CN110133697B - 一种基于rsu检测技术的gps高精定位方法 - Google Patents

一种基于rsu检测技术的gps高精定位方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及定位技术领域，具体公开了一种基于RSU检测技术的GPS高精定位方法，路侧单元RSU将自身测得的与车辆的第二车距，与车载单元OBU根据自身的GPS定位信息和路侧单元的GPS定位信息计算得到的第一车距进行对比，在比对不一致时，基于OBU上传的GPS定位信息中的航向角和车身状态信息中的车速对该GPS定位信息的经纬坐标进行修正，并将修正后的GPS定位信息发回OBU，可有效提高OBU的定位精度，同时依赖OBU上传的定位信息的RSU的预警准确率也得到显著提高。

Description

一种基于RSU检测技术的GPS高精定位方法
技术领域
本发明涉及定位技术领域，尤其涉及一种基于RSU检测技术的GPS高精定位方法。
背景技术
在V2X(VehicleToEverything，意为车对外界信息的交换)的车路协同应用场景中，路侧单元(Road Side Unit，RSU)需要与车载单元(On Board Unit，OBU)进行实时信息交互。RSU是智能交通的重要设备，也是车路协同应用场景的关键设备之一，它安装在路侧，工作形式如红绿灯等路基设备。在车路协同的应用场景中，RSU主要负责接收车辆的位置和车身状态信息，通过相关数据的计算，对车辆的运动轨迹进行判断，并发送预警信息到OBU。常见的应用场景有闯红灯报警，绿波车速引导等。
但目前在RSU与OBU协同进行车辆定位的手段仍存在技术缺陷：
1)车辆自身的GPS定位精度普遍不高，一般是5～10米，OBU上传给RSU的定位信息与真实位置偏差较大；
2)在RSU的传感器系统中，机器视觉只能识别车辆，雷达系统只能测距，检测系统缺乏对车辆GPS定位信息判断方法，依赖OBU上传的定位信息，导致RSU在进行应用场景计算的时候出现误报或预警不及时的现象，RSU预警准确率较低，影响了车路协同技术的普及和应用。
发明内容
本发明提供一种基于RSU检测技术的GPS高精定位方法，解决的技术问题是，在V2X的车路协同应用场景中，现有OBU的GPS定位精度较低，依赖OBU上传的定位信息的RSU的预警准确率较低。
为解决以上技术问题，本发明提供一种基于RSU检测技术的GPS高精定位方法，包括步骤：
S1.车载单元根据路侧单元的GPS定位信息计算车辆与所述路侧单元之间的第一车距，并反馈到所述路侧单元；
S2.所述路侧单元判断所述第一车距与测得的自身与车辆之间的第二车距是否一致，若是则返回到所述步骤S1，若否则对所述车载单元的GPS定位信息进行修正。
进一步地，在所述步骤S1前还包括步骤：
S01.所述车载单元定期将自身检测的GPS定位信息和车身状态信息发送到所述路侧单元；
S02.所述路侧单元将自身检测的GPS定位信息发送到所述车载单元。
进一步地，所述步骤S2具体包括步骤：
S21.所述路侧单元接收所述车载单元发送而至的所述GPS定位信息、所述车身状态信息和所述第一车距；
S22.所述路侧单元判断所述车载单元对应的车辆是否在对应的车道上，若是则进行下一步，若否则返回至上一步；
S23.所述路侧单元检测自身与所述车辆之间的所述第二车距是否与所述第一车距一致，若否则进行下一步，如是则返回至所述步骤S01；
S24.根据所述车载单元上传的所述GPS定位信息和所述车身状态信息对所述车载单元的GPS定位信息进行修正。
进一步地，所述步骤S23具体包括步骤：
S23-1.提取所述车载单元的GPS定位信息中的航向角和所述车身状态信息中的车速；
S23-2.将所述车载单元的GPS定位信息中的大地经纬度数据参考椭圆为基准投影在高斯平面坐标系上；
S23-3.根据所述航向角将高斯平面坐标系进行平移，使得平移后的高斯平面坐标系的原点与自定义局部坐标系的原点重合；
S23-4.根据所述车速计算所述自定义局部坐标系的位置；
S23-5.将所述自定义局部坐标系的位置换算回大地经纬数据，得到纠正后大地经纬数据；
S23-6.将所述纠正后大地经纬数据发送到所述车载单元。
进一步地，所述步骤S23-2的运算过程为：
假设大地经纬度数据的经度、纬度表示为L、B，将经纬坐标(L,B)转换为高斯平面坐标(x,y)的公式为：
Figure GDA0002983613740000031
Figure GDA0002983613740000032
Figure GDA0002983613740000033
L0＝6n-3 (4)；
其中，X为赤道至纬度的平行圈的子午线弧长，N为卯酉圈曲率半径，l为投影点经度L与该点所处经度带轴子午线经度L0之差；t＝tan B，μ＝e′cos B；e＝0.08181919为第一偏心率，e′＝0.082094438为第二偏心率；n＝round[(L+3)/6]，即四舍五入取整数；η＝0.0033528，为WGS-84椭球扁率。
进一步地，在所述步骤S23-2中，将所述高斯平面坐标系换算为所述自定义局部平面坐标系的转换公式为：
Figure GDA0002983613740000034
其中，(x,y)为高斯平面坐标系中的坐标值，(x′,y′)为自定义局部平面坐标系的坐标值；
Figure GDA0002983613740000035
为转换参数，即是所述车辆的航向角。
进一步地，在所述步骤S23-4中，所述自定义局部坐标系的位置(x″,y″)的运算过程为：
Figure GDA0002983613740000041
其中，v′是所述车身状态信息中的车速，t为2倍V2X消息传输时间。
进一步地，所述S23-5具体包括步骤：
S23-51.将所述自定义局部坐标系的位置换算回高斯平面坐标；
S23-52.将所述高斯平面坐标换算回大地经纬数据。
进一步地，在所述S23-51中，将所述自定义局部坐标系的位置(x″,y″)换算回高斯平面坐标(x,y)的转换公式为：
Figure GDA0002983613740000042
进一步地，在所述步骤S23-52中，基于所述公式(1)～(4)将所述高斯平面坐标(x,y)换算回大地经纬数据(L,B)。
本发明提供的一种基于RSU检测技术的GPS高精定位方法，路侧单元RSU将自身测得的与车辆的第二车距，与车载单元OBU根据自身的GPS定位信息和路侧单元的GPS定位信息计算得到的第一车距进行对比，在比对不一致时，基于OBU上传的GPS定位信息中的航向角和车身状态信息中的车速对该GPS定位信息的经纬坐标进行修正，并将修正后的GPS定位信息发回OBU，可有效提高OBU的定位精度，同时依赖OBU上传的定位信息的RSU的预警准确率也得到显著提高。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种基于RSU检测技术的GPS高精定位方法的步骤流程图；
图2是本发明实施例提供的一种基于RSU检测技术的GPS高精定位方法接入电路的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本发明的限定，包括附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制，因为在不脱离本发明精神和范围基础上，可以对本发明进行许多改变。
本发明实施例提供的一种基于RSU检测技术的GPS高精定位方法，如图1所示的步骤流程图，包括步骤：
S1.车载单元OBU根据路侧单元RSU的GPS定位信息计算车辆与所述路侧单元RSU之间的第一车距，并反馈到所述路侧单元RSU；
S2.所述路侧单元RSU判断所述第一车距与测得的自身与车辆之间的第二车距是否一致，若是则返回到所述步骤S1，若否则对所述车载单元OBU的GPS定位信息进行修正。
在本实施例中，在所述步骤S1前还包括步骤：
S01.所述车载单元OBU定期将自身检测的GPS定位信息和车身状态信息(包括车辆行驶方向和车速等)发送到所述路侧单元RSU；
S02.所述路侧单元RSU将自身检测的GPS定位信息发送到所述车载单元OBU。
在本实施例中，所述步骤S2具体包括步骤：
S21.所述路侧单元RSU接收所述车载单元OBU发送而至的所述GPS定位信息、所述车身状态信息和所述第一车距；
S22.所述路侧单元RSU判断所述车载单元OBU对应的车辆是否在对应的车道上(可使用视觉系统)，若是则进行下一步，若否则返回至上一步；
S23.所述路侧单元RSU检测自身与所述车辆之间的所述第二车距(可使用毫米波雷达测得)是否与所述第一车距一致，若否则进行下一步，如是则返回至所述步骤S01；
S24.根据所述车载单元OBU上传的所述GPS定位信息和所述车身状态信息对所述车载单元OBU的GPS定位信息进行修正。
参见图2所示的工作流程图，可对应于上述步骤。
更详细地，所述步骤S23具体包括步骤：
S23-1.提取所述车载单元OBU的GPS定位信息中的航向角和所述车身状态信息中的车速；
S23-2.将所述车载单元OBU的GPS定位信息中的大地经纬度数据参考椭圆为基准投影在高斯平面坐标系上；
S23-3.根据所述航向角将高斯平面坐标系进行平移，使得平移后的高斯平面坐标系的原点与自定义局部坐标系的原点重合；
S23-4.根据所述车速计算所述自定义局部坐标系的位置；
S23-5.将所述自定义局部坐标系的位置换算回大地经纬数据，得到纠正后大地经纬数据；
S23-6.将所述纠正后大地经纬数据发送到所述车载单元OBU。
进一步地，所述步骤S23-2的运算过程为：
假设大地经纬度数据的经度、纬度表示为L、B，将经纬坐标(L,B)转换为高斯平面坐标(x,y)的公式为：
Figure GDA0002983613740000061
Figure GDA0002983613740000062
Figure GDA0002983613740000063
L0＝6n-3 (4)；
其中，X为赤道至纬度的平行圈的子午线弧长，N为卯酉圈曲率半径，l为投影点经度L与该点所处经度带轴子午线经度L0之差；t＝tan B，μ＝e′cos B；e＝0.08181919为第一偏心率，e′＝0.082094438为第二偏心率；n＝round[(L+3)/6]，即四舍五入取整数；η＝0.0033528，为WGS-84椭球扁率。
进一步地，在所述步骤S23-2中，将所述高斯平面坐标系换算为所述自定义局部平面坐标系的转换公式为：
Figure GDA0002983613740000071
其中，(x,y)为高斯平面坐标系中的坐标值，(x′,y′)为自定义局部平面坐标系的坐标值；
Figure GDA0002983613740000072
为转换参数，即是所述车辆的航向角。
进一步地，在所述步骤S23-4中，所述自定义局部坐标系的位置(x″,y″)的运算过程为：
Figure GDA0002983613740000073
其中，v′是所述车身状态信息中的车速，t为2倍V2X消息传输时间，RSU接收到OBU发送的车辆当前的GPS经纬度、车速和航向角后进行车辆位置估算，RSU把估算后的GPS定位信息发送给OBU，因此该时间和大小通常为消息传输时间的2倍。
进一步地，所述S23-5具体包括步骤：
S23-51.将所述自定义局部坐标系的位置换算回高斯平面坐标；
S23-52.将所述高斯平面坐标换算回大地经纬数据。
进一步地，在所述S23-51中，将所述自定义局部坐标系的位置(x″,y″)换算回高斯平面坐标(x,y)的转换公式为：
Figure GDA0002983613740000074
进一步地，在所述步骤S23-52中，基于所述公式(1)～(4)将所述高斯平面坐标(x,y)换算回大地经纬数据(L,B)。
本发明实施例提供的一种基于RSU检测技术的GPS高精定位方法，路侧单元RSU将自身测得的与车辆的第二车距，与车载单元OBU根据自身的GPS定位信息与路侧单元RSU的GPS定位信息计算得到的第一车距进行对比，在比对不一致时(比如相差超过预设的阈值1m时，阈值可根据实际情况设定)，基于OBU上传的GPS定位信息中的车速和航向角对该GPS定位信息的经纬坐标进行修正，并将修正后的GPS定位信息发回OBU，可有效提高OBU的定位精度，同时依赖OBU上传的定位信息的RSU的预警准确率也得到显著提高。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于RSU检测技术的GPS高精定位方法，其特征在于，包括步骤：
S1.车载单元根据路侧单元的GPS定位信息计算车辆与所述路侧单元之间的第一车距，并反馈到所述路侧单元；
S2.所述路侧单元判断所述第一车距与测得的自身与车辆之间的第二车距是否一致，若是则返回到所述步骤S1，若否则对所述车载单元的GPS定位信息进行修正；
在所述步骤S1前还包括步骤：
S01.所述车载单元定期将自身检测的GPS定位信息和车身状态信息发送到所述路侧单元；
S02.所述路侧单元将自身检测的GPS定位信息发送到所述车载单元；
所述步骤S2具体包括步骤：
S21.所述路侧单元接收所述车载单元发送而至的所述GPS定位信息、所述车身状态信息和所述第一车距；
S22.所述路侧单元判断所述车载单元对应的车辆是否在对应的车道上，若是则进行下一步，若否则返回至上一步；
S23.所述路侧单元检测自身与所述车辆之间的所述第二车距是否与所述第一车距一致，若否则进行下一步，如是则返回至所述步骤S01；
S24.根据所述车载单元上传的所述GPS定位信息和所述车身状态信息对所述车载单元的GPS定位信息进行修正。
2.如权利要求1所述的一种基于RSU检测技术的GPS高精定位方法，其特征在于，所述步骤S23具体包括步骤：
S23-1.提取所述车载单元的GPS定位信息中的航向角和所述车身状态信息中的车速；
S23-2.将所述车载单元的GPS定位信息中的大地经纬度数据参考椭圆为基准投影在高斯平面坐标系上；
S23-3.根据所述航向角将高斯平面坐标系进行平移，使得平移后的高斯平面坐标系的原点与自定义局部坐标系的原点重合；
S23-4.根据所述车速计算所述自定义局部坐标系的位置；
S23-5.将所述自定义局部坐标系的位置换算回大地经纬数据，得到纠正后大地经纬数据；
S23-6.将所述纠正后大地经纬数据发送到所述车载单元。
3.如权利要求2所述的一种基于RSU检测技术的GPS高精定位方法，其特征在于，所述步骤S23-2的运算过程为：
假设大地经纬度数据的经度、纬度表示为L、B，将经纬坐标(L,B)转换为高斯平面坐标(x,y)的公式为：
Figure FDA0002913955820000021
Figure FDA0002913955820000022
Figure FDA0002913955820000023
L0＝6n-3(4)；
其中，X为赤道至纬度的平行圈的子午线弧长，N为卯酉圈曲率半径，l为投影点经度L与该点所处经度带轴子午线经度L0之差；t＝tan B，μ＝e′cos B；e＝0.08181919为第一偏心率，e′＝0.082094438为第二偏心率；n＝round[(L+3)/6]，即四舍五入取整数；η＝0.0033528，为WGS-84椭球扁率。
4.如权利要求3所述的一种基于RSU检测技术的GPS高精定位方法，其特征在于，在所述步骤S23-2中，将所述高斯平面坐标系换算为所述自定义局部平面坐标系的转换公式为：
Figure FDA0002913955820000031
其中，(x,y)为高斯平面坐标系中的坐标值，(x′,y′)为自定义局部平面坐标系的坐标值；
Figure FDA0002913955820000032
为转换参数，即是所述车辆的航向角。
5.如权利要求4所述的一种基于RSU检测技术的GPS高精定位方法，其特征在于，在所述步骤S23-4中，所述自定义局部坐标系的位置(x″,y″)的运算过程为：
Figure FDA0002913955820000033
其中，v′是所述车身状态信息中的车速，t为2倍V2X消息传输时间。
6.如权利要求5所述的一种基于RSU检测技术的GPS高精定位方法，其特征在于，所述S23-5具体包括步骤：
S23-51.将所述自定义局部坐标系的位置换算回高斯平面坐标；
S23-52.将所述高斯平面坐标换算回大地经纬数据。
7.如权利要求6所述的一种基于RSU检测技术的GPS高精定位方法，其特征在于，在所述S23-51中，将所述自定义局部坐标系的位置(x″,y″)换算回高斯平面坐标(x,y)的转换公式为：
Figure FDA0002913955820000034
8.如权利要求7所述的一种基于RSU检测技术的GPS高精定位方法，其特征在于：在所述步骤S23-52中，基于所述公式(1)～(4)将所述高斯平面坐标(x,y)换算回大地经纬数据(L,B)。
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