CN112687101A - 一种基于电子标签的车道级定位方法及系统 - Google Patents

Abstract

发明提出一种结电子标签、车联网技术实现车辆定位的方法，步骤1：将含有电子标签的反光标示进行编码；步骤2：车辆读取车身周围路面/护栏上的电子标签信息；步骤3：根据标签信息结合传统GPS、高精地图方式，实现容错性更高的车辆定位方式；步骤4:还可以依据标签中的属性信息识别多种路面场景，提高驾驶安全性和便捷性。该方法可以根据当前车辆周围道路上的电子标签确定车辆所在道路及车道中的位置，目的是实现车道级别的定位并可实现车辆行驶在部分特殊场景时的识别与提示。

Description

一种基于电子标签的车道级定位方法及系统

技术领域

本发明属于电子标签定位领域，尤其涉及一种基于电子标签的车道级定位方法及系统。

背景技术

电子标签是RFID技术的载体，RFID是Radio Frequency Identification的电子标签缩写，术语为射频识别。最基本的电子标签系统由三部分组成：标签(Tag)：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，高容量电子标签有用户可写入的存储空间，附着在物体上标识目标对象；阅读器(Reader)：读取(有时还可以写入)标签信息的设备，可设计为手持式或固定式；天线(Antenna)：在标签和读取器间传递射频信号。

特点：读写速度：与条码相比，无须直线对准扫描，读写速度更快，可多目标识别、运动识别。使用方便：体积小，容易封装，可以嵌入产品内。安全：专用芯片、序列号唯一、很难复制。耐用：无机械故障、寿命长、抗恶劣环境。节能：通过采用被动式感应技术的标签，其本身不需电源供电。

V2X：意为vehicle to everything，即车对外界的信息交换，是一系列车载通讯技术的总称。V2X包含汽车对汽车(V2V)、汽车对路侧设备(V2R)、汽车对基础设施(V2I)、汽车对行人(V2P)、汽车对机车(V2M)及汽车对公交车(V2T)等六大类。

目前车辆定位主要依据GPS信号，由于民用GPS提供的精度，很难实现车道级别的定位要求，所以在精确定位方面现有手段主要依靠高精地图。高精地图技术方式存在以下一些缺陷：地图的制作通常需要使用lidar、摄像头、gnss、imu等传感器对环境进行感知与记录。当原始数据采集完成后还需要经过点云地图制作、地图标注、地图保存等步骤。由此带来问题1.存在非常大量的数据需要处理，就需要非常强大的算力或非常长的计算时间；2.占用巨大的存储空间；3.需要非常专业的操作员，对数据进行标注、合成等处理；4.地图更新的实时性较差；5.使用时对于车端的存储、计算和通讯等能力要求较高。

另一方面，V2X在汽车领域刚刚起步，还没有得到大范围的应用，尤其是车辆与非车辆实体间的通讯。而且电子标签应用于V2X领域更是少之又少。将这两者结合可以解决高精地图的不足之处。

发明内容

发明目的：本专利针对上述问题，提出了一种基于电子标签的车道级定位系统。对车道进行感知，让车辆了解所在车道及周边情况，如当前行驶在第几个车道上、是否行驶在非机动车道上、前方分叉等情况；实现车道级别的导航的另一种方式，区别于高精地图；对于现有道路及相关设施、车辆进行简单改装即可具备该能力。

技术方案：本发明提出一种基于电子标签的车道级定位方法，该方法包括以下步骤：

(1)通过车辆上的RFID读写装置读取安装在道路标线或护栏上的电子标签信息，

(2)依据道路编码-道路属性标识-车道线序号-里程编码格式对电子标签信息解码；

(3)根据解码后的电子标签信息对车辆进行车道级定位。

进一步，所述信息格式代表的含义为：

道路编码：用于区分道路类型、道路所处位置、道路名称；

道路属性标识：非机动车道、应急车道、隔离护栏、双黄线、公交车道、直行车道、左转/右转/掉头车道、车道分叉口/汇合口/匝道口/转盘口；

车道线序号：表示标签所在的车道线具体位置；

里程编码：表示此标签在行驶方向上对应的公里数。

进一步，车道级定位如下：

(2.1)车辆依据车速设定读取设备每间隔n秒进行一次信息读取；

(2.2)将读取到的信息输入解码模块进行解码；

(2.3)将解码后的信息输入计算模块；

(2.4)计算模块根据输入的标签信息和GPS/地图信息进行车辆定位。

进一步，步骤(2.4)的具体方法如下：

(3.1)如果电子标签和GPS信息都有效时，则比较二者信息，如果判断二者识别出的道路相邻，相接或隧道、辅路、高架场景，则以电子标签定位为准，其它场景以GPS定位为准；

(3.2)如果电子标签损坏，则根据GPS信息进行定位，并将位置显示在地图上；如果GPS信息无效，则以电子标签进行定位。

进一步，电子标签进行定位，方法如下：

(4.1)读取标签信息获取：道路编号-道路属性标识-车道线序号-里程编码；

(4.2)使用道路编号信息在地图上找到该条道路；

(4.3)使用里程编码，找到该条道路上对应里程的位置；

(4.4)使用车辆两侧车道线序号，定位到该条路上的某条车道；

(4.5)通过道路、里程、车道三个信息在地图上定位到准确的位置。

本发明还提出一种基于电子标签的车道级定位系统，该系统包括以下模块：

数据读取模块：通过车辆上的RFID读写装置读取安装在道路标线或护栏上的电子标签信息，

解码模块：依据道路编码-道路属性标识-车道线序号-里程编码格式对电子标签信息解码；

定位模块：根据解码后的电子标签信息对车辆进行车道级定位。

进一步的，所述道路编码格式代表的含义为：

道路编码：用于区分道路类型、道路所处位置、道路名称；

道路属性标识：非机动车道、应急车道、隔离护栏、双黄线、公交车道、直行车道、左转/右转/掉头车道、车道分叉口/汇合口/匝道口/转盘口；

车道线序号：表示标签所在的车道线具体位置；

里程编码：表示此标签在行驶方向上对应的公里数。

进一步的，定位模块的功能如下：

(2.1)车辆依据车速设定读取设备每间隔n秒进行一次信息读取；

(2.2)将读取到的信息输入解码模块进行解码；

(2.3)将解码后的信息输入计算模块；

(2.4)计算模块根据输入的标签信息和GPS/地图信息进行车辆定位。

进一步的，计算模块根据输入的标签信息和GPS/地图信息进行车辆定位，功能如下：

(3.1)如果电子标签和GPS信息都有效时，则比较二者信息，如果判断二者识别出的道路相邻，相接或隧道、辅路、高架场景，则以电子标签定位为准，其它场景以GPS定位为准；

(3.2)如果电子标签损坏，则根据GPS信息进行定位，并将位置显示在地图上；如果GPS信息无效，则以电子标签信息进行定位。

进一步的，电子标签进行定位，方法如下：

(4.1)读取标签信息获取：道路编号-道路属性标识-车道线序号-里程编码；

(4.2)使用道路编号信息在地图上找到该条道路；

(4.3)使用里程编码，找到该条道路上对应里程的位置；

(4.4)使用车辆两侧车道线序号，定位到该条路上的某条车道；

(4.5)通过道路、里程、车道三个信息在地图上定位到准确的位置。

有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益技术效果：

1.提高车辆的定位精度；

2.一次性投放电子标签，物料成本相比传统反光标示成本增长有限；

3.维护成本较低，被动式标签不需供电，可在多种天气条件下使用，相比高精地图不需大量的数据处理及存储；

4.现有车辆稍加改装即可实现相关功能，兼容性较高。

附图说明

图1：路面反光道钉示例；

图2：护栏反光标示示例；

图3：系统示意图。

具体实施方式

1.将电子标签安装在路面反光钉及护栏反光标识内；

1.1使用工具将被动式电子标签安装在反光标示结构内部；或在生产反光标示时内置被动式电子标签。

2.使用RFID读写装置对安装有电子标签的反光标示依据规则进行编码，格式：道路编号-道路属性标示-车道线序号-里程编码；

2.1使用RFID读写装置进行对标签进行写入，写入规则依据2.2编码规则；

2.2编码规则：

2.2.1道路编码：用于区分道路类型、道路所处位置、道路名称，如高速公路G25南京段长深高速，四级公路南京市栖霞区杨家边路；

2.2.2道路属性标识：标注特殊属性如，非机动车道、应急车道、隔离护栏、双黄线、公交车道、直行车道、左转/右转/掉头车道、车道分叉口/汇合口/匝道口/转盘口等；

2.2.3车道线序号：表示标签所在的车道线具体位置，如双向车道按照由内到外从0开始向两侧按照标线顺序依次排序；单向车道按照行驶方向由左向右依次排序；

2.2.4里程编码：用来表示此标签在行驶方向上对应的公里数。

3.将对应反光钉/反光标示安装在道路标线或护栏上；

4.在车辆上安装被动式RFID读取设备与识别系统；

4.1在车辆两侧分别安装被动式RFID读取设备，可同时读取车身两侧的标签信息，并能过滤车辆自身传感器与其他周边车辆传感器的干扰；

4.2车辆计算模块会依据车速设定，读取设备每间隔n秒进行一次信息读取；

4.3将读取到的信息输入解码模块进行解码；

4.4将解码后的信息输入计算模块；

4.5计算模块对输入的标签信息及GPS/地图信息进行比对，并判断车辆是否有变道等行为。

如图3所示，图中的小圆点表示电子标签。车辆行驶在车道内时至少能读取到车辆左右两侧的车道线，在靠近隔离带时还会读取到隔离带上的标签。每一个标签针都进行了位置编码“2.2.3车道线序号”，当车辆变道时，左右侧标签会发生变化，根据编码即可知道是向哪变道。

5.依据车辆左右两侧读取到的信息得到车辆在道路上的精确位置；

5.1计算模块依据步骤4.5给出最终准确定位。

对比GPS定位信息和高精地图信息。对比的目的在于容错性。如电子标签损坏等情况、或在没有铺设电子标签的道路上时，可以通过GPS和地图信息来定位，总的来说就是传统定位方式+电子标签进行更精准，容错性更高的定位。

通过电子标签进行定位，方法如下：

1.读取标签信息获取：道路编号-道路属性标识-车道线序号-里程编码；

2.使用道路编号信息在地图上找到该条道路；

3.使用里程编码，找到该条道路上对应里程的位置；

4.使用车辆两侧车道线序号，定位到该条路上的某条车道；

5.通过道路、里程、车道三个信息在地图上定位到准确的位置。

既需要传统定位又需要电子标签定位，当两者只有一个可用时就选择可以使用的进行定位；当两者都可用时，会将两者的信息进行比较，比如GPS显示在南京xx路，但是标签显示在南京yy路，这时会增加判断，若两条道路相邻、相接或存在类似隧道、辅路、高架场景，以标签为准，若不是那就以传统GPS定位为准，又或者由于标签损坏、缺失突然读取不到标签信息，会立刻切换使用传统GPS定位信息。

6.在必要时提供更多功能，如岔道变道提示、非机动车道行驶提示、应急车道提示、前方斑马线提示、禁停路段提示、禁止掉头提示、前方收费站提示等。依据步骤4可分辨出多种不同场景并给予相应提示。

Claims (10)

1.一种基于电子标签的车道级定位方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)通过车辆上的RFID读写装置读取安装在道路标线或护栏上的电子标签信息，

(2)依据道路编码-道路属性标识-车道线序号-里程编码格式对电子标签信息解码；

(3)根据解码后的电子标签信息对车辆进行车道级定位。

2.根据权利要求1所述的一种基于电子标签的车道级定位方法，其特征在于，所述信息格式代表的含义为：

道路编码：区分道路类型、道路所处位置、道路名称；

道路属性标识：标记非机动车道、应急车道、隔离护栏、双黄线、公交车道、直行车道、左转/右转/掉头车道、车道分叉口/汇合口/匝道口/转盘口；

车道线序号：表示标签所在的车道线具体位置；

里程编码：表示此标签在行驶方向上对应的公里数。

3.根据权利要求1所述的一种基于电子标签的车道级定位方法，其特征在于，车道级定位如下：

(2.1)车辆依据车速设定读取设备每间隔n秒进行一次信息读取；

(2.2)将读取到的信息输入解码模块进行解码；

(2.3)将解码后的信息输入计算模块；

(2.4)计算模块根据输入的标签信息和GPS/地图信息进行车辆定位。

4.根据权利要求3所述的一种基于电子标签的车道级定位方法，其特征在于，步骤(2.4)的具体方法如下：

(3.1)如果电子标签和GPS信息都有效时，则比较二者信息，如果判断二者识别出的道路相邻、相接或属于隧道、辅路、高架场景，则以电子标签定位为准，其它场景以GPS定位为准；

(3.2)如果电子标签损坏无效，则根据GPS信息进行定位，并将位置显示在地图上；如果GPS信息无效，则以电子标签进行定位。

5.根据权利要求3或4所述的一种基于电子标签的车道级定位方法，其特征在于，电子标签进行定位，方法如下：

(4.1)读取标签信息获取：道路编号-道路属性标识-车道线序号-里程编码；

(4.2)使用道路编号信息在地图上找到该条道路；

(4.3)使用里程编码，找到该条道路上对应里程的位置；

(4.4)使用车辆两侧车道线序号，定位到该条路上的某条车道；

(4.5)通过道路、里程、车道三个信息在地图上定位到准确的位置。

6.一种基于电子标签的车道级定位系统，其特征在于，该系统包括以下模块：

数据读取模块：通过车辆上的RFID读写装置读取安装在道路标线或护栏上的电子标签信息，

解码模块：依据道路编码-特殊标记-车道线序号-里程编码格式对电子标签信息解码；

定位模块：根据解码后的电子标签信息对车辆进行车道级定位。

7.根据权利要求6所述的一种基于电子标签的车道级定位系统，其特征在于，所述道路编码格式代表的含义为：

道路编码：用于区分道路类型、道路所处位置、道路名称；

道路属性标识：标记非机动车道、应急车道、隔离护栏、双黄线、公交车道、直行车道、左转/右转/掉头车道、车道分叉口/汇合口/匝道口/转盘口；

车道线序号：表示标签所在的车道线具体位置；

里程编码：表示此标签在行驶方向上对应的公里数。

8.根据权利要求7所述的一种基于电子标签的车道级定位系统，其特征在于，定位模块的功能如下：

(2.1)车辆依据车速设定读取设备每间隔n秒进行一次信息读取；

(2.2)将读取到的信息输入解码模块进行解码；

(2.3)将解码后的信息输入计算模块；

(2.4)计算模块根据输入的标签信息和GPS/地图信息进行车辆定位。

9.根据权利要求8所述的一种基于电子标签的车道级定位系统，其特征在于，计算模块根据输入的标签信息和GPS/地图信息进行车辆定位，功能如下：

如果电子标签和GPS信息都有效时，则比较二者信息，如果判断二者识别出的道路相邻，相接或隧道、辅路、高架场景，则以电子标签定位为准，其它场景以GPS定位为准；

如果电子标签损坏，则根据GPS信息进行定位，并将位置显示在地图上；如果GPS信息无效，则以电子标签信息进行定位。

10.根据权利要求8或9所述的一种基于电子标签的车道级定位系统，其特征在于，定位模块中的电子标签定位，功能如下：

(4.1)读取标签信息获取：道路编号-道路属性标识-车道线序号-里程编码；

(4.2)使用道路编号信息在地图上找到该条道路；

(4.3)使用里程编码，找到该条道路上对应里程的位置；

(4.4)使用车辆两侧车道线序号，定位到该条路上的某条车道；

(4.5)通过道路、里程、车道三个信息在地图上定位到准确的位置。

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