CN112556720A - 一种车辆惯性导航校准方法、系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车辆惯性导航校准方法，在车辆进入目标区域时，获取车辆的初始地理位置和车辆的惯性导航信息；基于目标区域对应的高精度地图和初始地理位置，计算获得车辆的基准位置；基于基准位置确定车辆的待定位区域；基于高精度地图对待定位区域进行目标识别，获得车辆可行驶区域；根据车辆的基本信息、车辆可行驶区域和惯性导航信息，确定车辆的实际位置分布区域。本发明是基于高精度地图的车用惯性导航校准，可以在装有惯性导航的车辆上不增加高成本摄像头传感器设备的条件下，实现辅助准确定位，降低了准确定位的成本。

Description

一种车辆惯性导航校准方法、系统及车辆

技术领域

本发明涉及导航技术领域，特别是涉及一种车辆惯性导航校准方法、系统及车辆。

背景技术

目前汽车的实时定位主要是基于GPS等卫星定位系统，在无卫星信号区域使用惯性导航组件实现惯性导航定位。由于城市中复杂商圈及交通枢纽等实际情况，同时地下停车库及隧道等卫星定位的盲区日渐增多和复杂化，车辆对惯性导航系统的需求越来越强。而惯性导航系统本身也存在其固有的问题，即随着导航距离的增加，其定位偏差急速变大，无法满足复杂行车路线的定位需求。

虽然目前也有针对车辆智能驾驶功能方面的研究，会为车辆匹配车载摄像头或毫米波雷达等智能检测设备，通过识别道路环境以匹配确认准确的地理位置，辅助增加车辆的定位精度，这就要求车辆上配置高精度的传感器，使得增加车辆改制的成本，不适用于已销售或开发中的传统配置的车辆。

发明内容

针对于上述问题，本发明提供一种车辆惯性导航校准方法、系统及车辆，在不增加车辆改制成本的前提下，实现了导航准确定位的目的。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种车辆惯性导航校准方法，该方法包括：

在车辆进入目标区域时，获取车辆的初始地理位置和车辆的惯性导航信息；

基于所述目标区域对应的高精度地图和所述初始地理位置，计算获得所述车辆的基准位置；

基于所述基准位置确定所述车辆的待定位区域；

基于所述高精度地图对所述待定位区域进行目标识别，获得车辆可行驶区域；

根据所述车辆的基本信息、所述车辆可行驶区域和所述惯性导航信息，确定所述车辆的实际位置分布区域。

可选地，所述基于所述目标区域对应的高精度地图和所述初始地理位置，计算获得所述车辆的基准位置，包括：

确定所述车辆与目标建筑物的第一距离信息；

根据与所述目标区域对应的高精度地图中的建筑物信息和所述初始地理位置，计算获得车辆与目标建筑物的第二距离信息；

将所述第一距离信息与所述第二距离信息进行匹配处理，获得所述车辆的基准位置。

可选地，所述基于所述高精度地图对所述待定位区域进行目标识别，获得车辆可行驶区域，包括：

依据所述待定位区域的高精度地图，获得所述待定位区域的第一目标信息；

根据所述高精度地图，识别所述第一目标信息中的第二目标信息，并依据所述第二目标信息，确定所述车辆的可行驶区域。

可选地，所述根据所述车辆的基本信息、所述车辆可行驶区域和所述车辆的惯性导航信息，确定所述车辆的实际位置分布区域，包括：

获取车辆的基本信息，所述基本信息包括车辆的尺寸信息和车辆的导航系统在车辆上的布置位置信息；

获取车辆的惯性导航信息，所述车辆的惯性导航信息包括惯性导航系统输出的位置、速度和偏航角信息中的一种或多种；

根据所述基本信息和所述惯性导航信息，在所述车辆可行驶区域中确定车辆的实际位置分布区域。

可选地，所述第一目标信息包括行驶车道信息、车道边缘信息和边缘建筑物信息；

其中，所述第二目标信息表征车道的特征信息。

一种车辆惯性导航校准系统，该系统包括：

获取单元，用于在车辆进入目标区域时，获取车辆的初始地理位置和车辆的惯性导航信息；

计算单元，用于基于所述目标区域对应的高精度地图和所述初始地理位置，计算获得所述车辆的基准位置；

第一确定单元，用于基于所述基准位置确定所述车辆的待定位区域；

识别单元，用于基于所述高精度地图对所述待定位区域进行目标识别，获得车辆可行驶区域；

第二确定单元，用于根据所述车辆的基本信息、所述车辆可行驶区域和所述惯性导航信息，确定所述车辆的实际位置分布区域。

可选地，所述计算单元包括：

第一确定子单元，用于确定所述车辆与目标建筑物的第一距离信息；

第一计算子单元，用于根据与所述目标区域对应的高精度地图中的建筑物信息和所述初始地理位置，计算获得车辆与目标建筑物的第二距离信息；

匹配子单元，用于将所述第一距离信息与所述第二距离信息进行匹配处理，获得所述车辆的基准位置。

可选地，所述识别单元包括：

第一获取子单元，用于依据所述待定位区域的高精度地图，获得所述待定位区域的第一目标信息；

识别子单元，用于根据所述高精度地图，识别所述第一目标信息中的第二目标信息，并依据所述第二目标信息，确定所述车辆的可行驶区域。

可选地，所述第二确定单元包括：

第二获取子单元，用于获取车辆的基本信息，所述基本信息包括车辆的尺寸信息和车辆的导航系统在车辆上的布置位置信息；

第三获取子单元，获取车辆的惯性导航信息，所述车辆的惯性导航信息包括惯性导航系统输出的位置、速度和偏航角信息中的一种或多种；

第二确定子单元，用于根据所述基本信息和所述惯性导航信息，在所述车辆可行驶区域中确定车辆的实际位置分布区域。

一种车辆，所述车辆包括：

惯性导航系统和如上述任意一项所述的车辆惯性导航校准系统。

相较于现有技术，本发明提供了一种车辆惯性导航校准方法、系统及车辆，在车辆进入目标区域时，获取车辆的初始地理位置和车辆的惯性导航信息；基于目标区域对应的高精度地图和初始地理位置，计算获得车辆的基准位置；基于基准位置确定车辆的待定位区域；基于高精度地图对待定位区域进行目标识别，获得车辆可行驶区域；根据车辆的基本信息、车辆可行驶区域和惯性导航信息，确定车辆的实际位置分布区域。本发明是基于高精度地图的车用惯性导航校准，可以在装有惯性导航的车辆上不增加高成本摄像头传感器设备的条件下，实现辅助准确定位，降低了准确定位的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种车辆惯性导航校准方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种应用场景示意图；

图3为本发明实施例提供的一种距离指示示意图；

图4为本发明实施例提供的一种校准示意图；

图5为本发明实施例提供的一种车辆惯性导航校准系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有设定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。

在本发明实施例中提供了一种车辆惯性导航校准方法，参见图1，该方法可以包括以下步骤：

S101、在车辆进入目标区域时，获取车辆的初始地理位置和车辆的惯性导航信息。

该方法是对车辆的惯性导航进行校准，该惯性导航系统(INS，以下简称惯导)是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。其工作环境不仅包括空中、地面，还可以在水下。惯导的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。其中，所述目标区域表征无卫星定位的区域，如地下停车库或者隧道等。在车辆进入目标区域时，可以通过GPS或BDS等卫星定位系统确认入口处的车辆地理位置，作为车辆的初始地理位置。

车辆的惯性导航信息来源于车辆的惯性导航，主要包括惯性导航系统输出的位置、速度和偏航角等信息中的一种或多种。

S102、基于目标区域对应的高精度地图和初始地理位置，计算获得车辆的基准位置。

该高精度地图为预先存储的并且与当前应用时间和区域相匹配的地图，即可以理解为该地图能够表征该区域的准确特征信息。对应的，该步骤S102可以包括如下步骤：

S1021、确定所述车辆与目标建筑物的第一距离信息。

目标建筑物是表征与车辆存在一定距离的建筑物，如车辆的周边建筑物，该第一距离信息可以为车辆与目标建筑物的相对距离，也可以包括相对距离和方位信息。

S1022、根据与所述目标区域对应的高精度地图中的建筑物信息和所述初始地理位置，计算获得车辆与目标建筑物的第二距离信息。

由于该高精度地图中记载了建筑物的基本信息，可以将车辆的初始地理位置与该目标区域的高精度地图相匹配，并根据该高精度地图中的建筑物信息，计算车辆与周边建筑物的第二距离信息，其中第二距离信息表征二者的相对距离和方位信息。

S1023、将所述第一距离信息与所述第二距离信息进行匹配处理，获得所述车辆的基准位置。

第一距离信息表征了车辆与周边建筑物的实际距离信息，第二距离信息表征了车辆与周边建筑物的计算距离信息，将第一距离信息与第二距离信息进行匹配处理，即利用第一距离信息和第二距离信息来修正车辆的初始地理位置的偏差，若无偏差，则第一距离信息与第二距离信息相匹配，实现了精确定位车辆的基准位置。

S103、基于基准位置确定车辆的待定位区域。

该待定位区域指需要定位服务的区域，可以通过该基准位置来确定。

S104、基于高精度地图对待定位区域进行目标识别，获得车辆可行驶区域。

其中，目标为该待定位区域的车道、车道周边信息和车道内信息，根据对这些信息的识别来确定车辆可行驶区域。

具体的，该步骤S104可以包括以下步骤：

S1041、依据所述待定位区域的高精度地图，获得所述待定位区域的第一目标信息；

S1042、根据所述高精度地图，识别所述第一目标信息中的第二目标信息，并依据所述第二目标信息，确定所述车辆的可行驶区域。

其中，所述第一目标信息包括行驶车道信息、车道边缘信息和边缘建筑物信息；所述第二目标信息表征车道的特征信息。即根据高精度地图，识别行驶车道及车道边缘、建筑物等；根据高精度地图中的车道信息(该车道信息可以包括直道、弯道、坡度、单行道、隔离道路等)区分车辆的可行驶区域。

S105、根据车辆的基本信息、车辆可行驶区域和惯性导航信息，确定车辆的实际位置分布区域。

获取车辆的基本信息，所述基本信息包括车辆的尺寸信息和车辆的导航系统在车辆上的布置位置信息；然后，根据所述基本信息和惯性导航信息，在所述车辆可行驶区域中确定车辆的实际位置分布区域。

本发明提供了一种车辆惯性导航校准方法，在车辆进入目标区域时，获取车辆的初始地理位置和车辆的惯性导航信息；基于目标区域对应的高精度地图和初始地理位置，计算获得车辆的基准位置；基于基准位置确定车辆的待定位区域；基于高精度地图对待定位区域进行目标识别，获得车辆可行驶区域；根据车辆的基本信息、车辆可行驶区域和惯性导航信息，确定车辆的实际位置分布区域。本发明是基于高精度地图的车用惯性导航校准，可以在装有惯性导航的车辆上不增加高成本摄像头传感器设备的条件下，实现辅助准确定位，降低了准确定位的成本。

参见图2，为本发明实施例提供的一种应用场景示意图，在图2中，有对向两个行车道，车辆在右侧车道向图中箭头方向行驶，以相邻的两次采样距离为半径画圆，得出右侧半圆区域1，该区域为在该时间跨度内，车辆可能的位置区域；根据高精度地图可知，在图其中，仅虚线框为右侧行驶车道，将该区域标注为区域2，则区域2为车辆该时间跨度的可能位置区域范围；对于确定车型，当惯性导航系统在整车上的位置已知，车辆尺寸已知，则考虑以上信息，且车辆本体不能超过区域2，以此，可以得到区域3，该区域为车辆中心位置的分布区域，其中，车辆中心位置是指车辆惯性导航系统在整车上的位置。

参见图3和图4，图3为本发明实施例提供的一种距离指示示意图，图4为本发明实施例提供的一种校准示意图。

通过惯性导航系统获取车辆的位置变化：位置、速度、偏航角等信息，以此识别车辆位置分布区域及指示位置，其中，指示位置为惯性导航系统初识的定位位置，尚未经过该方法校准的位置。

通过车辆自身的雷达系统识别车辆与周边建筑物的相对距离，如图3中所示的L1和L2。根据L1和L2及高精度地图的实际区域的建筑物特征，校核惯性导航的指示位置，修正车辆中心位置。

如图4所示，惯性导航系统数据显示车辆位置为a点，经过高精度地图系统的行驶区域核算车辆位置为b点；考虑车辆与周边建筑物的相对关系，校正车辆中心位置至c点。

在本发明的另一实施例中还提供了一种车辆惯性导航校准系统，参见图5，该系统包括：

获取单元10，用于在车辆进入目标区域时，获取车辆的初始地理位置和车辆的惯性导航信息；

计算单元20，用于基于所述目标区域对应的高精度地图和所述初始地理位置，计算获得所述车辆的基准位置；

第一确定单元30，用于基于所述基准位置确定所述车辆的待定位区域；

识别单元40，用于基于所述高精度地图对所述待定位区域进行目标识别，获得车辆可行驶区域；

第二确定单元50，用于根据所述车辆的基本信息、所述车辆可行驶区域和所述惯性导航信息，确定所述车辆的实际位置分布区域。

在上述实施例的基础上，所述计算单元包括：

第一确定子单元，用于确定所述车辆与目标建筑物的第一距离信息；

第一计算子单元，用于根据与所述目标区域对应的高精度地图中的建筑物信息和所述初始地理位置，计算获得车辆与目标建筑物的第二距离信息；

匹配子单元，用于将所述第一距离信息与所述第二距离信息进行匹配处理，获得所述车辆的基准位置。

在上述实施例的基础上，所述识别单元包括：

第一获取子单元，用于依据所述待定位区域的高精度地图，获得所述待定位区域的第一目标信息；

识别子单元，用于根据所述高精度地图，识别所述第一目标信息中的第二目标信息，并依据所述第二目标信息，确定所述车辆的可行驶区域。

在上述实施例的基础上，所述第二确定单元包括：

第二获取子单元，用于获取车辆的基本信息，所述基本信息包括车辆的尺寸信息和车辆的导航系统在车辆上的布置位置信息；

第三获取子单元，获取车辆的惯性导航信息，所述车辆的惯性导航信息包括惯性导航系统输出的位置、速度和偏航角信息中的一种或多种；

第二确定子单元，用于根据所述基本信息和所述惯性导航信息，在所述车辆可行驶区域中确定车辆的实际位置分布区域。

在本发明的另一实施例中还提供了一种车辆，该车辆包括：

惯性导航系统和上述任意一项所述的车辆惯性导航校准系统。

相较于现有技术，本发明提供了一种车辆惯性导航校准系统及车辆，获取单元在车辆进入目标区域时，获取车辆的初始地理位置和车辆的惯性导航信息；计算单元基于目标区域对应的高精度地图和初始地理位置，计算获得车辆的基准位置；第一确定单元基于基准位置确定车辆的待定位区域；识别单元基于高精度地图对待定位区域进行目标识别，获得车辆可行驶区域；第二确定单元根据车辆的基本信息、车辆可行驶区域和所述惯性导航信息，确定车辆的实际位置分布区域。本发明是基于高精度地图的车用惯性导航校准，可以在装有惯性导航的车辆上不增加高成本摄像头传感器设备的条件下，实现辅助准确定位，降低了准确定位的成本。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种车辆惯性导航校准方法，其特征在于，该方法包括：

在车辆进入目标区域时，获取车辆的初始地理位置和车辆的惯性导航信息；

基于所述目标区域对应的高精度地图和所述初始地理位置，计算获得所述车辆的基准位置；

基于所述基准位置确定所述车辆的待定位区域；

基于所述高精度地图对所述待定位区域进行目标识别，获得车辆可行驶区域；

根据所述车辆的基本信息、所述车辆可行驶区域和所述惯性导航信息，确定所述车辆的实际位置分布区域。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标区域对应的高精度地图和所述初始地理位置，计算获得所述车辆的基准位置，包括：

确定所述车辆与目标建筑物的第一距离信息；

根据与所述目标区域对应的高精度地图中的建筑物信息和所述初始地理位置，计算获得车辆与目标建筑物的第二距离信息；

将所述第一距离信息与所述第二距离信息进行匹配处理，获得所述车辆的基准位置。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述高精度地图对所述待定位区域进行目标识别，获得车辆可行驶区域，包括：

依据所述待定位区域的高精度地图，获得所述待定位区域的第一目标信息；

根据所述高精度地图，识别所述第一目标信息中的第二目标信息，并依据所述第二目标信息，确定所述车辆的可行驶区域。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述车辆的基本信息、所述车辆可行驶区域和所述车辆的惯性导航信息，确定所述车辆的实际位置分布区域，包括：

获取车辆的基本信息，所述基本信息包括车辆的尺寸信息和车辆的导航系统在车辆上的布置位置信息；

获取车辆的惯性导航信息，所述车辆的惯性导航信息包括惯性导航系统输出的位置、速度和偏航角信息中的一种或多种；

所根据所述基本信息和所述惯性导航信息，在所述车辆可行驶区域中确定车辆的实际位置分布区域。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一目标信息包括行驶车道信息、车道边缘信息和边缘建筑物信息；

其中，所述第二目标信息表征车道的特征信息。

6.一种车辆惯性导航校准系统，其特征在于，该系统包括：

获取单元，用于在车辆进入目标区域时，获取车辆的初始地理位置和车辆的惯性导航信息；

计算单元，用于基于所述目标区域对应的高精度地图和所述初始地理位置，计算获得所述车辆的基准位置；

第一确定单元，用于基于所述基准位置确定所述车辆的待定位区域；

识别单元，用于基于所述高精度地图对所述待定位区域进行目标识别，获得车辆可行驶区域；

第二确定单元，用于根据所述车辆的基本信息、所述车辆可行驶区域和所述惯性导航信息，确定所述车辆的实际位置分布区域。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述计算单元包括：

第一确定子单元，用于确定所述车辆与目标建筑物的第一距离信息；

第一计算子单元，用于根据与所述目标区域对应的高精度地图中的建筑物信息和所述初始地理位置，计算获得车辆与目标建筑物的第二距离信息；

匹配子单元，用于将所述第一距离信息与所述第二距离信息进行匹配处理，获得所述车辆的基准位置。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述识别单元包括：

第一获取子单元，用于依据所述待定位区域的高精度地图，获得所述待定位区域的第一目标信息；

识别子单元，用于根据所述高精度地图，识别所述第一目标信息中的第二目标信息，并依据所述第二目标信息，确定所述车辆的可行驶区域。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第二确定单元包括：

第二获取子单元，用于获取车辆的基本信息，所述基本信息包括车辆的尺寸信息和车辆的导航系统在车辆上的布置位置信息；

第三获取子单元，获取车辆的惯性导航信息，所述车辆的惯性导航信息包括惯性导航系统输出的位置、速度和偏航角信息中的一种或多种；

第二确定子单元，用于根据所述基本信息和所述惯性导航信息，在所述车辆可行驶区域中确定车辆的实际位置分布区域。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括：

惯性导航系统和如权利要求6-9中任意一项所述的车辆惯性导航校准系统。

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