CN109996330A - 一种车路协同室内定位方法及系统 - Google Patents

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Abstract

一种车路协同室内定位方法及系统，至少通过设置在不同位置的三个路侧单元执行以下步骤：给定消息发送周期，路侧单元根据消息发送周期发送广播消息，广播消息携带有本地时间戳t1；路侧单元对车载单元发送的定位测量消息进行接收，定位测量消息包括本地时间戳t2和本地时间戳t3；本地时间戳t2为车载单元接收广播消息的本地时间，本地时间戳t3为车载单元发送定位测量消息的本地时间；路侧单元获取接收定位测量消息的本地时间戳t4；获取车载单元和路侧单元之间的传输时延t；获取车载单元和路侧单元之间的传输距离d，根据传输距离d对车载单元的位置坐标进行解析。能够与车辆的自动驾驶技术融合，确保室内外自动驾驶无缝对接。

Description

一种车路协同室内定位方法及系统
技术领域
本发明实施例涉及室内定位技术领域，具体涉及一种车路协同室内定位方法及系统。
背景技术
V2X(vehicle to everything)，即车对外界的信息交换。车联网通过整合全球定位系统导航技术、车对车交流技术、无线通信及远程感应技术奠定了新的汽车技术发展方向，实现了手动驾驶和自动驾驶的兼容。V2X是智能交通运输系统的关键技术，使得车与车、车与基站、基站与基站之间能够通信，从而获得实时路况、道路信息、行人信息等一系列交通信息，从而提高驾驶安全性、减少拥堵、提高交通效率、提供车载娱乐信息等。
自动驾驶又称无人驾驶或电脑驾驶，通过电脑系统实现无人驾驶，自动驾驶过程中实现车辆的准确定位是关键性的。自动驾驶主要依靠V2X技术，即车车交互，车路交互，当在开阔的室外进行自动驾驶时能够获得车辆的地理位置，但是作为自动驾驶的一个重要的场景为自动停车，目前的自动停车面临的一个关键挑战为如何为室内停车场等无法实现卫星定位的场合对车辆提供定位服务。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种车路协同室内定位方法及系统，解决室内等无法实现卫星定位的场合的车辆定位问题，特别是为室内停车场的自动停车以及隧道内的车辆定位提供解决方案。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种车路协同室内定位方法，至少通过设置在不同位置的三个路侧单元执行以下步骤：
给定消息发送周期，路侧单元根据所述消息发送周期发送广播消息，所述广播消息携带有本地时间戳t1；
路侧单元对车载单元发送的定位测量消息进行接收，所述定位测量消息包括本地时间戳t2和本地时间戳t3；所述本地时间戳t2为车载单元接收所述广播消息的本地时间，所述本地时间戳t3为车载单元发送所述定位测量消息的本地时间；
路侧单元获取接收所述定位测量消息的本地时间戳t4；
根据所述本地时间戳t1、本地时间戳t2、本地时间戳t3和本地时间戳t4获取路侧单元和车载单元之间的传输时延t；
通过所述传输时延t获取路侧单元和车载单元之间的传输距离d，根据所述传输距离d对所述车载单元的位置坐标进行解析。
作为车路协同室内定位方法的优选方案，所述路侧单元和车载单元之间传输时延t的获取方式为：t＝[(t2-t1)+(t4-t3)]/2。
作为车路协同室内定位方法的优选方案，所述路侧单元和车载单元之间传输距离d的获取方式为：d＝t×c＝[(t2-t1)+(t4-t3)]×c/2，其中c为电磁波在大气中传播的速度。
作为车路协同室内定位方法的优选方案，所述车载单元的位置坐标解析方式如下：
设车载单元的位置坐标为(x,y,z)；
三个路侧单元的位置坐标分别为：
第一路侧单元RSU1：(a1,b1,c1)
第二路侧单元RSU2：(a2,b2,c2)
第三路侧单元RSU3：(a3,b3,c3)
所述车载单元到三个路侧单元的距离分别为d1,d2,d3，通过：
d1 2＝(a1-x)2+(b1-y)2+(c1-z)2
d2 2＝(a2-x)2+(b2-y)2+(c2-z)2
d3 2＝(a3-x)2+(b3-y)2+(c3-z)2
对车载单元的位置坐标为(x,y,z)进行解析。
作为车路协同室内定位方法的优选方案，所述室内定位方法应用于室内车辆定位或隧道内车辆定位。
本发明实施例还提供一种车路协同室内定位系统，包括路侧单元和车载单元：
所述路侧单元设有第一发射模块和第一接收模块，所述第一发射模块用于给定消息发送周期，根据所述消息发送周期发送广播消息，所述广播消息携带有本地时间戳t1；所述第一接收模块用于对所述车载单元发送的定位测量消息进行接收，并对接收所述定位测量消息的本地时间戳t4进行记录；
所述车载单元设有第二发射模块和第二接收模块，所述第二发射模块用于发送定位测量消息，所述定位测量消息携带车载单元发送定位测量消息时刻的本地时间戳t3；所述第二接收模块用于对所述广播消息进行接收，并对接收所述广播消息后的本地时间戳t2进行记录。
作为车路协同室内定位系统的优选方案，还包括传输时延获取模块，所述传输时延获取模块用于根据所述本地时间戳t1、本地时间戳t2、本地时间戳t3和本地时间戳t4获取路侧单元和车载单元之间的传输时延t；所述路侧单元和车载单元之间传输时延t的获取方式为：t＝[(t2-t1)+(t4-t3)]/2。
作为车路协同室内定位系统的优选方案，还包括传输距离获取模块，所述传输距离获取模块用于通过所述传输时延t获取车载单元和路侧单元之间的传输距离d，所述车载单元和路侧单元之间传输距离d的获取方式为：d＝t×c＝[(t2-t1)+(t4-t3)]×c/2，其中c为电磁波在大气中传播的速度。
作为车路协同室内定位系统的优选方案，还包括位置解析模块，所述位置解析模块用于根据所述传输距离d对所述车载单元的位置坐标进行解析，所述车载单元的位置坐标解析方式如下：
设车载单元的位置坐标为(x,y,z)；
三个路侧单元的位置坐标分别为：
第一路侧单元RSU1：(a1,b1,c1)
第二路侧单元RSU2：(a2,b2,c2)
第三路侧单元RSU3：(a3,b3,c3)
所述车载单元到三个路侧单元的距离分别为d1,d2,d3，通过：
d1 2＝(a1-x)2+(b1-y)2+(c1-z)2
d2 2＝(a2-x)2+(b2-y)2+(c2-z)2
d3 2＝(a3-x)2+(b3-y)2+(c3-z)2
对车载单元的位置坐标为(x,y,z)进行解析。
本发明实施例具有如下优点：路侧单元周期发送广播消息，消息中携带本地时间戳t1，车载单元记录接收到路侧单元广播消息的本地时间戳t2，车载单元发送定位测量消息，并携带本地时间戳t3，路侧单元收到车载单元发送的定位测量消息后，记录消息的接收本地时间戳t4，计算出车载单元发到路侧单元的距离，根据至少三个车载单元到路侧单元的距离，得到车载单元的准确位置。本发明实施例可以为室内的自动停车提供位置服务，以及为隧道内的车辆提供定位服务，能够与车辆的自动驾驶技术进行融合，确保室内室外自动驾驶的无缝对接。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
图1为本发明实施例中提供的一种车路协同室内定位方法流程图；
图2为本发明实施例中提供的一种车路协同室内定位方法示意图；
图3为本发明实施例中提供的一种车路协同室内定位系统示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1和图2，一种车路协同室内定位方法，室内定位方法应用于室内车辆定位或隧道内车辆定位，至少通过设置在不同位置的三个路侧单元执行以下步骤：
S1：给定消息发送周期，路侧单元根据所述消息发送周期发送广播消息，所述广播消息携带有本地时间戳t1；
S2：车载单元对所述广播消息进行接收，并对接收所述广播消息后的本地时间戳t2进行记录；
S3：车载单元发送定位测量消息，所述定位测量消息携带车载单元发送定位测量消息时刻的本地时间戳t3；
S4：路侧单元对所述车载单元发送的定位测量消息进行接收，并对接收所述定位测量消息的本地时间戳t4进行记录；
S5：根据所述本地时间戳t1、本地时间戳t2、本地时间戳t3和本地时间戳t4获取车载单元和路侧单元之间的传输时延t；
S6：通过所述传输时延t获取车载单元和路侧单元之间的传输距离d，根据所述传输距离d对所述车载单元的位置坐标进行解析。
车路协同室内定位方法的一个实施例中，所述车载单元和路侧单元之间传输时延t的获取方式为：t＝[(t2-t1)+(t4-t3)]/2。具体的，传输时延是指结点在发送数据时使数据块从结点进入到传输媒体所需的时间，即一个站点从开始发送数据帧到数据帧发送完毕(或者是接收站点接收一个数据帧的全部时间)所需要的全部时间。所述车载单元和路侧单元之间传输距离d的获取方式为：d＝t×c＝[(t2-t1)+(t4-t3)]×c/2，其中c为电磁波在大气中传播的速度，其速度等于光速3×108m/s。
具体的，所述车载单元的位置坐标解析方式如下：
设车载单元的位置坐标为(x,y,z)；
三个路侧单元的位置坐标分别为：
第一路侧单元RSU1：(a1,b1,c1)
第二路侧单元RSU2：(a2,b2,c2)
第三路侧单元RSU3：(a3,b3,c3)
所述车载单元到三个路侧单元的距离分别为d1,d2,d3，通过：
d1 2＝(a1-x)2+(b1-y)2+(c1-z)2
d2 2＝(a2-x)2+(b2-y)2+(c2-z)2
d3 2＝(a3-x)2+(b3-y)2+(c3-z)2
对车载单元的位置坐标为(x,y,z)进行解析。解析过程中，存在三个未知数，即x,y,z，通过求解三元二次方程组进行未知数的确定。当然的，本发明实施例的技术方案在于技术特征的应用，不是人为的规定数学规则，其关键在于技术手段的应用。
参见图3，本发明实施例还提供一种车路协同室内定位系统，室内定位系统应用于室内车辆定位或隧道内车辆定位，至少布局有设置在不同位置的三个路侧单元1，此外还包括车载单元2：
所述路侧单元1设有第一发射模块101和第一接收模块102，所述第一发射模块101用于给定消息发送周期，根据所述消息发送周期发送广播消息，所述广播消息携带有本地时间戳t1；所述第一接收模块102用于对所述车载单元发送的定位测量消息进行接收，并对接收所述定位测量消息的本地时间戳t4进行记录；
所述车载单元2设有第二发射模块201和第二接收模块202，所述第二发射模块201用于发送定位测量消息，所述定位测量消息携带车载单元发送定位测量消息时刻的本地时间戳t3；所述第二接收模块202用于对所述广播消息进行接收，并对接收所述广播消息后的本地时间戳t2进行记录。
车路协同室内定位系统的一个实施例中，还包括传输时延获取模块3，所述传输时延获取模块3用于根据所述本地时间戳t1、本地时间戳t2、本地时间戳t3和本地时间戳t4获取车载单元2和路侧单元1之间的传输时延t；所述车载单元2和路侧单元1之间传输时延t的获取方式为：t＝[(t2-t1)+(t4-t3)]/2。
车路协同室内定位系统的一个实施例中，还包括传输距离获取模块4，所述传输距离获取模块4用于通过所述传输时延t获取车载单元2和路侧单元1之间的传输距离d，所述车载单元2和路侧单元1之间传输距离d的获取方式为：d＝t×c＝[(t2-t1)+(t4-t3)]×c/2，其中c为电磁波在大气中传播的速度。
车路协同室内定位系统的一个实施例中，还包括位置解析模块5，所述位置解析模块5用于根据所述传输距离d对所述车载单元2的位置坐标进行解析，所述车载单元2的位置坐标解析方式如下：
设车载单元的位置坐标为(x,y,z)；
三个路侧单元的位置坐标分别为：
第一路侧单元RSU1：(a1,b1,c1)
第二路侧单元RSU2：(a2,b2,c2)
第三路侧单元RSU3：(a3,b3,c3)
所述车载单元到三个路侧单元的距离分别为d1,d2,d3，通过：
d1 2＝(a1-x)2+(b1-y)2+(c1-z)2
d2 2＝(a2-x)2+(b2-y)2+(c2-z)2
d3 2＝(a3-x)2+(b3-y)2+(c3-z)2
对车载单元的位置坐标为(x,y,z)进行解析。
本发明实施例中给定消息发送周期T，路侧单元根据消息发送周期T发送广播消息，广播消息携带有本地时间戳t1。车载单元对广播消息进行接收，并对接收广播消息后的本地时间戳t2进行记录。车载单元发送定位测量消息，定位测量消息携带车载单元发送定位测量消息时刻的本地时间戳t3。路侧单元对车载单元发送的定位测量消息进行接收，并对接收定位测量消息的本地时间戳t4进行记录。根据本地时间戳t1、本地时间戳t2、本地时间戳t3和本地时间戳t4获取车载单元和路侧单元之间的传输时延t。通过传输时延t获取车载单元和路侧单元之间的传输距离d，根据传输距离d对车载单元的位置坐标进行解析。本发明实施例可以为室内的自动停车提供位置服务，以及为隧道内的车辆提供定位服务，能够与车辆的自动驾驶技术进行融合，确保室内室外自动驾驶的无缝对接。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种车路协同室内定位方法，其特征在于，至少通过设置在不同位置的三个路侧单元执行以下步骤：
给定消息发送周期，路侧单元根据所述消息发送周期发送广播消息，所述广播消息携带有本地时间戳t1；
路侧单元对车载单元发送的定位测量消息进行接收，所述定位测量消息包括本地时间戳t2和本地时间戳t3；所述本地时间戳t2为车载单元接收所述广播消息的本地时间，所述本地时间戳t3为车载单元发送所述定位测量消息的本地时间；
路侧单元获取接收所述定位测量消息的本地时间戳t4；
根据所述本地时间戳t1、本地时间戳t2、本地时间戳t3和本地时间戳t4获取路侧单元和车载单元之间的传输时延t；
通过所述传输时延t获取路侧单元和车载单元之间的传输距离d，根据所述传输距离d对所述车载单元的位置坐标进行解析。
2.根据权利要求1所述的一种车路协同室内定位方法，其特征在于，所述路侧单元和车载单元之间传输时延t的获取方式为：t＝[(t2-t1)+(t4-t3)]/2。
3.根据权利要求1所述的一种车路协同室内定位方法，其特征在于，所述路侧单元和车载单元之间传输距离d的获取方式为：d＝t×c＝[(t2-t1)+(t4-t3)]×c/2，其中c为电磁波在大气中传播的速度。
4.根据权利要求1所述的一种车路协同室内定位方法，其特征在于，所述车载单元的位置坐标解析方式如下：
设车载单元的位置坐标为(x,y,z)；
三个路侧单元的位置坐标分别为：
第一路侧单元RSU1：(a1,b1,c1)
第二路侧单元RSU2：(a2,b2,c2)
第三路侧单元RSU3：(a3,b3,c3)
所述车载单元到三个路侧单元的距离分别为d1,d2,d3，通过：
d1 2＝(a1-x)2+(b1-y)2+(c1-z)2
d2 2＝(a2-x)2+(b2-y)2+(c2-z)2
d3 2＝(a3-x)2+(b3-y)2+(c3-z)2
对车载单元的位置坐标为(x,y,z)进行解析。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种车路协同室内定位方法，其特征在于，所述室内定位方法应用于室内车辆定位或隧道内车辆定位。
6.一种车路协同室内定位系统，其特征在于，包括路侧单元和车载单元：
所述路侧单元设有第一发射模块和第一接收模块，所述第一发射模块用于给定消息发送周期，根据所述消息发送周期发送广播消息，所述广播消息携带有本地时间戳t1；所述第一接收模块用于对所述车载单元发送的定位测量消息进行接收，并对接收所述定位测量消息的本地时间戳t4进行记录；
所述车载单元设有第二发射模块和第二接收模块，所述第二发射模块用于发送定位测量消息，所述定位测量消息携带车载单元发送定位测量消息时刻的本地时间戳t3；所述第二接收模块用于对所述广播消息进行接收，并对接收所述广播消息后的本地时间戳t2进行记录。
7.根据权利要求6所述的一种车路协同室内定位系统，其特征在于，还包括传输时延获取模块，所述传输时延获取模块用于根据所述本地时间戳t1、本地时间戳t2、本地时间戳t3和本地时间戳t4获取车载单元和路侧单元之间的传输时延t；所述车载单元和路侧单元之间传输时延t的获取方式为：t＝[(t2-t1)+(t4-t3)]/2。
8.根据权利要求6所述的一种车路协同室内定位系统，其特征在于，还包括传输距离获取模块，所述传输距离获取模块用于通过所述传输时延t获取路侧单元和车载单元之间的传输距离d，所述路侧单元和车载单元之间传输距离d的获取方式为：d＝t×c＝[(t2-t1)+(t4-t3)]×c/2，其中c为电磁波在大气中传播的速度。
9.根据权利要求6所述的一种车路协同室内定位系统，其特征在于，还包括位置解析模块，所述位置解析模块用于根据所述传输距离d对所述车载单元的位置坐标进行解析，所述车载单元的位置坐标解析方式如下：
设车载单元的位置坐标为(x,y,z)；
三个路侧单元的位置坐标分别为：
第一路侧单元RSU1：(a1,b1,c1)
第二路侧单元RSU2：(a2,b2,c2)
第三路侧单元RSU3：(a3,b3,c3)
所述车载单元到三个路侧单元的距离分别为d1,d2,d3，通过：
d1 2＝(a1-x)2+(b1-y)2+(c1-z)2
d2 2＝(a2-x)2+(b2-y)2+(c2-z)2
d3 2＝(a3-x)2+(b3-y)2+(c3-z)2
对车载单元的位置坐标为(x,y,z)进行解析。
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