CN111885524A - 一种基于v2x技术的室内定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于V2X技术的室内定位方法，属于停车场车辆定位领域，包括以下步骤：接收和解析车辆发送的基本安全消息；根据车辆发送的基本安全消息，获取车辆特征，进行车辆识别与匹配；对匹配后的车辆位置进行初步定位，获得车辆在探测区域的相对位置；获取探测区域的基准位置，由探测区域的基准位置和车辆的相对位置进行坐标转换得到车辆的绝对位置；接收和解析路侧安全消息，解析出车辆自身的位置信息；更新车辆自身的位置信息，实现车辆最终定位；该方法依托V2X路侧设备数据交换，可应用在地下、室内停车场，定位准确，较于其他方法，对车辆侧要求低，信息准确全面。

Description

一种基于V2X技术的室内定位方法
技术领域
本发明涉及停车场车辆定位，尤其涉及一种基于V2X技术的室内定位方法。
背景技术
当车辆驶入停车场时，GNSS信号较弱，造成定位信息不准确，基于时间的测量与定位的方法必要条件为定位系统内的设备时间准确、同步，而被定位车辆的时间通常由自身位置信息(GNSS)计算得，这两者是矛盾的。
使用同样方法获取定位的周围设备会将定位误差传递给被定位车辆，导致误差累积。
发明内容
根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种基于V2X技术的室内定位方法，包括以下步骤：
S1：接收和解析车辆发送的基本安全消息；
S2：根据车辆发送的基本安全消息，获取车辆特征，进行车辆识别与匹配；对匹配后的车辆位置进行初步定位，获得车辆在探测区域的相对位置；
S3：获取车辆在探测区域的相对位置，对车辆的位置数据进行坐标转换，由探测区域的基准位置和车辆的相对位置得到车辆在地球坐标系下的位置；探测区域的固定设备(或设施)的经纬度、高度信息是基准位置；车辆较于固定设备(或设施)的位置就是车辆的相对位置，相对位置包含方向、距离信息；
S4：接收和解析路侧安全消息，解析出车辆自身位置信息。在路侧安全消息中，自身车辆位置信息与周边车辆的位置信息无关；
S5：更新车辆自身的位置信息，实现车辆最终定位。
进一步地，还包括，获取可信的位置信息，所述可信的位置信息包括但不限于：预设位置信息的设备、建筑物、标线和电子围栏。
进一步地，所述获取车辆在探测区域的相对位置包括：采用Wi-Fi定位、Bluetooth定位、超声波定位、WSN定位、机器视觉定位中的一种或任选几种同时进行定位。
进一步地，所述车辆设置有车载单元、行驶中广播发送基本安全消息和接收路侧安全消息。
一种基于V2X技术的室内定位系统，包括：
第一接收和解析模块，用于接收和解析车辆发送的基本安全消息；
识别与匹配模块，根据车辆发送的基本安全信息，获取车辆特征，进行车辆识别与匹配；
获取模块，获取车辆在探测区域的相对位置，由探测区域的基准位置和车辆较于探测区域的相对位置得到车辆的绝对位置，进行坐标转换；
第二接收和解析模块，接收和解析路侧安全消息，解析出车辆自身的位置信息；
定位模块，更新车辆自身的位置信息，实现车辆最终定位。
进一步地，该系统包括广播模块，用于周期性广播路侧安全消息。
由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种基于V2X技术的室内定位方法，基于V2X技术，应用在室内/地下停车场，停车场侧设备通过与被定位车辆通讯、借助区域内其他设备能够迅速计算出车辆位置，并将此位置信息发送给被定位车辆，从而被定位车辆能够获取自身准确的位置信息，被定位车辆再辅以高精度地图，能够知晓周围的环境，依托V2X路侧设备数据交换，可应用在地下、室内停车场，定位准确，较于其他方法，对车辆侧要求低，信息准确全面。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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本申请中记载的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明流程图；
图2为本发明的坐标转换图；
图3(a)为三角定位法示意图；
图3(b)为传感器网络定位法示意图；
图3(c)为视觉定位法示意图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：
图1为本发明流程图；一种基于V2X技术的室内定位方法，包括以下步骤：S1：接收和解析车辆发送的基本安全消息；
S2：根据车辆发送的基本安全消息，获取车辆特征，进行车辆识别与匹配；对匹配后的车辆进行初步定位，获得车辆在探测区域的相对位置；对实体车辆的识别与匹配是为了在定位区域确定车辆的相对位置，这是定位一般的必要流程；
S3：获取车辆在探测区域的相对位置，由探测区域的基准位置和车辆在探测区域的相对位置得到车辆的绝对位置，即坐标系转换；基准位置是探测区域标识物的GNSS信息，以地球为坐标系；车辆的相对位置以停车场为坐标系，为了获取定位车辆的GNSS信息，需要进行坐标转换，即停车场坐标系转换为地球坐标系)；图2为本发明的坐标转换图；
获取车辆在探测区域的相对位置的方法包括：
(1)利用Wi-Fi、Bluetooth等无线信号的定位方法(三角定位法)；利用无线信号衰减模型，根据3个设备测量到的信号强度可以分别计算出各设备与车辆的距离，即可求解出车辆在探测区域坐标系下的位置，图3(a)为三角定位法示意图；
(2)利用压力传感器、超声波距离传感器等定位方法(传感器网络定位方法)，将探测区域划分成若干个网格，每个网格有一定数量的传感器，根据各个网格传感器被车辆触发的情形，可以判断出车辆所在的网格；下图为简单的压力传感器网络定位示意，当车辆处于(2，2)网格时，压力传感器受到车辆的压力，从而能够确定车辆所在的位置。为实现更为精准的定位，一般需要与其他传感器或定位方法配合使用，例如超声波测距传感器、红外传感器和TOA定位法等，图3(b)为传感器网络定位法示意图；
(3)利用摄像头的定位方法(机器视觉定位方法)，机器视觉定位方法利用图像、视频分析技术对车辆进行定位，可以有效利用广泛安置的摄像头，图3(c)为视觉定位法示意图。
S4：接收和解析路侧安全消息，解析出车辆自身的位置信息；路侧单元会发出两种消息，一种是路侧信息，一种是路侧安全消息，路侧单元安装在停车场，通过路侧本身拥有的相应检测手段，得到其周边交通参与者的实时状态信息(这里交通参与者包括路侧单元本身、周围车辆、非机动车、行人等)，并将这些信息整理成本消息体所定义的格式，作为这些交通参与者的基本安全状态信息(类似于BSM)，广播给周边车辆，支持这些车辆的相关应用。
S5：更新车辆自身的位置信息，实现车辆最终定位。
进一步地，还包括，获取可信的位置信息，所述可信的位置信息包括但不限于：预设位置信息的设备、建筑物、标线和电子围栏。
进一步地，所述获取车辆在探测区域的相对位置包括：采用Wi-Fi定位、Bluetooth定位、超声波定位、WSN定位、机器视觉定位中的一种或两种以上同时进行定位。
进一步地，所述车辆设置有车载单元，行驶中广播发送基本安全消息和接收路侧安全消息。
一种基于V2X技术的室内定位系统，包括：
第一接收和解析模块，用于接收和解析车辆发送的基本安全消息；
识别与匹配模块，根据车辆发送的基本安全信息，获取车辆特征，进行车辆识别与匹配；
获取模块，获取车辆在探测区域的相对位置，由探测区域的基准位置和车辆较于探测区域相对位置得到车辆的绝对位置，进行坐标转换；
第二接收和解析模块，接收和解析路侧安全消息，解析出车辆自身的位置信息；
定位模块，更新车辆自身的位置信息，实现车辆最终定位。
进一步地，包括广播模块，用于周期性广播路侧安全消息。
本定位系统在对被定位车辆计算位置信息前，需要获取可信的位置信息作为参考，此类可信的位置信息称为基准位置。
进一步地，可信的位置信息包括但不限于：预设位置信息的设备、建筑物、标线和电子围栏等。
a)可信的位置信息具体为：满足一定精确度(精密度和准确度)要求的经纬度、高度等地理信息，定位的精度一般要求亚米级。
b)车辆须配有OBU(On Board Unit，车载单元)，V2X功能能够正常使用。
c)车辆在行驶中广播发送BSM(Basic Safety Message)消息。
d)车辆能够接收到RSU广播发送RSM(Roadside Safety Message)消息。该定位系统具备以下功能：
V2X功能：RSU安装在路侧，能够与OBU进行通讯。
被定位车辆在行驶时正常开启V2X功能，能够与系统内RSU(Road Side Unit，路侧单元，就是指停车场内与车辆进行V2X通信的设备)正常通信。
停车场内定位车辆位置的功能：可以利用Wi-Fi定位、Bluetooth定位、超声波定位、WSN定位(WirelessSensorNetwork)、机器视觉定位等方法进行场地内准确定位。
Wi-Fi定位、Bluetooth定位为主动方式定位，需要进行无线通讯连接，利用无线信号物理信息，通常被用作家庭内、商场内定位。
超声波定位、WSN定位为被动定位方式，不需要与被定位车辆进行无线通讯，在定位场所布置相关测量设备、传感器，一般需要组成网络以此提高定位准确度。
机器视觉定位是新兴的一种定位方式，主要是利用布置在定位场所的图像、视频采集设备采集现场图片，并利用图像、视频分析技术对车辆进行定位，这可以有效利用广泛安置的摄像头。
进一步地，当车辆进入定位系统工作范围内，被系统侦测、识别、匹配；侦测、识别是体现在无线信息和车辆实体两个方面，无线信息基于V2X功能，将能够发现系统工作范围内的所有车辆，并获取车辆识别特征等信息，车辆实体是基于安置在系统工作范围内的传感器，传感器是多方面的，可以是Wi-Fi芯片、Bluetooth芯片、重力传感器、红外传感器、运动传感器、雷达、摄像头等，可以获取车辆的物理识别特征如尺寸、颜色、车牌号、车型。
匹配是将车辆无线信息与车辆实体进行对比，将两者进行匹配并建立联系，为计算指定车辆的具体位置提供通讯与实体的依据。
利用定位系统内传感器对车辆进行室内定位，定位方式可以是Wi-Fi芯片、Bluetooth芯片、重力传感器、红外传感器、运动传感器、雷达、摄像头等其中的一种或多种方式综合。
室内定位需要计算单元的算力支持，侦测单元一般会将采集到的数据通过网关设备上传至计算单元，所述侦测单元是指上述采用的定位模块/传感器，需要对采集到的数据进行处理，因此需要计算单元，计算单元收到侦测单元传输的数据，采用室内定位算法，计算出车辆的位置。
Wi-Fi定位：一般采用“近邻法”判断，即最靠近哪个热点或基站，即认为处在什么位置，如附近有多个信源，则可以通过交叉定位(三角定位)提高定位精度；
红外定位：主要有两种具体实现方法，一种是将定位对象附上一个会发射红外线的电子标签，通过室内安放的多个红外传感器测量信号源的距离或角度，从而计算出对象所在的位置；
摄像头定位：分为两大类，一类中我们可以在环境中放置特征图案进行定位，另一种则是完全利用现有环境的特征；
将室内位置转化为地球地理位置；
定位系统将基准位置及车辆的室内位置进行匹配、对比，计算车辆的地球地理位置，包括经纬度、高度等。
位置转化计算方法：已知坐标点为第一点(A)，需要计算的点为第二点(B)，第二点经纬度的计算方法，可以简化成椭球模型地球表面的位置计算，如图2，已知A的经纬度，两点之间的距离和方向角，计算求解B经纬度。
RSU广播RSM信息，将携带完成定位车辆的位置信息，包含车辆身份标识、经纬度、高度、方向角等。
RSU设备中广播单元将会周期性广播消息，消息的格式遵循国标、行规的要求。
广播消息中的车辆位置信息是经过定位系统测量计算得出的结果，并非是OBU发送BSM消息中的信息。
OBU接收到RSU广播的消息，解析消息中周边车辆的信息，车辆包括主车(HostVehicle)和远车(RemoteVehicle)。
利用“主车”信息调整和更新车辆信息，被定位车辆可以结合高精度地图获取当前位置和周围环境。
利用“远车”信息结合地图将能知晓周围车辆分布和运动状态。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于V2X技术的室内定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：接收和解析车辆发送的基本安全消息；
S2：根据车辆发送的基本安全消息，获取车辆特征，进行车辆识别与匹配；对匹配后的车辆位置进行初步定位，获得车辆在探测区域的相对位置；
S3：获取车辆在探测区域的相对位置，对车辆的位置数据进行坐标转换，由探测区域的基准位置和车辆的相对位置得到车辆在地球坐标系下的位置；
S4：接收和解析路侧安全消息，解析出车辆自身的位置信息；
S5：更新车辆自身的位置信息，实现车辆最终定位。
2.根据权利要求1所述一种基于V2X技术的室内定位方法，其特征还在于:还包括获取可信的位置信息，所述可信的位置信息包括但不限于：预设位置信息的设备、建筑物、标线和电子围栏。
3.根据权利要求1所述一种基于V2X技术的室内定位方法，其特征还在于，所述获取车辆在探测区域的相对位置包括：采用Wi-Fi定位、Bluetooth定位、超声波定位、WSN定位、机器视觉定位中的一种或任选几种同时进行定位。
4.根据权利要求1所述一种基于V2X技术的室内定位方法，其特征还在于：所述车辆设置有车载单元、行驶中广播发送基本安全消息和接收路侧安全消息。
5.一种基于V2X技术的室内定位系统，其特征在于，包括：
第一接收和解析模块，用于接收和解析车辆发送的基本安全消息；
识别与匹配模块，根据车辆发送的基本安全信息，获取车辆特征，进行车辆识别与匹配；
获取模块，获取车辆在探测区域的相对位置，由探测区域的基准位置和车辆较于探测区域的相对位置得到车辆的绝对位置，进行坐标转换；
第二接收和解析模块，接收和解析路侧安全消息，解析出车辆自身的位置信息；
定位模块，更新车辆自身的位置信息，实现车辆最终定位。
6.根据权利要求5所述的一种基于V2X技术的室内定位系统，其特征在于，包括广播模块，用于周期性广播路侧安全消息。
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