CN111664856B - 车辆初始定位系统及车辆初始定位方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种车辆初始定位系统，用于将车辆的位置投影到加密地图上，包括：地图生成模块，通过传感器获取所述车辆的GPS真实坐标，并获取所述GPS真实坐标周围的加密地图；以及纵向定位模块，包括信息处理器以及计算单元，其中，所述信息处理器一方面基于所述加密地图提取道路元素的加密坐标，另一方面利用所述GPS真实坐标确定车辆相对于所述道路元素的纵向相对位置，且所述计算单元基于所述道路元素的加密坐标以及所述车辆的纵向相对位置得到所述车辆在所述加密地图上的车辆纵向位置。

Description

车辆初始定位系统及车辆初始定位方法

技术领域

本申请涉及车辆的定位系统，具体而言，涉及一种在加密的高精地图的情况下对车辆进行初始定位的系统和方法。

背景技术

CN105718860A公开了一种基于驾驶安全地图以及双目交通标志识别的定位方法及系统，其通过在高精度地图中利用定位系统对驾驶中的车辆进行初级定位；同时采集车辆前方图像，对图像中的交通标志进行检测和识别；并在高精度地图识别得到交通标志的坐标，测量车辆和标志之间的间距，对比交通标志的坐标计算出车辆的位置，实现车辆的定位。

CN106405601A公开了一种车辆定位方法，具体而言，首先获取车辆的当前位置；识别位于所述车辆的当前位置前方的路灯；测量所识别路灯与车辆的当前位置之间的距离；利用地图、基于车辆的当前位置确定所识别路灯的经纬度，其中，所述地图包括道路两侧的路灯的经纬度信息和高程信息；依据所识别路灯的经纬度与所述距离来修正车辆的当前位置，用以实现对车辆的精确定位。

目前的现有技术大多涉及在利用普通地图或高精地图获取的车辆初始定位融合雷达系统或视觉系统对车辆进行精确定位的方法，而没有涉及如何利用高精地图对车辆进行初始定位的方法。另一方面，出于国防与公共安全的考虑，在不少国家和地区，要求对高精度地图数据库进行加密处理，并且不允许高精度地图引擎返回真实的GPS坐标。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种利用高精度地图进行初始化定位的方法，用以解决加密高精度地图返回的模糊或加密后的数据无法直接完成GPS点到局部地图上的投影的问题。

根据本申请的第一方面，本申请提出一种车辆初始定位系统，用于将车辆的位置投影到加密地图上，包括：地图生成模块，通过传感器获取车辆的GPS真实坐标，并获取所述GPS真实坐标周围的加密地图；以及纵向定位模块，包括信息处理器以及计算单元，其中，所述信息处理器一方面基于所述加密地图提取道路元素的加密坐标，另一方面利用所述GPS真实坐标确定车辆相对于所述道路元素的纵向相对位置，且所述计算单元基于所述道路元素的加密坐标以及车辆的纵向相对位置得到所述车辆在所述加密地图上的车辆纵向位置。

根据本申请一个或一些实施例的车辆初始定位系统，其中，所述车辆初始定位系统还包括横向定位模块，其通过二分法沿着相对于所述车辆纵向位置处的道路法向迭代地偏移所述GPS真实坐标，且确定车辆在车道内的横向位置，其中，所述横向定位模块包括车道索引接口，其根据所述GPS真实坐标以及偏移的GPS真实坐标分别从加密地图提取所述车辆的车道索引，用以更新二分法中偏移区间的区间长度。

根据本申请一个或一些实施例的车辆初始定位系统，其中，所述道路元素包括道路岔口、车道合并口或高速匝道出入口。

根据本申请一个或一些实施例的车辆初始定位系统，其中，所述纵向相对位置包括：所述GPS真实坐标距离所述道路元素的纵向距离；以及所述GPS真实坐标所处于的当前路段。

根据本申请一个或一些实施例的车辆初始定位系统，其中，所述纵向距离起始于道路元素的加密坐标所对应的点，且沿着道路的纵向延伸。

根据本申请一个或一些实施例的车辆初始定位系统，其中，所述计算单元抽取出所述当前路段至所述道路元素的多个拼接路段，且结合所述多个拼接路段、所述纵向距离以及道路元素的加密坐标得到所述GPS真实坐标在所述加密地图上对应的车辆纵向位置。

根据本申请一个或一些实施例的车辆初始定位系统，其中，所述横向定位模块在利用二分法迭代地确定车辆在车道内的横向位置时，包括：构造偏移区间，且偏移量构造为所述偏移区间的中值；所述GPS真实坐标基于所述偏移量沿着相对于所述车辆纵向位置处的道路法向偏移，得出偏移更新坐标；所述车道索引接口查询对应于GPS真实坐标或者偏移更新坐标的初始车道索引或者更新车道索引；根据更新车道索引与初始车道索引之间的关系，更新所述偏移区间；以及在所述偏移区间的长度小于预先规定的阈值时，停止迭代，由此长度小于预先规定的阈值的偏移区间的偏移量则对应车辆在车道内的横向位置。

根据本申请一个或一些实施例的车辆初始定位系统，其中，所述横向定位模块还包括坐标转换接口，所述坐标转换接口将所述偏移量转换成经纬度坐标系下的转换偏移量，且所述GPS真实坐标沿着所述道路法向偏移所述转换偏移量。

根据本申请一个或一些实施例的车辆初始定位系统，其中，所述横向定位模块在更新所述偏移区间时，包括：若更新车道索引和初始车道索引相同，则偏移区间的下端点更新为本次迭代的偏移量；以及若更新车道索引和初始车道索引不同，则偏移区间的上端点更新为本次迭代的偏移量。

根据本申请一个或一些实施例的车辆初始定位系统，其中，所述横向定位模块在构造偏移区间时，将初始偏移区间的下端点设置为零，以及将初始偏移区间的上端点设置为两个车道宽度。

根据本申请一个或一些实施例的车辆初始定位系统，其中，所述地图生成模块利用GPS和IMU获取车辆的GPS真实坐标。

根据本申请的第二方面，本申请还提出一种用于车辆初始定位的方法，其用于将车辆的位置投影到加密地图上，包括步骤：获取车辆的GPS真实坐标，并获取所述GPS真实坐标周围的加密地图；提取道路元素的加密坐标；利用所述GPS真实坐标，确定车辆相对于所述道路元素的纵向相对位置；以及基于所述道路元素的加密坐标以及车辆的纵向相对位置得到所述车辆在所述加密地图上的车辆纵向位置。

根据本申请一个或一些实施例的车辆初始定位的方法，其中，所述方法还包括基于通过二分法沿着相对于所述车辆纵向位置处的道路法向迭代地偏移所述GPS真实坐标，且确定车辆在车道内的横向位置，其中，在确定车辆在车道内的横向位置时，根据车辆的GPS真实坐标或偏移的GPS真实坐标分别提取所述车辆的车道索引，用以更新二分法中偏移区间的区间长度。

根据本申请一个或一些实施例的车辆初始定位的方法，其中，所述道路元素包括道路岔口、车道合并口或高速匝道出入口。

根据本申请一个或一些实施例的车辆初始定位的方法，其中，所述纵向相对位置包括：所述GPS真实坐标距离所述道路元素的纵向距离；以及所述GPS真实坐标所处于的当前路段。

根据本申请一个或一些实施例的车辆初始定位的方法，其中，所述纵向距离起始于道路元素的加密坐标所对应的点，且沿着道路的纵向延伸。

根据本申请一个或一些实施例的车辆初始定位的方法，其中，在获取车辆纵向位置的步骤中：抽取出所述当前路段至所述道路元素的多个拼接路段；以及结合所述多个拼接路段、所述纵向距离以及道路元素的加密坐标得到所述GPS真实坐标在所述加密地图上的车辆纵向位置。

根据本申请一个或一些实施例的车辆初始定位的方法，其中，利用二分法迭代地确定车辆在车道内的横向位置包括步骤：构造偏移区间，且偏移量构造为所述偏移区间的中值；所述GPS真实坐标基于所述偏移量沿着相对于所述车辆纵向位置处的道路法向偏移，得出偏移更新坐标；查询对应于GPS真实坐标或者偏移更新坐标的初始车道索引或者更新车道索引；根据更新车道索引与初始车道索引之间的关系，更新所述偏移区间；以及在所述偏移区间的长度小于预先规定的阈值时，停止迭代，由此长度小于预先规定的阈值的偏移区间的偏移量则对应车辆在车道内的横向位置。

根据本申请一个或一些实施例的车辆初始定位的方法，其中，转换所述偏移量成为经纬度坐标系下的转换偏移量，且所述GPS真实坐标沿着所述道路法向偏移所述转换偏移量。

根据本申请一个或一些实施例的车辆初始定位的方法，其中，在更新所述偏移区间时，包括：若更新车道索引和初始车道索引相同，则偏移区间的下端点更新为本次迭代的偏移量；以及若更新车道索引和初始车道索引不同，则偏移区间的上端点更新为本次迭代的偏移量。

根据本申请一个或一些实施例的车辆初始定位的方法，其中，在构造偏移区间时，将初始偏移区间的下端点设置为零，以及将初始偏移区间的上端点设置为两个车道宽度。

根据本申请一个或一些实施例的车辆初始定位的方法，其中，利用GPS和IMU获取车辆的GPS真实坐标。

根据本申请的第三方面，本申请还提出一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如以上实施例中任一项所述的车辆初始定位的方法的步骤。

根据本申请的第四方面，本申请还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行以实现如以上实施例中任一项所述车辆初始定位的方法的步骤。

根据本申请的第五方面，本申请还提出一种多传感器融合定位系统，其特征在于，所述多传感器融合定位系统包括以上实施例中任一项所述的车辆初始定位系统，用以实现传感器融合定位系统的车辆位置初始化。

根据本申请的第六方面，本申请还提出一种车辆，其特征在于，使用以上实施例中任一项所述的车辆初始定位系统。

根据以下描述和附图本申请的以上特征和操作将变得更加显而易见。

附图说明

从结合附图的以下详细说明中，将会使本申请的上述和其他目的及优点更加完整清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。

图1示例性地示出了按照本申请所公开的车辆初始定位系统的框图；

图2示例性地示出了基于加密的高精地图所能得到车辆的纵向和横向位置信息；

图3示例性地示出了按照本申请所公开的车辆初始定位的方法的步骤图；以及

图4示出了按照本申请所公开的利用二分法确定车辆横向位置的方法的示例。

具体实施方式

下文是本申请示范实施例的描述，附图中图示了这些实施例的示例。

出于简洁和说明性目的，本文主要参考其示范实施例来描述本申请的原理。但是，本领域技术人员将容易地认识到相同的原理可等效地应用于所有类型的车辆初始定位系统和车辆的初始定位方法，并且可以在其中实施这些相同的原理，任何此类变化不背离本专利申请的真实精神和范围。而且，在下文描述中，参考了附图，这些附图图示特定的示范实施例。在不背离本申请的精神和范围的前提下可以对这些实施例进行电、机械、逻辑和结构上的更改。此外，虽然本申请的特征是结合若干实施/实施例的仅其中之一来公开的，但是如针对任何给定或可识别的功能可能是期望和/或有利的，可以将此特征与其他实施/实施例的一个或多个其他特征进行组合。因此，下文描述不应视为在限制意义上的，并且本申请的范围由所附权利要求及其等效物来定义。

附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或者在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或者在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

下文参考根据本申请实施例的方法、系统和装置的流程图说明、框图和/或流程图来描述本申请。将理解这些流程图说明和/或框图的每个框、以及流程图说明和/或框图的组合可以由计算机程序指令来实现。可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理设备的处理器以构成机器，以便由计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的这些指令创建用于实施这些流程图和/或框和/或一个或多个流程框图中指定的功能/操作的部件。

可以将这些计算机程序指令存储在计算机可读存储器中，这些指令可以指示计算机或其他可编程处理器以特定方式实现功能，以便存储在计算机可读存储器中的这些指令构成包含实施流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/操作的指令部件的制作产品。

可以将这些计算机程序指令加载到计算机或其他可编程数据处理器上以使一系列的操作步骤在计算机或其他可编程处理器上执行，以便构成计算机实现的进程，以使计算机或其他可编程数据处理器上执行的这些指令提供用于实施此流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能或操作的步骤。还应该注意在一些备选实现中，框中所示的功能/操作可以不按流程图所示的次序来发生。例如，依次示出的两个框实际可以基本同时地执行或这些框有时可以按逆序执行，具体取决于所涉及的功能/操作。

需要说明的是，本文公开和描绘的元件（包括附图中的流程图、方块图）意指元件之间的逻辑边界。然而，根据软件或硬件工程实践，描绘的元件及其功能可通过计算机可执行介质在机器上执行，计算机可执行介质具有能够执行存储在其上的程序指令的处理器，所述程序指令作为单片软件结构、作为独立软件模块或作为使用外部程序、代码、服务等的模块，或这些的任何组合，且全部这些执行方案可落入本公开的范围内。

虽然不同非限制性实施方案具有特定说明的组件，但本申请的实施方案不限于这些特定组合。可能使用来自任何非限制性实施方案的组件或特征中的一些与来自任何其它非限制性实施方案的特征或组件组合。

虽然示出、公开和要求了特定步骤顺序，但应了解步骤可以任何次序实施、分离或组合，除非另外指明，且仍将受益于本公开。

图1所示为按照本申请一实施例的车辆初始定位系统100的模块结构示意图。车辆初始定位系统100包括大量子系统以及模块来实现其在加密的高精地图的情况下对车辆进行初始定位的功能，以下示例地说明车辆初始定位系统的结构和功能。

在图1所示出的车辆初始定位系统100中能够看出，本申请所公开的车辆初始定位系统100不仅能够在沿着道路的纵向方向上将车辆的位置投影到加密的地图上，而且还能够在此基础上确定车辆在车道内的具体位置。由此，优选地，按照本申请所公开的车辆初始定位系统100包括：地图生成模块，其利用传感器获取车辆的GPS真实坐标，并获取所述GPS真实坐标周围的加密地图；以及纵向定位模块，包括信息处理器以及计算单元，其中，所述信息处理器一方面基于所述加密地图提取道路元素的加密坐标，另一方面利用所述GPS真实坐标确定车辆相对于所述道路元素的纵向相对位置，且所述计算单元基于道路元素的加密坐标以及车辆的纵向相对位置得到车辆在加密地图上的车辆纵向位置。在此基础上，优选地，由图1能够看出，所述车辆初始定位系统还包括横向定位模块，其通过二分法沿着相对于所述车辆纵向位置处的道路法向迭代地偏移所述GPS真实坐标，且确定车辆在车道内的横向位置，其中，所述横向定位模块包括车道索引接口，其根据所述GPS真实坐标以及偏移的GPS真实坐标分别从加密地图提取所述车辆的车道索引，用以更新二分法中偏移区间的区间长度。在获取了车辆的纵向位置和横向位置之后，则能够得出车辆在加密地图上投影所得到的较准确的位置。

在此，“车辆在车道内的具体位置”可以理解为，在已知车辆处于某一车道中的基础上确定车辆是处于该车道的左侧还是右侧。而在传统的车载导航系统中，常常不能确定车辆处于哪个车道中。随着高级驾驶辅助功能或无人驾驶功能发展，车载定位系统定位的精确性也不断提高，然而即使是高精地图，由于其被加密的局限性，常常也只能获取车辆处于哪一车道这种定位信息。由此，本申请才基于这一信息来更进一步地判断车辆处于该车道的左侧还是右侧，这种横向位置的信息对于实现无人驾驶功能或者某些高级驾驶辅助功能至关重要。

在本申请所公开的一些实施例中，可选地，地图生成模块利用GPS结合IMU来确定车辆的真实GPS坐标。在此，尤其在GPS信号较弱的情况下，IMU的信号能够和GPS设备形成相互校正，从而提高了真实GPS坐标的准确性。

在本申请所公开的一些实施例中，本申请中所提到的道路元素可以包括道路岔口、车道合并口或高速匝道出入口。换句话说，这些道路岔口等被用作车辆在加密地图上的位置参考系，基于车辆和这些位置参考系的相对距离或相对位置能够将车辆的位置也投影到加密地图上。当然，信息处理器也可以选取其他类型的道路标志作为道路元素，只要其能够实现位置参考系的功能即可。

在本申请所公开的一些实施例中，上文中所提到的纵向相对位置可以包括：所述GPS真实坐标距离所述道路元素的纵向距离；以及所述GPS真实坐标所处于的当前路段，这在图2中能够示例性地看出。由图2能够看出，由于高精地图的加密，车辆初始定位系统的信息处理器依据真实GPS坐标仅仅能够确定车辆位置的GPS真实坐标处于图2中的路段3上且该GPS真实坐标距离道路元素、在此为道路岔口的距离为450米，也就是沿道路轨迹的累计距离为450米。但仅仅有这些信息还不能够将该GPS真实坐标投影到加密的地图上。

在此，优选地，所述纵向距离起始于道路元素的加密坐标所对应的点，且沿着道路的纵向延伸。这种测量方式能够降低在纵向距离较长的情况下，避免了由于在无法仅由GPS真实坐标确定车辆在车道内的横向位置而造成的纵向位置的定位偏差。此外，显而易见，纵向距离的这种规定方式也是可行的，因为在此仅仅考虑车辆沿着道路走向的纵向位置，而不考虑其在法向于道路走向的车道横向位置。

由此，在本申请所公开的一些实施例中，示例性地，借助于本申请所公开的车辆初始定位系统，基于以上的信息能够确定GPS真实坐标所对应的纵向位置，从而实现将GPS真实坐标沿着道路纵向投影到加密地图上。在此，纵向指的是沿着道路走向的方向，而横向指的是法向于道路走向的方向。很显然，纵向和横向均会随着道路的走向而发生改变。具体而言，结合图1和图2可以理解，所述计算单元抽取出真实GPS坐标所处的路段3至所述道路元素、即道路岔口的多个拼接路段、即路段1、路段2。也就是说，GPS真实坐标距离道路岔口的拼接路段为路段1、路段2和路段3，且拼接路段1至3形成了GPS真实坐标至道路岔口的行车路线。同时，结合上文所描述的沿道路轨迹的累计距离450米，从道路岔口沿着行车路线回溯450米，即可基于道路元素（道路岔口）的加密坐标得到所述GPS真实坐标在所述加密地图上的车辆纵向位置，从而将GPS真实坐标在纵向上投影到了加密地图上。

同时，优选地，在本申请所公开的一些实施例中，示例性地，借助于本申请所公开的车辆初始定位系统，基于GPS真实坐标也可以在已知车辆纵向位置的情况下确定车辆在车道内的横向位置，从而更加精确地将GPS真实坐标投影到加密地图上。具体而言，车辆初始定位系统的横向定位模块可以利用二分法来确定车辆是处于已知车道的左侧还是右侧。

首先，如在图2中所示出的那样，由于高精地图的加密，横向定位模块的车道索引接口依据GPS真实坐标仅仅能够确定车辆的一个整数的车道索引，也就是说，示例性地参考图2，从加密的高精地图上仅能够确定车辆处于车道2中，而无法得知车辆是处于车道2的左侧还是右侧。而所得到的车辆纵向位置也仅能够从沿着道路的纵向方向的方面在加密地图上定位车辆，却无法得知车辆的车道位置。

由此，本申请所公开的车辆初始定位系统利用横向定位模块来确定车辆在车道中的横向位置，其中，由图1可以看出，车道索引接口利用信息处理器来确定GPS真实坐标或者更新坐标所对应的车道索引，由此所得出的车道索引能够用于作为二分法中偏移区间的区间长度更新的依据。

在此，需要说明的是，二分法是一种常用的用于查找数据或者某一范围的方法，其在某些数组中数据排列有序的情况下能够大大减少查找所耗费的时间。在本申请中，采用二分法查找车辆在车道中的横向位置的方式相比于传统的查找方法也大大节约了时间。而在二分法中，需要构造出查找范围，也就是本申请中所称的偏移区间，二分法的原理是通过不断更新缩小查找范围最终确定所需要查找的内容。而在本申请的一个实施例中，二分法查找范围或者说偏移区间的区间长度的更新是通过判断由车道索引接口不停地查询对应于偏移的GPS真实坐标的车道索引与对应于GPS真实坐标的初始车道索引之间的关系来实现的。

具体而言，按照本申请所公开的一个实施例，横向定位模块在地通过二分法迭代地确定车辆在车道内的横向位置时，包括：构造偏移区间，且偏移量构造为所述偏移区间的中值；所述GPS真实坐标基于所述偏移量沿着相对于所述车辆纵向位置处的道路法向偏移，得出偏移更新坐标；所述车道索引接口查询对应于GPS真实坐标或者偏移更新坐标的初始车道索引或者更新车道索引；根据更新车道索引与初始车道索引之间的关系，更新所述偏移区间；以及在所述偏移区间的长度小于预先规定的阈值时，停止迭代，由此长度小于预先规定的阈值的偏移区间的偏移量则对应车辆在车道内的横向位置。

在此需要说明的是，所述横向定位模块还包括坐标转换接口，所述坐标转换接口将所述偏移量转换成经纬度坐标系下的转换偏移量，且所述GPS真实坐标沿着所述道路法向偏移所述转换偏移量。设置所述坐标转换接口是由于在平面或者直线上偏移某一点的量和偏移方法与在曲面上、也就是地球经纬度坐标系上偏移某一点的量和偏移方法是不同的。由此，为了实现将所述偏移量施加到经纬度坐标系中的GPS真实坐标上，坐标转换接口的设置是必要的。

可选地，按照本申请所公开的一个实施例，所述横向定位模块在更新所述偏移区间时，包括：若更新车道索引和初始车道索引相同，则偏移区间的下端点更新为本次迭代的偏移量；以及若更新车道索引和初始车道索引不同，则偏移区间的上端点更新为本次迭代的偏移量。在迭代终止时，对应的偏移量即为车辆距离车道边缘线的距离、也就是车辆在车道内的横向位置。

可选地，按照本申请所公开的一个实施例，其中，所述横向定位模块在构造偏移区间时，可以将初始偏移区间的下端点设置为零，以及将初始偏移区间的上端点设置为两个车道宽度。这种设置方式既考虑了二分法的实施要求，也考虑了定位所需要的时间成本。在初始便宜区间的上端点设置为两个车道宽度是为了考虑车辆位于车道的最左边这种极限情况。

此外，图3示意性地示出了按照本申请所公开的车辆初始定位的方法的流程。由图3能够看出，所述方法包括步骤：获取车辆的GPS真实坐标，并获取所述GPS真实坐标周围的加密地图；提取道路元素的加密坐标；利用所述GPS真实坐标，确定车辆相对于所述道路元素的纵向相对位置；以及基于道路元素的加密坐标以及车辆的纵向相对位置得到车辆在加密地图上的车辆纵向位置。此外，基于所述车辆纵向位置，所述方法还包括基于通过二分法沿着相对于所述车辆纵向位置处的道路法向迭代地偏移所述GPS真实坐标，且确定车辆在车道内的横向位置，其中，在确定车辆在车道内的横向位置时，根据车辆的GPS真实坐标或偏移的GPS真实坐标分别提取所述车辆的车道索引，用以更新二分法中偏移区间的区间长度。

可选地，按照本申请所公开的一个实施例，可以利用GPS结合IMU来确定车辆的真实GPS坐标。在此，尤其在GPS信号较弱的情况下，IMU的信号能够和GPS设备形成相互校正，从而提高了真实GPS坐标的准确性。

在本申请所公开的一些实施例中，本申请中所提到的道路元素可以包括道路岔口、车道合并口或高速匝道出入口。换句话说，这些道路岔口等被用作车辆在加密地图上的位置参考系，基于车辆和这些位置参考系的相对距离或相对位置能够将车辆的位置也投影到加密地图上。当然，信息处理器也可以选取其他类型的道路标志作为道路元素，只要其能够实现位置参考系的功能即可。

在本申请所公开的一些实施例中，上文中所提到的纵向相对位置可以包括：所述GPS真实坐标距离所述道路元素的纵向距离；以及所述GPS真实坐标所处于的当前路段，这在图2中能够示例性地看出。由图2能够看出，由于高精地图的加密，车辆初始定位系统的信息处理器依据真实GPS坐标仅仅能够确定车辆位置的GPS真实坐标处于图2中的路段3上且该GPS真实坐标距离道路元素、在此为道路岔口的距离为450米，也就是沿道路轨迹的累计距离为450米。但仅仅有这些信息还不能够将该GPS真实坐标投影到加密的地图上。

在此，优选地，所述纵向距离起始于道路元素的加密坐标所对应的点，且沿着道路的纵向延伸。这种测量方式能够降低在纵向距离较长的情况下，避免了由于在无法仅由GPS真实坐标确定车辆在车道内的横向位置而造成的纵向位置的定位偏差。此外，显而易见，纵向距离的这种规定方式也是可行的，因为在此仅仅考虑车辆沿着道路走向的纵向位置，而不考虑其在法向于道路走向的车道横向位置。

由此，在本申请所公开的一些实施例中，示例性地，基于以上的信息能够确定GPS真实坐标所对应的纵向加密坐标，从而实现将GPS真实坐标投影到加密地图上。具体而言，结合图2和图3可以理解，抽取出真实GPS坐标所处的路段3至所述道路元素、即道路岔口的多个拼接路段、即路段1、路段2。也就是说，GPS真实坐标距离道路岔口的拼接路段为路段1、路段2和路段3，且拼接路段1至3形成了GPS真实坐标至道路岔口的行车路线。同时，结合上文所描述的沿道路轨迹的累计距离450米，从道路岔口沿着行车路线回溯450米，即可基于道路元素（道路岔口）的加密坐标得到所述GPS真实坐标在所述加密地图上的车辆纵向位置，从而将GPS真实坐标投影到了加密地图上。

此外，由图3能够看出：本申请所公开的方法也包括：基于GPS真实坐标也可以在已知车辆纵向位置的情况下确定车辆在车道内的横向位置，从而更加精确地将GPS真实坐标投影到加密地图上。具体而言，可以利用二分法来确定车辆是处于已知车道的左侧还是右侧。

首先，如在图2中所示出的那样，由于高精地图的加密，依据GPS真实坐标仅仅能够确定车辆的一个整数的车道索引，也就是说，示例性地参考图2，从加密的高精地图上仅能够确定车辆处于车道2中，而无法得知车辆是处于车道2的左侧还是右侧。而所得到的纵向加密坐标也仅能够从沿着道路的纵向方向的方面在加密地图上定位车辆，却无法得知车辆的车道位置。

由此，本申请可以利用二分法确定车辆在车道中的横向位置，其中，由图3可以看出，示例性地，在此期间可以确定GPS真实坐标或者偏移的GPS真实坐标所对应的车道索引，由此所得出的车道索引能够用于作为二分法中偏移区间的区间长度更新的依据。

在本申请的一个实施例中，二分法查找范围或者说偏移区间的区间长度的更新是通过判断由对应于偏移的GPS真实坐标与对应于GPS真实坐标的初始车道索引之间的关系来实现的。

具体而言，按照本申请所公开的一个实施例，利用二分法迭代地确定车辆在车道内的横向位置，包括步骤：构造偏移区间，且偏移量构造为所述偏移区间的中值；所述GPS真实坐标基于所述偏移量沿着相对于所述车辆纵向位置处的道路法向偏移，得出偏移更新坐标；查询对应于GPS真实坐标或者偏移更新坐标的初始车道索引或者更新车道索引；根据更新车道索引与初始车道索引之间的关系，更新所述偏移区间；以及在所述偏移区间的长度小于预先规定的阈值时，停止迭代，由此长度小于预先规定的阈值的偏移区间的偏移量则对应车辆在车道内的横向位置。

在此需要说明的是，在基于所述偏移量对所述真实GPS坐标进行偏移时，转换所述偏移量成为经纬度坐标系下的转换偏移量，且所述GPS真实坐标沿着所述道路法向偏移所述转换偏移量。这是由于在平面或者直线上偏移某一点的量和偏移方法与在曲面上、也就是地球经纬度坐标系上偏移某一点的量和偏移方法是不同的。由此，为了实现将所述偏移量施加到经纬度坐标系中的GPS真实坐标上，不同坐标系间的转换是必要的。

可选地，按照本申请所公开的一个实施例，更新所述偏移区间时，包括：若更新车道索引和初始车道索引相同，则偏移区间的下端点更新为本次迭代的偏移量；以及若更新车道索引和初始车道索引不同，则偏移区间的上端点更新为本次迭代的偏移量。

可选地，按照本申请所公开的一个实施例，其中，在构造偏移区间时，可以将初始偏移区间的下端点设置为零，以及将初始偏移区间的上端点设置为两个车道宽度。这种设置方式既考虑了二分法的实施要求，也考虑了定位所需要的时间成本。在初始便宜区间的上端点设置为两个车道宽度是为了考虑车辆位于车道的最左边这种极限情况。

示例性地，由图4能够看出，本申请所公开的方法是如何利用二分法基于所述车辆纵向位置来求取车辆在车道内的横向位置的。在此假设车道的宽度为4米，二分法确定车辆在车道内的横向位置的流程为：1) 查询对应于GPS真实坐标的初始车道索引，且取得初始车道索引；2) 令在所述车辆纵向位置处的道路法向方向的最小偏移min_d和最大偏移max_d分别为0米和8米；3) 计算中值偏移mid_d= (min_d+max_d) / 2.0；4) 基于mid_d经坐标系转换得到的转换偏移量来偏移GPS真实坐标而得到偏移更新坐标；5) 查询对应于偏移更新坐标的更新车道索引；6) 如果更新车道索引与原始车道索引相同，则min_d = mid_d；否则max_d=mid(d); 7) 如此迭代地进行以上步骤3）至6），直至max_d-min_d < 0.06，则当前的mid_d则为车辆距离车道右边线的法向距离。

前述描述是示例性的而非定义成受限于其内。本文公开了各种非限制性实施方案，然而，本领域的一般技术人员将意识到根据上述教示，各种修改和变更将落入附属权利要求的范围内。因此，将了解在附属权利要求的范围内，可实行除了特定公开之外的公开内容。由于这个原因，应研读附属权利要求来确定真实范围和内容。

Claims (24)

1.一种车辆初始定位系统，用于将车辆的位置投影到加密地图上，包括：

地图生成模块，通过传感器获取所述车辆的GPS真实坐标，并获取所述GPS真实坐标周围的加密地图；以及

纵向定位模块，所述纵向指的是沿着道路走向的方向，所述纵向定位模块包括信息处理器以及计算单元，其中，所述信息处理器一方面基于所述加密地图提取道路元素的加密坐标，另一方面利用所述GPS真实坐标确定车辆相对于所述道路元素的纵向相对位置，且所述计算单元基于所述道路元素的加密坐标以及所述车辆的纵向相对位置得到所述车辆在所述加密地图上的车辆纵向位置；以及

横向定位模块，所述横向指的是法向于道路走向的方向，所述横向定位模块通过二分法沿着相对于所述车辆纵向位置处的道路法向迭代地偏移所述GPS真实坐标，且确定车辆在车道内的横向位置，其中，所述横向定位模块包括车道索引接口，其根据所述GPS真实坐标以及偏移的GPS真实坐标分别从加密地图中提取所述车辆的车道索引，用以更新二分法中偏移区间的区间长度。

2.按照权利要求1所述的车辆初始定位系统，其特征在于，所述道路元素包括道路岔口、车道合并口或高速匝道出入口。

3.按照权利要求2所述的车辆初始定位系统，其特征在于，所述纵向相对位置包括：

所述GPS真实坐标距离所述道路元素的纵向距离；以及

所述GPS真实坐标所处于的当前路段。

4.按照权利要求3所述的车辆初始定位系统，其特征在于，所述纵向距离起始于道路元素的加密坐标所对应的点，且沿着道路的纵向延伸。

5.按照权利要求4所述的车辆初始定位系统，其特征在于，所述计算单元抽取出所述当前路段至所述道路元素的多个拼接路段，且结合所述多个拼接路段、所述纵向距离以及道路元素的加密坐标得到所述GPS真实坐标在所述加密地图上对应的车辆纵向位置。

6.按照权利要求1所述的车辆初始定位系统，其特征在于，所述横向定位模块在利用二分法迭代地确定车辆在车道内的横向位置时包括：

构造偏移区间，且偏移量构造为所述偏移区间的中值；

所述GPS真实坐标基于所述偏移量沿着相对于所述车辆纵向位置处的道路法向偏移，得出偏移更新坐标；

所述车道索引接口查询对应于GPS真实坐标或者偏移更新坐标的初始车道索引或者更新车道索引；

根据更新车道索引与初始车道索引之间的关系，更新所述偏移区间；以及

在所述偏移区间的长度小于预先规定的阈值时，停止迭代，由此长度小于预先规定的阈值的偏移区间的偏移量则对应车辆在车道内的横向位置。

7.按照权利要求6所述的车辆初始定位系统，其特征在于，所述横向定位模块还包括坐标转换接口，所述坐标转换接口将所述偏移量转换成经纬度坐标系下的转换偏移量，且所述GPS真实坐标沿着所述道路法向偏移所述转换偏移量。

8.按照权利要求7所述的车辆初始定位系统，其特征在于，所述横向定位模块在更新所述偏移区间的区间长度时，包括

若更新车道索引和初始车道索引相同，则偏移区间的下端点更新为本次迭代的偏移量；以及

若更新车道索引和初始车道索引不同，则偏移区间的上端点更新为本次迭代的偏移量。

9.按照权利要求8所述的车辆初始定位系统，其特征在于，所述横向定位模块在构造偏移区间时，将初始偏移区间的端点下端点设置为零，以及将初始偏移区间的上端点设置为两个车道宽度。

10.按照权利要求1所述的车辆初始定位系统，其特征在于，所述地图生成模块利用GPS和IMU获取车辆的GPS真实坐标。

11.一种车辆初始定位的方法，用于将车辆的位置投影到加密地图上，包括步骤：

获取车辆的GPS真实坐标，并获取所述GPS真实坐标周围的加密地图；

提取道路元素的加密坐标；

利用所述GPS真实坐标，确定车辆相对于所述道路元素的纵向相对位置，所述纵向指的是沿着道路走向的方向；

基于所述道路元素的加密坐标以及所述车辆的纵向相对位置得到所述车辆在所述加密地图上的车辆纵向位置；以及

基于通过二分法沿着相对于所述车辆纵向位置处的道路法向迭代地偏移所述GPS真实坐标，且确定车辆在车道内的横向位置，所述横向指的是法向于道路走向的方向，其中，在确定车辆在车道内的横向位置时，根据车辆的GPS真实坐标或偏移的GPS真实坐标分别提取所述车辆的车道索引，用以更新二分法中偏移区间的区间长度。

12.按照权利要求11所述的车辆初始定位的方法，其特征在于，所述道路元素包括道路岔口、车道合并口或高速匝道出入口。

13.按照权利要求12所述的车辆初始定位的方法，其特征在于，所述纵向相对位置包括：

所述GPS真实坐标距离所述道路元素的纵向距离；以及

所述GPS真实坐标所处于的当前路段。

14.按照权利要求13所述的车辆初始定位的方法，其特征在于，所述纵向距离起始于道路元素的加密坐标所对应的点，且沿着道路的纵向延伸。

15.按照权利要求14所述的车辆初始定位的方法，其特征在于，在获取车辆纵向位置的步骤中，包括：

抽取出所述当前路段至所述道路元素的多个拼接路段；以及

结合所述多个拼接路段、所述纵向距离以及道路元素的加密坐标得到所述GPS真实坐标在所述加密地图上的车辆纵向位置。

16.按照权利要求11所述的车辆初始定位的方法，其特征在于，利用二分法迭代地确定车辆在车道内的横向位置包括步骤：

构造偏移区间，且偏移量构造为所述偏移区间的中值；

所述GPS真实坐标基于所述偏移量沿着相对于所述车辆纵向位置处的道路法向偏移，得出偏移更新坐标；

查询对应于GPS真实坐标或者偏移更新坐标的初始车道索引或者更新车道索引；

根据更新车道索引与初始车道索引之间的关系，更新所述偏移区间；以及

在所述偏移区间的长度小于预先规定的阈值时，停止迭代，由此长度小于预先规定的阈值的偏移区间的偏移量则对应车辆在车道内的横向位置。

17.按照权利要求16所述的车辆初始定位的方法，其特征在于，转换所述偏移量成为经纬度坐标系下的转换偏移量，且所述GPS真实坐标沿着所述道路法向偏移所述转换偏移量。

18.按照权利要求17所述的车辆初始定位的方法，其特征在于，在更新所述偏移区间时，包括：

若更新车道索引和初始车道索引相同，则偏移区间的下端点更新为本次迭代的偏移量；以及

若更新车道索引和初始车道索引不同，则偏移区间的上端点更新为本次迭代的偏移量。

19.按照权利要求18所述的车辆初始定位的方法，其特征在于，在构造偏移区间时，将初始偏移区间的端点下端点设置为零，以及将初始偏移区间的上端点设置为两个车道宽度。

20.按照权利要求11所述的车辆初始定位的方法，其特征在于，利用GPS和IMU获取车辆的GPS真实坐标。

21.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求11至20中任一项所述的车辆初始定位的方法的步骤。

22.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行以实现如权利要求11至20中任一项所述车辆初始定位的方法的步骤。

23.一种多传感器融合定位系统，其特征在于，所述多传感器融合定位系统包括权利要求1至10中任一项所述的车辆初始定位系统，用以实现传感器融合定位系统的车辆位置初始化。

24.一种车辆，其特征在于，使用如权利要求1至10中任一项所述的车辆初始定位系统。

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