度越好,定位精度越高。DOP是通过模块内部算法计算获得;
步骤六:当车辆启动时,GNSS/INS组合定位模块利用校准后的位置及速度信息进行GNSS/INS紧组合算法更新,此处为卡尔曼滤波算法更新,更新位置信息,用校准后的位置及速度信息作为紧组合算法的初始信息进行更新,总之,通过已知公交站点辅助信息,实现高架下公交车连续高精度定位,减少因为GNSS信号变差,导致GNSS/INS随时间误差积累问题。
可以理解的是,在本说明书的描述中,参考术语“一实施例”、“另一实施例”、“其他实施例”、或“第一实施例~第N实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已,并不用于限制本公开,对于本领域的技术人员来说,本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种公交系统标志点辅助修正系统,其特征是,包括车载定位终端,所述车载定位终端内安装有GNSS/INS定位模块,所述GNSS/INS定位模块对公交车的位置进行实时概略位置定位;
所述车载定位终端中还存储有在无法接收到卫星信号或者GNSS信号相对较差情况下的公交车站点的实际三维坐标,在所述GNSS/INS定位模块无法接收到卫星信号或者GNSS信号相对较差情况下时将通过惯性进行定位实时计算得到的位置与车载定位终端中保存的位置进行匹配,GNSS/INS定模块利用该实际三维坐标校正组合导航中的位置;
所述GNSS/INS定位模块将实时计算得到的位置与车载定位终端中保存的位置进行匹配的前提是在车辆驻停时且停车的位置GNSS/INS定位模块无法接收到卫星信号或者GNSS信号相对较差;
所述GNSS/INS定位模块将实时计算得到的位置与车载定位终端中保存的位置进行匹配时,首先判断目前定位位置距离哪一个站台位置最近,并判断GNSS/INS定位模块实时位置与该站台保存位置距离差是否小于某一阈值,如果小于该阈值,则车载定位终端给GNSS/INS定位模块发送该公交站点实际三维坐标信息;GNSS/INS定模块利用公交站点实际三维坐标信息校正组合导航中的位置及速度信息;
当车辆启动时,所述GNSS/INS定位模块利用校准后的位置及速度信息进行GNSS/INS紧组合算法更新,通过已知公交站点实际三维坐标信息,实现公交车连续高精度定位。
2.如权利要求1所述的一种公交系统标志点辅助修正系统,其特征是,所述车载定位终端还与GNSS天线相连,所述GNSS天线将接收的GNSS信号传输至GNSS/INS定位模块,所述GNSS/INS定位模块根据所接收的GNSS信号进行实时概略位置的确定;
所述公交系统标志点辅助修正系统还包括差分服务器,所述差分服务器接收车载定位终端发送的实时概略位置定位并通过已知基准站的准确坐标计算出差分数据并通过网络将差分数据发送给车载定位终端,修正概略位置。
3.如权利要求1所述的一种公交系统标志点辅助修正系统,其特征是,在无法接收到卫星信号或者GNSS信号相对较差情况下的公交车站点的实际三维坐标通过测量手段获得。
4.基于权利要求1-3任一所述的一种公交系统标志点辅助修正系统的修正方法,其特征是,包括:
将无法接收到卫星信号或者GNSS信号相对较差的公交站点坐标存储至车载定位终端中;
GNSS/INS定位模块基于伪距差分的GNSS/INS紧组合算法实时获取公交车位置;
通过加速度计与陀螺仪综合判断车辆驻停,当判断车辆驻停时,停车位置是无法接收到卫星信号或者GNSS信号相对较差的位置时,车载定位终端利用GNSS/INS定位模块通过惯性进行定位实时计算得到的位置与车载定位终端中保存的位置进行匹配;
当车辆启动时,GNSS/INS定位模块利用校准后的位置及速度信息进行GNSS/INS紧组合算法更新,通过已知公交站点辅助信息,实现公交车连续高精度定位。
5.如权利要求4所述的一种公交系统标志点辅助修正系统的修正方法,其特征是,将实时计算得到的位置与车载定位终端中保存的位置进行匹配时,首先判断目前定位位置距离哪一个站台位置最近,并判断GNSS/INS定位模块实时位置与该站台保存位置距离差是否小于某一阈值,如果小于该阈值,则车载定位终端给GNSS/INS定位模块发送该公交站点实际三维坐标信息。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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