CN112040446B - 一种定位方法及定位系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种定位方法及定位系统,定位方法包括:第一获取步骤:建立以待定位车辆中心为原点的车辆坐标系,获得UWB定位模块和待定位车辆中心在车辆坐标系中的第一位置关系;第二获取步骤:建立待定位车辆所在地区的全局坐标系,获得待定位车辆中心和UWB定位模块在全局坐标系中的第二位置关系;UWB定位步骤:根据第一位置关系和第二位置关系获得待定位车辆中心在全局坐标系中的坐标所满足的第一函数式;激光定位步骤:利用激光定位模块获得待定位车辆中心在全局坐标系中的坐标所满足的第二函数式;处理步骤:根据第一函数式和第二函数式获得待定位车辆中心在全局坐标系中的坐标。其具有实时定位、定位精度高以及通信架构简单的特点。
Description
技术领域
本发明涉及自动驾驶领域,特别涉及一种定位方法及定位系统。
背景技术
目前,在超宽带(Ultra Wideband,UWB)无线定位领域中,无论是到达时间差(TimeDifference of Arrival,TDOA)定位还是到达时间(Time of Arrival,TOA)定位,都是以多个基站为坐标基准,通过多个圆或双曲线相交,从而确定移动点位置的,其中,基站需要依靠固定支架设置。然而在实际使用中,当处于没有固定支架的场景中时,若要固定多个基站,就需要额外增加立杆、支架及电源、网络等基础设备,造成施工量增加,加重了安装成本。
除UWB无线定位之外,激光雷达定位也是一个比较常用的定位方法,其主要通过对道路路面和路沿的点云曲率进行分析,并在此基础上进行点云分割,获得道路的路沿信息,从而实现定位。但是由于道路的路沿属于一个一维特征,激光雷达通过接收路沿反馈的信号进行信息采集,在垂直于路沿的方向上的位置信息容易分辨,而平行于路沿的方向上的位置信息较难分辨,因此激光雷达定位方式存在定位精度几何分布不均的问题,不利于自动驾驶车辆在高精度场景下的应用。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中在没有固定支架的场景中,UWB无线定位需要额外安装许多的固定支架等设备从而造成安装成本较高的问题和激光定位精度分布不均的问题。本发明提供了一种定位方法,可以以较少的安装支架等设备实现定位从而降低安装成本,同时还解决了激光定位精度分布不均的问题,达到实时定位、定位精度高以及通信架构简单的效果。
基于此,本发明的实施方式公开了一种定位方法,用于车辆定位,包括:
第一获取步骤:建立以待定位车辆中心为原点的车辆坐标系,获得UWB定位模块和待定位车辆中心在车辆坐标系中的第一位置关系;
第二获取步骤:建立待定位车辆所在地区的全局坐标系,获得待定位车辆中心和UWB定位模块在全局坐标系中的第二位置关系;
UWB定位步骤:根据第一位置关系和第二位置关系获得待定位车辆中心在全局坐标系中的坐标所满足的第一函数式;
激光定位步骤:利用激光定位模块获得待定位车辆中心在全局坐标系中的坐标所满足的第二函数式;
处理步骤:根据第一函数式和第二函数式获得待定位车辆中心在全局坐标系中的坐标。
采用上述技术方案,通过将UWB定位信息与激光雷达定位信息相结合,最终实现精确位置的判定,具有实时定位、定位精度高以及通信架构简单的特点。
根据本发明的另一具体实施方式,激光定位步骤还包括:根据激光定位模块获得待定位车辆的航向角,其中,航向角为待定位车辆的正方向与全局坐标系X坐标轴正方向的夹角。
根据本发明的另一具体实施方式,UWB定位模块包括多个定位标签和基站,第一获取步骤包括:
在待定位车辆上固定多个定位标签;
建立以待定位车辆中心为原点的车辆坐标系,分别获取各定位标签在车辆坐标系中的坐标;
根据定位标签接收到基站信号时所对应的时间戳和各定位标签在车辆坐标系中的坐标建立TDOA方程组;
求解TDOA方程组,获得基站在车辆坐标系中的第一基站坐标;
根据第一基站坐标,获得在车辆坐标系中,基站与定位车辆中心之间的第一基站距离。
根据本发明的另一具体实施方式,基站的数量为1个,TDOA方程组为
其中,(xi,yi,zi)代表第i个定位标签在车辆坐标系下的坐标,ti代表第i个定位标签接收到基站信号时的时间戳,i=1,2,3,4;(xv,yv,zv)代表第一基站坐标,C代表基站信号的传播速度。
根据本发明的另一具体实施方式,UWB定位模块包括基站,第二获取步骤包括:
建立待定位车辆所在地区的全局坐标系,获取基站在全局坐标系中的第二基站坐标;
根据第二基站坐标,获得在全局坐标系中,基站与待定位车辆中心的第二基站距离。
根据本发明的另一具体实施方式,第一函数式为
其中,x,y分别代表待定位车辆中心在全局坐标系下的横坐标和纵坐标,xbs,ybs分别代表基站在全局坐标系中的横坐标和纵坐标,xv,yv分别代表基站在车辆坐标系下的横坐标和纵坐标。
根据本发明的另一具体实施方式,激光定位模块包括激光雷达,激光定位步骤包括:
利用激光雷达采集行驶车道的路沿线的信息,获取激光雷达与路沿线之间的第一距离;
根据激光雷达与待定位车辆之间的位置关系和第一距离,计算待定位车辆中心与路沿线之间的第二距离;
根据路沿线在全局坐标系中的曲线方程和第二距离,确定第二函数式。
根据本发明的另一具体实施方式,第二函数式为
其中,A、B、C分别为路沿线在全局坐标系中的曲线方程的参数,dis代表第二距离,x、y分别代表待定位车辆中心在全局坐标系中的横坐标和纵坐标。
根据本发明的另一具体实施方式,在激光定位步骤中,在根据路沿线在全局坐标系中的曲线方程和第二距离,确定第二函数式之前,还包括:
利用全站仪获取路沿线在全局坐标系中的位置信息,根据位置信息构建路沿线在全局坐标系中的曲线方程。
根据本发明的另一具体实施方式,激光定位模块包括激光雷达,根据激光定位模块获得待定位车辆的航向角的方法包括:
利用激光雷达采集行驶车道的路沿线的信息,获取激光雷达与路沿线之间的夹角;
根据夹角和激光雷达与待定位车辆之间的位置关系,计算待定位车辆的航向角。
根据本发明的另一具体实施方式,处理步骤包括:
根据第一函数式和第二函数式构建联立方程组;
求解上述方程组,并根据预先存储的先验坐标确定待定位车辆中心在全局坐标系中的坐标。
根据本发明的另一具体实施方式,在处理步骤之后,还包括:
存储步骤,存储处理步骤中获得的坐标。
相应地,本发明的实施方式还公开了一种定位系统,包括:
UWB定位模块,用于对待定位车辆进行定位,分别获得其和待定位车辆中心在车辆坐标系中的第一位置关系以及在全局坐标系中的第二位置关系,并根据第一位置关系和第二位置关系获得待定位车辆中心在全局坐标系中的坐标所满足的第一函数式;
激光定位模块,用于对待定位车辆进行定位,获得待定位车辆中心在全局坐标系中的坐标所满足的第二函数式;
处理模块,用于根据第一函数式和第二函数式确定待定位车辆中心在全局坐标系中的坐标。
根据本发明的另一具体实施方式,激光定位模块还用于获得待定位车辆的航向角,其中,航向角为待定位车辆的正方向与全局坐标系X坐标轴正方向的夹角。
根据本发明的另一具体实施方式,UWB定位模块包括:
基站,以固定间隔发射基站信号;
定位标签,设置于待定位车辆上,用于接收基站信号;
无线定位引擎,用于根据各定位标签接收到基站信号时所对应的时间戳和各定位标签在车辆坐标系中的坐标建立TDOA方程组,并求解TDOA方程组以获得基站在车辆坐标系中的第一基站坐标,根据第一基站坐标,获得在车辆坐标系中,基站与定位车辆中心之间的第一基站距离;以及根据第二基站坐标,获得在全局坐标系中,基站与待定位车辆中心的第二基站距离,并根据第一基站距离和第二基站距离建立第一函数式,其中,第二基站坐标为基站在全局坐标系中的坐标。
根据本发明的另一具体实施方式,定位标签为4个,分别设置于车辆的四角;基站数量为1个。
根据本发明的另一具体实施方式,激光定位模块包括:
激光雷达,设置于待定位车辆上,用于采集行驶车道的路沿线的信息;
激光定位引擎,与激光雷达通讯连接,用于根据路沿线的信息获取激光雷达与路沿线之间的第一距离,并根据激光雷达与待定位车辆之间的位置关系和第一距离,计算待定位车辆中心与路沿线之间的第二距离;以及,根据路沿线在全局坐标系中的曲线方程和第二距离,确定第二函数式。
根据本发明的另一具体实施方式,激光定位引擎还用于根据路沿线的信息,获取激光雷达与路沿线之间的夹角,以及,根据夹角和激光雷达与待定位车辆之间的位置关系,计算待定位车辆的航向角,其中,航向角为待定位车辆的正方向与全局坐标系X坐标轴正方向的夹角。
根据本发明的另一具体实施方式,定位系统还包括:
存储模块,用于存储待定位车辆中心在全局坐标系中的坐标。
本发明相比于现有技术具有以下技术效果:
采用上述技术方案,将基站定位信息与激光雷达定位信息相结合,最终实现精确位置的判定,无需安装过多的固定支架等设备,施工量得以降低,安装成本也得以减少,并且还解决了激光定位精度分布不均的问题,达到实时定位、定位精度高以及通讯架构简单的效果。
附图说明
图1示出本发明一实施例的定位方法的流程图;
图2示出本发明一实施例的定位系统的结构示意图。
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,本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍,但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反,结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解,以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外,为了避免混乱或模糊本发明的重点,有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
应注意的是,在本说明书中,相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本实施例的描述中,需要说明的是术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实施例的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
如图1所示,本发明的一个实施例提供了一种定位方法,用于车辆定位,包括:
步骤S1、第一获取步骤:建立以待定位车辆中心为原点的车辆坐标系,获得UWB定位模块和待定位车辆中心在车辆坐标系中的第一位置关系;
步骤S2、第二获取步骤:建立待定位车辆所在地区的全局坐标系,获得待定位车辆中心和UWB定位模块在全局坐标系中的第二位置关系;
步骤S3、UWB定位步骤:根据第一位置关系和第二位置关系获得待定位车辆中心在全局坐标系中的坐标所满足的第一函数式;
步骤S4、激光定位步骤:利用激光定位模块获得待定位车辆中心在全局坐标系中的坐标所满足的第二函数式;
步骤S5、处理步骤:根据第一函数式和第二函数式获得待定位车辆中心在全局坐标系中的坐标。
因为待定位车辆中心在全局坐标系中的坐标是唯一的,因此,既满足第一函数式,又满足第二函数式的坐标即是所要求的待定位车辆中心在全局坐标系中的坐标,即该坐标为由第一函数式和第二函数式联立组成的方程组的解。
本发明提供的定位方法,通过将UWB定位信息与激光雷达定位信息相结合,最终实现精确位置的判定,具有实时定位、定位精度高以及通信架构简单的特点。
进一步地,UWB定位模块可以包括多个定位标签和基站,可选地,基站的数量为1个,步骤S1(即第一获取步骤)具体可以包括:
步骤S11、在待定位车辆上固定多个定位标签。
可选地,标签的数量为4个,安装在待定位车辆上,一般安装在车辆的四个顶角上,其位置固定。
步骤S12、建立以待定位车辆中心为原点的车辆坐标系,分别获取各定位标签在车辆坐标系中的坐标。
具体地,以待定位车辆的中心垂直投影至地面的投影点为原点,以车辆行驶正方向为X轴,以垂直于正方向的方向为Y轴,以垂直于地面向上的方向以Z轴建立车辆坐标系。各定位标签在车辆坐标系中拥有唯一坐标,可以通过测量获得各个定位标签在车辆坐标系中的坐标。
步骤S13、根据定位标签接收到基站信号时所对应的时间戳和各定位标签在车辆坐标系中的坐标建立TDOA方程组。
具体地,基站信号由基站以固定间隔广播,其中基站信号中携带基站ID,可用于定位标签区分不同的基站。固定间隔可以根据实际需求确定,一般为毫秒级或十毫秒级。在本发明中基站的数量为1个,设置在待定位区域中,位置固定。当然,基站的数量还可以设置为2个或者多个。
进一地,该TDOA方程组为
其中,(xi,yi,zi)代表第i个定位标签在车辆坐标系下的坐标,ti代表第i个定位标签接收到基站信号时的时间戳,i=1,2,3,4;(xv,yv,zv)代表第一基站坐标,C代表基站信号的传播速度。值得注意的是,各个定位标签接收基站信号是在同一时钟基准下的,即各定位标签接收到基站信号时所对应的时间戳t1至t4是在同一时钟基准下的时刻。
步骤S14、求解TDOA方程组,即上述式(1),获得基站在车辆坐标系中的第一基站坐标(xv,yv,zv)。
具体地,zv为基站距离地面的高度,可以通过测量获得。
步骤S15、根据第一基站坐标,获得在车辆坐标系中,基站与定位车辆中心之间的第一基站距离。
进一步地,这里所说的基站与定位车辆中心之间的第一基站距离是指在基站与定位车辆中心两者在水平面上的距离,即在车辆坐标系XY平面内的距离,不包括因高度上的变化引起的距离的改变量,引待定位车辆中心的横坐标和纵坐标均为零,因此该距离可以表示为其中xv,yv分别代表基站在车辆坐标系下的横坐标和纵坐标。
进一步地,步骤S2(即第二获取步骤)可以具体包括:
步骤S21、建立待定位车辆所在地区的全局坐标系,获取基站在全局坐标系中的第二基站坐标。
具体地,在本发明中,全局坐标系可以在具体实施环境中自行定义,例如可以以基站位于地面的位置为原点,以平行于路沿线的方向为X轴,以垂直于路沿线的方向为Y轴,以垂直于地面向上的方向为Z轴建立全局坐标系。因为基站位置固定,所以基站在全局坐标系中拥有唯一坐标,具体的坐标数值可以通过测量得出,例如可以利用全站仪等测量工具获得。
步骤S22、根据第二基站坐标,获得在全局坐标系中,基站与待定位车辆中心的第二基站距离,即其中x,y代表待定位车辆中心在全局坐标系下的横坐标和纵坐标,xbs,ybs分别代表基站在全局坐标系中的横坐标和纵坐标。
进一步地,由于无论是在全局坐标系中还是在车辆坐标系中,距离不会发生改变,因此利用基站与待定位车辆中心的距离不变(即第一基站距离R1等于第二基站距离R2),建立待定位车辆中心在全局坐标系中的坐标所满足的第一函数式,具体如下:
其中,x,y分别代表待定位车辆中心在全局坐标系下的横坐标和纵坐标,xbs,ybs分别代表基站在全局坐标系中的横坐标和纵坐标,xv,yv分别代表基站在车辆坐标系下的横坐标和纵坐标。
进一步地,激光定位模块包括激光雷达,步骤S4(即激光定位步骤)具体可以包括:
步骤S41、利用激光雷达采集行驶车道的路沿线的信息,获取激光雷达与路沿线之间的第一距离。
步骤S42、根据激光雷达与待定位车辆之间的位置关系和第一距离dis’,计算待定位车辆中心与路沿线之间的第二距离。
进一步地,激光定位步骤还可以包括:根据激光定位模块获得待定位车辆的航向角,其中,航向角为待定位车辆的正方向(即车头方向)与全局坐标系X坐标轴正方向的夹角。该航向角的获取方法具体如下:
利用激光雷达采集行驶车道的路沿线的信息,获取激光雷达与路沿线之间的夹角;根据夹角和激光雷达与待定位车辆之间的位置关系,计算待定位车辆的航向角。
具体地,激光雷达可以固定设置在待定位车辆上,向其四周发射激光信号,激光信号遇到障碍物后会反射回来,并被安装在待定位车辆上的激光定位引擎接收,形成点云数据。激光定位引擎进而对点云数据进行分割处理,因为行驶车道地面(即路面)为平面或弧度极小的曲面,而行驶车道的路沿线一般有路沿石、隔离网、绿化带、下水道等,其会凸出地面或凹于地面,因此路沿线与地面相比对,其具有曲率变化明显的特征,基于此,可以对点云数据进行分割以获得路面点云和路沿线点云。而后激光定位引擎继续根据提取出的路沿线点云,进行数据拟合,从而获得路沿线的曲线方程,并获得激光雷达相对于路沿线的垂直距离,即第一距离dis’和激光雷达与路沿线之间的夹角。
因激光雷达固定安装于待定位车辆上,即激光雷达相对于待定位车辆的位置是已知的,所以激光雷达与待定位车辆之间的位置关系(包括激光雷达与待定位车辆中心两者之间的距离和激光雷达与车辆正方向的角度关系)均可以通过测量获得,继而再根据步骤S42中求得的第一距离dis’得到待定位车辆中心相对于路沿线的垂直距离(即第二距离)dis和车辆正方向与路沿线之间的夹角,再利用路沿线与全局坐标系X轴之间的位置关系,可以进一步获得待定位车辆正方向与全局坐标系下X轴正方向的夹角,即待定位车辆的航向角。
步骤S43、根据路沿线在全局坐标系中的曲线方程和第二距离,确定第二函数式。
进一步地,在步骤S43之前,激光定位步骤还包括:
步骤S42-1、利用全站仪获取待定位区域中的路沿线在全局坐标系中的位置信息,根据位置信息构建路沿线在全局坐标系中的曲线方程。具体地,路沿线在全局坐标系中的曲线方程可以表示为Ax+By+C=0。
进一步地,因为待定位车辆行驶过程中,其行驶证方向与该待定位区域中的路沿线可以看做近似平行,因此可以根据待定位车辆中心相对于路沿线的垂直距离(即第二距离dis)和步骤S42-1中求得的路沿线的曲线方程中的参数A、B、C构建待定位车辆中心在全局坐标系中的坐标所满足的第二函数,其可以表示为:
其中,A、B、C为全局坐标系下路沿线曲线方程的参数,dis为车辆到路沿线的距离,x、y分别代表待定位车辆中心在全局坐标系中的横坐标和纵坐标。
进一步地,步骤S5(即处理步骤)可以具体包括:
步骤S51、根据第一函数式和第二函数式构建联立方程组。
具体地,该方程组为
步骤S52、求解上述方程组,并根据预先存储的先验坐标确定待定位车辆中心在全局坐标系中的坐标。
具体地,该方程组(4)的解有两组,但是因为待定位车辆的行驶过程是连续的,因此可以根据待定位车辆中心上一时刻在全局坐标系中的坐标值,剔除其中一组不符合实际情况的解,从而确定此次待定位车辆中心在全局坐标系中的唯一坐标(x,y)。
进一步地,在步骤S5之后,还包括:
步骤S6、存储步骤,存储处理步骤中确定的坐标。以便于在下次对待定位车辆进行坐标计算时先验坐标信息进行检验。可选地,还可以存储激光定位步骤中获得的待定位车辆的航向角。
本发明提供的定位方法,基于超宽带无线定位数据和激光定位数据进行融合计算,即利用基站以固定间隔广播基站信号,多个车载标签接收该基站信号,并结合激光雷达的激光定位信息,在只设置一个基站的基础上,将基站定位信息与激光雷达定位信息相结合,最终实现待定位车辆精确位置的判定,具有实时定位、定位精度高和通信架构简单的优势。由于只设置了一个基站,因此无需安装过多的固定支架等设备,使得施工量得以降低,安装成本也得以减少。
相应地,本发明还提供了一种定位系统,用于车辆定位,包括UWB定位模块1、激光定位模块2和处理模块3。其中UWB定位模块1,用于对待定位车辆进行定位,分别获得其和待定位车辆中心在车辆坐标系中的第一位置关系以及在全局坐标系中的第二位置关系,并根据第一位置关系和第二位置关系获得待定位车辆中心在全局坐标系中的坐标所满足的第一函数式;激光定位模块2,用于对待定位车辆进行定位,获得待定位车辆中心在全局坐标系中的坐标所满足的第二函数式和待定位车辆的航向角,其中,航向角为待定位车辆的正方向与全局坐标系X坐标轴正方向的夹角;处理模块3,用于接收第一函数式、第二函数式和航向角,并根据第一函数式和第二函数式确定待定位车辆中心在全局坐标系中的坐标。
进一步地,UWB模块1可以包括以固定间隔发射基站信号的基站13、分别与基站13通讯连接的定位标签12和无线定位引擎11。
具体地,定位标签12可以设置于待定位车辆上,用于接收基站13发射的基站13信号;无线定位引擎固定安装于待定位车辆上,用于根据各定位标签12接收到基站13信号时所对应的时间戳和各定位标签12在车辆坐标系中的坐标建立TDOA方程组,并求解TDOA方程组以获得基站13在车辆坐标系中的第一基站13坐标;根据第一基站坐标,获得在车辆坐标系中,基站与定位车辆中心之间的第一基站距离;以及根据第二基站坐标,获得在全局坐标系中,基站与待定位车辆中心的第二基站距离,并根据第一基站距离和第二基站距离建立第一函数式,其中,第二基站坐标为基站在全局坐标系中的坐标。
具体地,在本实施例中,基站13的数量为1个,固定设置在待定位区域中;在其他实施例中,还可以将基站13的数量设置为2个或者更多。定位标签12的数量可以为4个,分别固定安装于待定位车辆的四角,并且在同步器的控制下,在同意时钟基准下接收基站13信号。通过四个定位标签12接收到基站13信号的时间差,建构到达时间差方程组,从而基站13在车辆坐标系中的坐标。
进一步地,激光定位模块2可以包括激光雷达22和激光定位引擎21。其中,激光雷达22设置于待定位车辆上,其位置固定,用于采集行驶车道的路沿线的信息;激光定位引擎21,与激光雷达22通讯连接,用于根据路沿线的信息获取激光雷达22与路沿线之间的第一距离和夹角,并根据激光雷达22与待定位车辆之间的位置关系、第一距离以及夹角,计算待定位车辆中心与路沿线之间的第二距离和待定位车辆的航向角;以及,根据路沿线在全局坐标系中的曲线方程和第二距离,确定第二函数式;其中,航向角为待定位车辆的行驶方向与全局坐标系X轴正方向之间的夹角。
进一步地,该定位系统还可以包括存储模块4,用于存储待定位车辆的航向角和待定位车辆中心在全局坐标系中的坐标。具体地,存储模块4与处理模块3可以集成为工控机,进行数据的计算和存储。
本发明提供的定位系统,利用UWB定位模块1和激光定位模块2融合定位,即利用基站13以固定间隔广播基站13信号,多个车载标签接收该基站13信号,并结合激光雷达22的激光定位信息,最终实现待定位车辆精确位置的判定,具有实时定位、定位精度高和通信架构简单的优势。
虽然通过参照本发明的某些优选实施方式,已经对本发明进行了图示和描述,但本领域的普通技术人员应该明白,以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。本领域技术人员可以在形式上和细节上对其作各种改变,包括做出若干简单推演或替换,而不偏离本发明的精神和范围。
Claims (19)
1.一种定位方法,用于车辆定位,其特征在于,包括:
第一获取步骤:建立以待定位车辆中心为原点的车辆坐标系,获得UWB定位模块和所述待定位车辆中心在所述车辆坐标系中的第一位置关系;
第二获取步骤:建立待定位车辆所在地区的全局坐标系,获得所述待定位车辆中心和所述UWB定位模块在所述全局坐标系中的第二位置关系;
UWB定位步骤:根据所述第一位置关系和所述第二位置关系获得所述待定位车辆中心在所述全局坐标系中的坐标所满足的第一函数式;
激光定位步骤:利用激光定位模块获得所述待定位车辆中心在所述全局坐标系中的坐标所满足的第二函数式;
处理步骤:根据所述第一函数式和所述第二函数式获得所述待定位车辆中心在所述全局坐标系中的坐标。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述激光定位步骤还包括:根据所述激光定位模块获得所述待定位车辆的航向角,其中,所述航向角为所述待定位车辆的正方向与所述全局坐标系X坐标轴正方向的夹角。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述UWB定位模块包括多个定位标签和基站,所述第一获取步骤包括:
在所述待定位车辆上固定所述多个定位标签;
建立以所述待定位车辆中心为原点的车辆坐标系,分别获取各所述定位标签在所述车辆坐标系中的坐标;
根据所述定位标签接收到基站信号时所对应的时间戳和各所述定位标签在所述车辆坐标系中的坐标建立TDOA方程组;
求解所述TDOA方程组,获得所述基站在所述车辆坐标系中的第一基站坐标;
根据所述第一基站坐标,获得在所述车辆坐标系中,所述基站与所述待定位车辆中心之间的第一基站距离。
4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述基站的数量为1个,所述TDOA方程组为
其中,(xi,yi,zi)代表第i个定位标签在所述车辆坐标系下的坐标,ti代表第i个定位标签接收到所述基站信号时的时间戳,i=1,2,3,4;(xv,yv,zv)代表所述第一基站坐标,C代表所述基站信号的传播速度。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述UWB定位模块包括基站,所述第二获取步骤包括:
建立所述待定位车辆所在地区的全局坐标系,获取所述基站在所述全局坐标系中的第二基站坐标;
根据所述第二基站坐标,获得在所述全局坐标系中,所述基站与所述待定位车辆中心的第二基站距离。
6.如权利要求3或5所述的方法,其特征在于,所述第一函数式为
其中,x,y分别代表所述待定位车辆中心在所述全局坐标系下的横坐标和纵坐标,xbs,ybs分别代表所述基站在所述全局坐标系中的横坐标和纵坐标,xv,yv分别代表所述基站在所述车辆坐标系下的横坐标和纵坐标。
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述激光定位模块包括激光雷达,所述激光定位步骤包括:
利用所述激光雷达采集行驶车道的路沿线的信息,获取所述激光雷达与所述路沿线之间的第一距离;
根据所述激光雷达与待定位车辆之间的位置关系和所述第一距离,计算所述待定位车辆中心与所述路沿线之间的第二距离;
根据所述路沿线在所述全局坐标系中的曲线方程和所述第二距离,确定所述第二函数式。
8.如权利要求7所述的方法,其特征在于,所述第二函数式为
其中,A、B、C分别为所述路沿线在所述全局坐标系中的曲线方程的参数,dis代表所述第二距离,x、y分别代表所述待定位车辆中心在所述全局坐标系中的横坐标和纵坐标。
9.如权利要求7所述的方法,其特征在于,在所述激光定位步骤中,在所述根据所述路沿线在所述全局坐标系中的曲线方程和所述第二距离,确定所述第二函数式之前,还包括:
利用全站仪获取所述路沿线在所述全局坐标系中的位置信息,根据所述位置信息构建所述路沿线在所述全局坐标系中的曲线方程。
10.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述激光定位模块包括激光雷达,所述根据所述激光定位模块获得所述待定位车辆的航向角的方法包括:
利用所述激光雷达采集行驶车道的路沿线的信息,获取所述激光雷达与所述路沿线之间的夹角;
根据所述夹角和所述激光雷达与所述待定位车辆之间的位置关系,计算所述待定位车辆的航向角。
11.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述处理步骤包括:
根据所述第一函数式和所述第二函数式构建联立方程组;
求解上述方程组,并根据预先存储的先验坐标确定所述待定位车辆中心在所述全局坐标系中的坐标。
12.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述处理步骤之后,还包括:
存储步骤,存储所述处理步骤中获得的所述坐标。
13.一种定位系统,用于车辆定位,其特征在于,包括:
UWB定位模块,用于对待定位车辆进行定位,分别获得其和待定位车辆中心在车辆坐标系中的第一位置关系以及在全局坐标系中的第二位置关系,并根据所述第一位置关系和所述第二位置关系获得所述待定位车辆中心在所述全局坐标系中的坐标所满足的第一函数式;
激光定位模块,用于对所述待定位车辆进行定位,获得所述待定位车辆中心在所述全局坐标系中的坐标所满足的第二函数式;
处理模块,用于根据所述第一函数式和所述第二函数式确定所述待定位车辆中心在所述全局坐标系中的坐标。
14.如权利要求13所述的系统,其特征在于,所述激光定位模块还用于获得所述待定位车辆的航向角,其中,所述航向角为所述待定位车辆的正方向与所述全局坐标系X坐标轴正方向的夹角。
15.如权利要求13所述的系统,其特征在于,所述UWB定位模块包括:
基站,以固定间隔发射基站信号;
定位标签,设置于所述待定位车辆上,用于接收所述基站信号;
无线定位引擎,用于根据各所述定位标签接收到所述基站信号时所对应的时间戳和各所述定位标签在车辆坐标系中的坐标建立TDOA方程组,并求解所述TDOA方程组以获得所述基站在所述车辆坐标系中的第一基站坐标,根据所述第一基站坐标,获得在所述车辆坐标系中,所述基站与所述待定位车辆中心之间的第一基站距离;以及根据第二基站坐标,获得在所述全局坐标系中,所述基站与所述待定位车辆中心的第二基站距离,并根据所述第一基站距离和所述第二基站距离建立所述第一函数式,其中,所述第二基站坐标为所述基站在所述全局坐标系中的坐标。
16.如权利要求15所述的系统,其特征在于,所述定位标签为4个,分别设置于所述车辆的四角;所述基站数量为1个。
17.如权利要求13所述的系统,其特征在于,所述激光定位模块包括:
激光雷达,设置于所述待定位车辆上,用于采集行驶车道的路沿线的信息;
激光定位引擎,与所述激光雷达通讯连接,用于根据所述路沿线的信息获取所述激光雷达与所述路沿线之间的第一距离,并根据所述激光雷达与待定位车辆之间的位置关系和所述第一距离,计算所述待定位车辆中心与所述路沿线之间的第二距离;以及,根据所述路沿线在所述全局坐标系中的曲线方程和所述第二距离,确定所述第二函数式。
18.如权利要求17所述的系统,其特征在于,所述激光定位引擎还用于根据所述路沿线的信息,获取所述激光雷达与所述路沿线之间的夹角,以及,根据所述夹角和所述激光雷达与所述待定位车辆之间的位置关系,计算所述待定位车辆的航向角,其中,所述航向角为所述待定位车辆的正方向与所述全局坐标系X坐标轴正方向的夹角。
19.如权利要求13所述的系统,其特征在于,还包括:
存储模块,用于存储所述待定位车辆中心在所述全局坐标系中的坐标。
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