CN113179480A - 用于定位车辆的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于定位车辆的方法和设备，其能够根据由车辆的传感器（301）生成的并且应用于第一粒子过滤器的数据来估计（302）车辆的第一位置，以针对多个时间[t0‑tn]将导致当前位置ti的最佳估计的传感器数据在历史中存储（303）在存储器中，在时间tn接收（304）车辆在时间t0的经校正GNSS位置，并且通过将第二粒子过滤器FP2应用于接收到的经校正GNSS位置、与时间ti相关联地存储在存储器中的数据以及与时间ti‑1相关联的车辆动态特性，使用第二粒子过滤器FP2来估计（305）在时间ti的经校正车辆位置。

Description

用于定位车辆的方法和设备
技术领域
本发明属于车辆定位领域，并且特别涉及一种用于使用异步校正数据来校正车辆当前位置估计的方法。
现有技术
基于（例如借助于相机、雷达或激光雷达）对车辆相对于其环境的移动的研究的技术是已知的。例如，其是被称为SLAM（同步定位和绘图）的技术问题。这些技术允许以特别精确的方式确定车辆在其环境中的位置。然而，这样的系统具有累积小误差的趋势，这导致定位系统的漂移，使得定位信息在长距离之上不可靠。
为了限制这样的系统的漂移，已知使用来自GNSS（全球导航卫星系统）卫星的定位信息。GNSS能够在绝对参考系中，例如在大地坐标系（诸如WGS84）中，以大约10至15米的精度传递定位信息。将注意的是，通过使用诸如D-GPS（差分全球定位系统）或采用固定站的RTK之类的昂贵系统，可以获得改进的精度。
因此，基于车辆的本体感受传感器来校正定位系统的漂移是可能的。然而，定位精度仍然受到GNSS定位信息缺乏精度的限制。
特别地，当考虑诸如驾驶自主车辆之类的应用时，该精度是不足的。
因此，需要针对允许以低成本和在任何给定时间获得移动车辆的精确位置的解决方案。
发明内容
为此，提供了一种用于定位车辆的方法，包括以下步骤：
-对于多个连续时间[t0-tn]的每个时间ti：
o从至少一个传感器获取车辆的定位数据和动态特性，
o通过将第一粒子过滤器FP1应用于在时间ti获取的数据和与时间ti-1相关联的车辆动态特性来估计在时间ti的车辆位置，
o将所获取数据的子集与所述数据的捕获时间ti相关联地在历史中存储在存储器中，所述数据的子集包括对其权重高于阈值的粒子有贡献的数据，
-在时间tn：
o获得对应于时间T0的经校正定位数据，
o通过将第二粒子过滤器FP2应用于在时间t0存储在存储器中的数据的子集和所获得的经校正定位数据，来估计在时间t0的经校正车辆位置，
-对于在间隔[t1-tn]中存储在存储器中的每个历史数据：
o通过将第二粒子过滤器FP2应用于在时间ti存储在存储器中的数据的子集和与时间ti-1相关联的车辆动态特性，来估计在时间ti的经校正车辆位置。
因此，提议根据从ADAS（高级驾驶员辅助系统）的传感器和从GNSS接收器获得的定位数据以及根据车辆的动态参数来估计车辆位置。这样的传感器在车辆中广泛可用。
凭借第一粒子过滤器，初始对车辆的多个连续位置实行位置估计。
这里将回忆的是，粒子过滤器允许根据当前时间的观察结果（例如由ADAS和GNSS传感器生成的观察结果）和根据先前时间已知的状态（车辆的动态参数，例如VDY参数，VDY代表“车辆动力学”）来估计车辆的当前位置Pc。粒子过滤器被配置为计算表示关于车辆定位的假设的多个粒子，并且鉴于车辆在先前时间的状态来选择最可能的假设。
所述方法值得注意的是，用于生成最可能的假设的数据与它们相关的获取时间相关联地在历史中存储在存储器中。
当在当前时间Tc，车辆接收到与先前时间Tp的车辆位置相关的经校正GNSS定位信息时，使用该历史。该经校正GNSS位置比获得的GNSS位置更精确，并用于估计在先前时间Tp的车辆位置：在时间Tp的车辆的GNSS位置在历史中被修改，并且车辆在时间Tp和当前时间Tc之间的连续位置借助于与第一粒子过滤器分离的第二粒子过滤器被重新估计。以此方式，在时间Tp的经校正车辆位置被传播到在当前时间Tc的车辆位置。
假定仅相关数据被在历史中存储在存储器中，由第二过滤器计算的假设立即更相关。另外，由于新的估计是基于更精确的初始GNSS位置，因此对当前位置的估计也更精确。
然后，该新的经校正当前位置可以用于预测车辆的下一个位置，同时等待新的经校正GNSS位置变得可获得。以此方式，车辆的导航系统持续地具有对其可用的精确位置。
根据一个特定实施例，获得对应于时间T0的经校正定位数据的步骤包括以下步骤：
● 从卫星定位接收器获得对应于时间t0的车辆位置的原始定位数据，
● 向处理服务器传输在时间t0捕获的定位数据，服务器能够校正GNSS数据，
● 从服务器接收与时间t0相关联的经校正定位数据。
因此，车辆将“原始”GNSS数据传输到处理服务器，并且作为回报获得经校正GNSS位置。传送原始数据所花费的时间、处理所花费的时间和传送经校正位置所花费的时间不允许实时使用数据，因为在接收经校正数据时，它不再对应于车辆的当前位置。然而，通过使用该经校正过去位置，所述方法能够重新估计车辆直到当前时间的连续位置，并因此获得改进的当前位置。
使用处理服务器来校正GNSS位置允许利用比位于车载车辆的计算能力更高的计算能力。
根据一个特定实施例，第二粒子过滤器包括低于第一过滤器的粒子数量。
由于仅相关数据（即允许生成有效假设的数据）在历史中存储在存储器中，因此由第二过滤器处理的数据量较小。因此，可能的是，减少由第二过滤器计算的粒子数量，以便减少计算的复杂性、所需的存储器量和功耗，而不影响估计的质量。
根据一个特定实施例，在时间ti存储在存储器中的应用于第二粒子过滤器的数据的子集包括与由第一粒子过滤器针对时间ti+1确定的粒子相关联的数据，所述粒子的重要性权重高于阈值。
重要性权重是与粒子相关联的后验概率。因此，仅对应于已经被分配了高权重的粒子的（相机、雷达、GNSS等）信号被存储在历史中。
这样的措施允许输入到第二粒子过滤器中的数据量减少，并且因此允许对于第二过滤器产生正确估计所需的粒子数量减少。
在一个特定实施例中，第二过滤器FP2包括由第一过滤器FP1针对时间ti计算的至少一个粒子，所述粒子使得其由过滤器FP1计算的权重高于阈值。
以此方式，第二粒子过滤器不需要重新计算所有粒子：由第一过滤器计算和验证的粒子，即例如针对给定时间计算的其权重高于阈值的粒子在针对相同给定时间的粒子计算期间被“导入”到第二过滤器中。另外，第二过滤器FP2需要更少的粒子运行更长的时间（从接收到的经校正数据所对应于的时间到当前时间），因为异常粒子被第一过滤器FP1过滤。
这样的措施允许通过在第二过滤器的估计中重新使用第一过滤器的最佳估计作为假设来进一步减少处理操作的复杂性。
根据一个特定实施例，所述方法另外包括向服务器传输校正数据的步骤，所述校正数据代表在时间t1由传感器估计的车辆定位与针对时间t1由第二过滤器FP2估计的位置之间的差异。
因此，例如，车辆可以将由GNSS接收器（或ADAS相机、雷达等）传递的位置与由第二粒子过滤器估计的当前位置之间观察到的差异传输到服务器。因此，服务器可以建立校正地图，并将该地图传输到在相邻时空中驾驶的其它车辆。因此，车辆可以从服务器获得允许其校正例如由其GNSS接收器传递的位置的数据。
根据另一方面，本发明涉及一种用于定位车辆的设备，包括多个传感器、存储器和处理器，所述处理器由存储在存储器中的指令配置，以实现以下步骤：
-对于多个连续时间[t0-tn]的每个时间ti：
o从至少一个传感器获取车辆的定位数据和动态特性，
o通过将第一粒子过滤器FP1应用于在时间ti获取的数据和与时间ti-1相关联的车辆动态特性来估计在时间ti的车辆位置，
o将所获取数据的子集与所述数据的捕获时间ti相关联地在历史中存储在存储器中，所述数据的子集包括对其权重高于阈值的粒子有贡献的数据，
-在时间tn：
o获得对应于时间T0的经校正定位数据，
o通过将第二粒子过滤器FP2应用于在时间t0存储在存储器中的数据的子集和所获得的经校正定位数据，来估计在时间t0的经校正车辆位置，
-对于在间隔[t1-tn]中存储在存储器中的每个历史数据：
o通过将第二粒子过滤器FP2应用于在时间ti存储在存储器中的数据的子集和与时间ti-1相关联的车辆动态特性，来估计在时间ti的经校正车辆位置。
根据又另一方面，本发明涉及一种包括诸如上面所描述的定位设备的车辆。
最后，本发明涉及一种处理器可读数据介质，其上存储计算机程序，所述计算机程序包括用于执行诸如上面所描述的定位方法的步骤的指令。
例如，数据介质可以是非瞬态数据介质，诸如硬盘、闪速存储器或光盘。
数据介质可以是能够存储指令的任何实体或设备。例如，所述介质可以包括存储部件，诸如ROM、RAM、PROM、EPROM、CD ROM或甚至磁存储部件，例如硬盘。
另外，数据介质可以是可传输介质，诸如电信号或光信号，其可以经由电缆或光缆、经由无线电或经由其它部件传输。
替代地，数据介质可以是程序被并入到其中的集成电路，所述电路能够执行所讨论的方法或用在所讨论的方法的执行中。
各种前面提及的实施例或实施方式特征可以独立地或彼此组合地添加到定位方法的步骤。
设备、车辆和数据介质至少具有与它们所涉及的方法所授予的优点类似的优点。
附图说明
在阅读以下详细描述时以及在分析附图时，本发明的其它特征、细节和优点将变得显而易见，附图中：
[图1]图1示出了能够实现根据一个特定实施例的定位方法的环境，
[图2]图2图示了由第一粒子过滤器估计的车辆位置，
[图3]图3是图示了根据本发明的一个特定实施例的定位方法的主要步骤的流程图，
[图4]图4示出了由第二粒子过滤器估计的经校正车辆位置，以及
[图5]图5示出了能够实现根据一个特定实施例的定位方法的定位设备的架构。
具体实施方式
图1示出了在道路网络101上驾驶的车辆100。车辆配备有包括例如雷达102的ADAS。当然，ADAS可以包括其它传感器，诸如一个或多个相机、激光雷达等。ADAS被配置为分析由传感器获取的信号，并确定车辆相对于初始位置的轨迹。因此，车辆100的雷达102允许确定车辆相对于其环境的相对定位。
车辆100另外包括GNSS接收器，该GNSS接收器能够从卫星103接收原始信号，并根据对这些信号的分析来确定车辆的绝对位置。例如，GNSS接收器允许车辆在大地参考系中以大约十米的误差余裕确定其纬度和其经度。
车辆100还包括通信部件，例如3G、4G或5G蜂窝网络接口104，从而允许其经由蜂窝接入网络106接入通信网络105。特别地，这些通信部件允许车辆与网络105的处理服务器107交换消息。
车辆100最后包括存储器和计算机，例如ECU（电子控制单元），其能够经由各种传感器连接到的通信总线、例如CAN（控制器局域网）总线来获得车辆的操作参数，从而允许确定车辆的状态，诸如例如每个轮的角速度、前轮的定向或者甚至横向和纵向加速度。
车辆100的计算机通过存储在存储器中的计算机程序指令被配置为以规律的间隔（例如每60毫秒）估计车辆位置。
车辆位置借助于第一粒子过滤器FP1来估计，由GNSS接收器获得的位置数据和经由车辆的传感器（ADAS传感器、CAN信号）获得的数据作为输入被传递到所述第一粒子过滤器FP1。
将回忆的是，在给定观察结果的情况下，粒子过滤器试图表示以隐藏状态为条件的概率分布。这样的过滤器采用由位置和权重表征的粒子系统。因此，为了估计在时间T的车辆位置，粒子过滤器计算表示关于车辆位置的假设的粒子。这些假设是根据在时间T-1的车辆状态而生成的。
因此，粒子对应于在给定其在先前时间T-1的状态的情况下在时间T的车辆位置的一个可能改变。当针对时间T的观察结果（例如从车辆的ADAS或GNSS位置的传感器获得的观察结果）可用时，凭借似然函数评估每个粒子与该观察结果的兼容性：然后给每个粒子分配与计算值成比例的权重。然后，在第二次迭代中，粒子取决于其权重被消除或倍增。
对于特定的传感器，似然函数例如是应用于传感器在时间T获取的数据与根据时间T-1的状态针对时间T估计的合成数据之间的误差（即差异）的高斯分布。
图2示出了车辆100在时间T-2、T-1和T的状态。在时间T-1，粒子过滤器FP1根据在时间T-2的车辆状态计算多个粒子，例如1000个粒子。车辆100在给定时间的状态由状态向量Ve描述，该状态向量Ve例如包含车辆的最后估计位置、其定向、每个轮的角速度、前轮的定向或者甚至横向和纵向加速度中的一个或多个元素。
对于每个所计算粒子，粒子过滤器FP1计算权重。粒子在时间T-1的权重对应于车辆在给定其在先前时间T-2的状态的情况下位于对应位置中的概率。因此，在由车辆的ADAS和/或GNSS传感器捕获的数据的基础上，权重与每个粒子相关联。
在图2的示例中，考虑到粒子202，将非常低的权重赋予粒子202，例如因为它不对应于GNSS和/或ADAS观察结果。相比之下，为粒子201计算高权重，因为它的位置与GNSS和ADAS观察结果一致。粒子过滤器因此估计车辆的最可能位置由粒子201表示。粒子202就其而言被消除。与在时间T-1的车辆状态相关联的粒子201（其经由CAN传感器获得）将用作使用类似方法估计时间T的车辆位置的基础。
当粒子被消除时，比如粒子202，在接下来的时间的位置估计期间创建新的粒子。当粒子在时间T-1被验证时，比如粒子203，粒子过滤器向其应用变换以确定其在时间T的位置204。所应用的变换根据在时间T-1的车辆状态向量Ve来确定。
当前位置的估计还可以包括一次或多次附加的迭代，从而允许对估计进行细化。为此，在第二次迭代中，其权重最低的粒子被消除，并且关于其权重最高的粒子计算新的粒子集。然后为该新集的粒子计算新的权重，选择最高权重的粒子作为车辆位置的估计。
现在将参考图3描述定位方法。
在第一步骤300中，根据例如经由车辆的GNSS接收器获得的位置数据，确定车辆在大地参考系中的初始位置。该初始位置允许通过在时间T-2定义其位置来初始化第一粒子过滤器FP1。
在初始化步骤中，车辆另外在时间T-2从连接到CAN总线的传感器获得车辆的操作参数。这些操作参数允许建立车辆的状态向量Ve1，其例如包括驱动轮在时间T-2的定向和速度。
在步骤301中，车辆在时间T-1从各种传感器获得定位数据。特别地，车辆从合适的接收器获得新的GNSS位置，并从本体感受传感器（诸如ADAS的传感器）获得与环境相关的定位数据。车辆另外建立新的状态向量Ve2，其例如包括驱动轮在时间T-1的定向和速度。
在步骤302中，由第一粒子过滤器FP1估计在时间T-1的车辆位置。为此，粒子过滤器FP1针对时间T-1计算粒子集。这些粒子是根据定义了在时间T-2的车辆状态的状态向量Ve1计算的。给定状态向量Ve1，这些粒子表示关于车辆位置的各种假设。
然后，取决于粒子关于在步骤301中获得的GNSS和ADAS定位数据的似然性，将权重赋予每个粒子。
在步骤302结束时，车辆位置的估计对应于最高权重的粒子位置。
在步骤303中，车辆在历史中在存储器中存储由传感器生成的数据，该数据对其权重高于阈值的粒子的计算有贡献。
为此，粒子的合成数据之间的差异或误差，即计算根据在时间T-1的车辆状态估计的时间T的粒子特性，以及每个传感器在时间T获取的数据。误差越低，对应传感器对权重评估的贡献越好。
误差例如是对象的位置——所述位置是根据传感器生成的数据（例如根据在时间T由相机捕获的图像估计的面板的位置）计算的——与合成数据中的对象的模拟（例如在步骤T-1中估计的相同面板的位置）之间的度量误差，所述模拟假设在时间T车辆的新状态，例如新位置。
粒子的权重根据针对每个传感器计算的误差来确定。因此，权重允许选择车辆的相关状态。误差就其而言允许定义传感器对权重评估的贡献。
因此，当在时间T针对传感器和粒子计算的误差低时，传感器的数据与对应于捕获时间的时间戳相关联地存储在存储器中。例如，如果对在时间T-1由ADAS相机生成的图像的分析指示图2中的粒子202是可能的，但是该粒子被分配低权重，因为它与GNSS观察结果太过不同，则ADAS相机的图像没有存储在存储器中，因为它明显导致了定位误差（例如因为相机此时被隐蔽）。相比之下，如果例如对例如由车辆的雷达生成的信号的分析已经允许估计其权重最高的粒子201，则雷达信号与对应于捕获时间的时间戳相关联地存储在存储器中。以该方式，仅与车辆位置相关的数据在历史中存储在存储器中。
该历史可以在移动时间窗口中（例如在5秒的窗口中）存储在存储器中。该持续时间可以取决于各种约束进行调整，所述约束诸如获得经校正GNSS位置所需的时间、网络时延、由第一过滤器FP1实行的估计的性能以及可用于存储历史的存储器。因此，当新数据存储在存储器中时，最旧的数据从历史中被删除。
步骤301、302和303可以重复连续多次，以便估计车辆的各种连续位置。
在步骤304中，车辆在时间T获得对应于在先前时间（例如在时间T-1）的车辆位置的经校正GNSS位置。经校正位置数据例如在消息中接收，该消息至少包括车辆在时间T-1的纬度和经度，以及指示位置数据捕获时间的时间戳数据。因此，车辆具有对其可用的关于时间T-1的新GNSS数据，该新数据比经由车辆的GNSS接收器在时间T-1获得的数据更精确。
车辆将在时间T接收到的与时间T-1相关的经校正GNSS位置考虑在内，以更精确地估计其在时间T的当前位置。
为此，车辆实现第二粒子过滤器FP2。在一个特定实施例中，过滤器FP2包括低于第一过滤器FP1的粒子数量的粒子数量。例如，第二过滤器包括是第一过滤器FP1的1/10的粒子，即100个粒子。
在步骤305中，车辆使用与经校正定位数据相关联的时间戳数据以在历史中搜索在车辆占据经校正位置时（即在该示例中是在时间T-1）存储在存储器中的信号。将回忆的是，仅与经验证粒子（即向其分配了高于阈值的权重的粒子）相关联的信号已经在历史中存储在存储器中。因此，从针对时间T-1的历史获得的信号量低于在步骤301中针对时间T-1捕获的数据量。当GNSS定位数据存在于针对时间T-1的历史中时，它被对应于该时间的经校正GNSS定位数据所替换。与经校正GNSS定位数据相关联的这些历史数据允许在时间T-1的车辆位置被更精确地重新估计，并且第二粒子过滤器FP2被初始化。
为此，粒子过滤器FP2根据在历史中存储在存储器中的时间T-2的车辆状态向量Ve来确定代表时间T-1的可能车辆位置的粒子集。
根据一个特定实施例，由第二过滤器FP2针对时间T-1确定的粒子集包括由第一过滤器FP1针对状态T-1计算的至少一个粒子，优选地，其由第一过滤器FP1赋予高于自适应阈值（即，动态确定的阈值）的权重的粒子。确定自适应阈值，以便为第二过滤器FP2选择过滤器FP1的粒子子集。例如，阈值被确定为使得代表第一过滤器FP1的粒子的数据的10%被第二过滤器FP2重新使用。为此，在历史中存储在存储器中的步骤303另外包括，对于由第一过滤器FP1估计的每个位置，在存储器中存储代表其权重高于阈值的粒子的至少一个特性。因此，该粒子可以被第二粒子过滤器FP2直接使用，而没有必要重新计算它，以重新估计车辆的连续位置。处理时间因此被优化。
在一个特定实施例中，从第一过滤器FP1传输到第二过滤器FP2的数据包括以下数据中的一个或多个：
-至少一个粒子标识符，该标识符允许在第一过滤器FP1的多次迭代内跟踪粒子；
-与其权重高于阈值的粒子相关联的状态向量，该阈值是动态确定的。自适应阈值使得保证至少一个数据从第一过滤器FP1传输到第二过滤器FP2是可能的。
另外，在第二过滤器FP2中获得粒子的扩散分布以便限制漂移是合期望的。为此，权重分布必须不均匀：
-第一过滤器FP1的至少一个粒子权重，允许初始化第二过滤器FP2的粒子权重的初始化。以该方式，没有必要用任意选择的默认值来初始化第二过滤器；
-传感器-数据历史，其中已经存储了与第一过滤器FP1相关的传感器数据。
然后，在时间T-1在历史中存储在存储器中的数据的基础上、并且尤其是在步骤304中获得的经校正GNSS位置的基础上，车辆将权重赋予针对时间T-1确定的粒子。
图4图示了在时间T-2的车辆的经校正GNSS位置400，其允许校正经由GNSS接收器获得的错误的GNSS位置401。将注意的是，在时间T-1，已经确定了新的粒子集（图中为黑色）。该新集特别包括由第一过滤器FP1计算并且过滤器FP1赋予其高于预设阈值的权重的粒子402和403。另外，在时间T-2存储在存储器中的状态向量Ve的基础上和经校正GNSS位置400的基础上计算新粒子。
然后，使用在步骤303中在时间T-1在历史中存储在存储器中的定位数据对如此针对状态T-1确定的粒子集进行加权，在上面所描述的粒子过滤器的常规操作中，低权重的粒子被消除，并且高权重的粒子被倍增和验证，以便获得在时间T-1的车辆位置的估计404。
根据该新的经校正估计，车辆通过应用第二粒子过滤器FP2，以相同的方式连续地估计经校正位置与其数据已经在历史中存储在存储器中的当前位置之间的每个中间位置处的车辆位置。通过如此传播经校正GNSS定位数据，车辆能够获得在当前时间T的车辆位置的估计404，该估计404比第一估计405更精确。另外，对其应用第二过滤器FP2的低数量的信号（相对于捕获并馈送到第一过滤器的信号数量）允许对于获得满意估计所需的粒子数量受到限制。
根据一个特定实施例，车辆100向通信网络105的校正服务器107传输原始卫星定位数据。为此，车辆的卫星定位接收器被配置为测量卫星定位接收器与对卫星定位接收器可见的多个卫星之间的多个距离，称为原始卫星定位数据。在一个示例中，卫星定位接收器从GNSS卫星定位系统（诸如美国系统GPS、俄罗斯系统GLONASS和/或欧洲系统GALILEO）接收信号。
原始卫星定位数据包括可以使用诸如相位测量或代码测量之类的已知方法获得的原始数据，以及这些测量的质量指示符。
原始数据借助于车辆的蜂窝通信接口传输，所述蜂窝通信接口例如3G、4G或5G接口，或者甚至Wi-Fi或WiMAX接口。车辆规律地传输原始GNSS数据，例如每5秒，或者实际根据需要进行。例如，传输间隔取决于基础设施、网络传输时间和服务器处理时间，或者取决于定位车辆的需要。例如，原始GNSS数据在以JSON、XML或CSV格式的消息中被传输到服务器107。
在接收到原始的GNSS数据时，校正服务器107根据所传输的原始数据并根据补充数据（例如轨道数据，诸如星历数据和时钟校正数据）以及与（例如电离层和对流层中的）卫星信号的大气传播条件相关的测量，来施行车辆位置的计算。
当校正服务器107已经确定了对应于车辆100在时间T-2的位置的经校正位置时，经校正位置在时间T被传输到车辆。
根据本发明的一个特定实施例，当车辆100在步骤305中获得其在时间T的当前位置的经校正估计时，在步骤306中计算代表估计位置与由传感器确定的位置之间的差异的值。例如，车辆计算在时间T的车辆位置的经校正估计与在时间T经由车辆的GNSS接收器获得的GNSS坐标之间的差。该差异值允许对GNSS接收器的数据应用校正，以获得要确定的当前位点处的可靠位置。
计算的校正值在另外包括车辆的当前日期和经校正估计位置的消息中被传输到绘图服务器。服务器将校正在地理空间数据库中存储在存储器中，例如以数字地图的形式。然后，该地图可以由其它车辆下载，以在给定区域中和给定时间窗口中校正由相同类型的传感器传递的位置数据。
由于定位误差通常是由于环境条件所导致的，因此校正值可以应用于相同地理区中和给定时间窗口中的其它接收器。例如，GPS接收器的位置误差可能是由于特定的电离层条件所导致的。这些特定条件在一个地理区中和在一个特定日期产生相同的误差。因此，由一个车辆使用上面所描述的方法确定的校正值可以用于校正其它车辆的位置数据。
图5示出了能够实现根据本发明的一个特定实施例的定位方法的设备的架构。
设备500包括存储空间502（例如存储器MEM）和处理单元501（其例如配备有处理器PROC）。处理单元可以由实现根据上面所描述的步骤300至305的定位方法的程序503（例如计算机程序PGR）控制。
在初始化时，计算机程序503的指令例如在被处理单元501的处理器执行之前被加载到RAM（随机存取存储器）中。处理单元501的处理器根据计算机程序503的指令来实现定位方法的步骤。
为此，除了存储器和处理器之外，设备500还包括一个或多个传感器505，例如GNSS接收器、ADAS的传感器（诸如相机或雷达）、以及其中集成该设备的车辆操作的一个或多个传感器，诸如轮旋转速度和定向传感器。传感器可以集成到设备中，或者通过车辆的通信总线（例如CAN总线）连接到设备。它们尤其允许获得在时间ti-1的车辆的第一地理位置和动态状态以及在状态ti下的车辆环境的表示。
设备500包括第一粒子过滤器506（FP1），其能够根据传感器505生成的数据，特别是针对在时间ti获取的数据和针对与时间ti-1相关联的车辆动态特性，估计在时间ti的车辆位置。第一粒子过滤器FP1例如经由存储在存储器502中并且能够由处理器501执行的计算机程序指令来实现。
设备500的存储器502另外能够将传感器505获取的数据的子集与所述数据的捕获时间ti相关联地存储，该数据的子集包括对其权重高于阈值的由第一过滤器506（FP1）计算的粒子有贡献的数据。
设备500还包括通信部件504，例如蜂窝网络接口，从而允许其连接到蜂窝接入网络，例如Wi-Fi、WiMAX、3G、4G或5G接入网络，以便与其它设备交换消息。通信部件特别地能够将由GNSS接收器获得的对应于在时间ti的车辆位置的GNSS位置数据传输到处理服务器，并在时间ti+n接收对所传输的GNSS位置数据的校正。
设备500还包括第二粒子过滤器507（FP2）。第二粒子过滤器例如经由存储在设备的存储器502中的计算机程序指令来实现，并且能够由处理器501执行，以便根据与时间t0相关联地存储在存储器502中的数据的子集以及经由通信部件54获得的经校正定位数据来估计在时间t0的经校正车辆位置。指令另外被配置为，对于在间隔[t1-tn]中存储在存储器中的每个历史数据，根据与时间ti相关联的数据的子集以及根据与时间ti-1相关联并存储在存储器502中的车辆动态特性来估计在时间ti的经校正车辆位置。
根据一个特定实施例，设备500被集成到道路车辆中，所述道路车辆例如汽车、卡车或者甚至摩托车。

Claims (9)

1.一种用于定位车辆的方法，包括以下步骤：
-对于多个连续时间[t0-tn]的每个时间ti：
o从至少一个传感器获取（301）车辆的定位数据和动态特性，
o通过将第一粒子过滤器FP1应用于在时间ti获取的数据和与时间ti-1相关联的车辆动态特性来估计（302）在时间ti的车辆位置，
o将所获取数据的子集与所述数据的捕获时间ti相关联地在历史中存储（303）在存储器中，所述数据的子集由对其权重高于阈值的粒子有贡献的数据填充，
-在时间tn：
o获得（304）对应于在时间t0的车辆位置的经校正定位数据，所述经校正定位数据比在时间t0从车辆的传感器获取的定位数据更精确，
o通过将第二粒子过滤器FP2应用于与时间t0相关联地存储在存储器中的数据的子集和所获得的经校正定位数据，来估计（305）在时间t0的经校正车辆位置，
-对于在间隔[t1-tn]中存储在存储器中的每个历史数据：
o通过将第二粒子过滤器FP2应用于与时间ti相关联地存储在存储器中的数据的子集和与时间ti-1相关联的车辆动态特性，来估计（305）时间ti的经校正车辆位置。
2.如权利要求1所述的方法，其中获得对应于时间t0的经校正定位数据的步骤包括以下步骤：
- 从卫星定位接收器获得对应于时间t0的车辆位置的原始定位数据，
- 向处理服务器传输在时间t0捕获的定位数据，服务器能够校正GNSS数据，
- 从服务器接收与时间t0相关联的经校正定位数据。
3.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二粒子过滤器FP2包括低于第一过滤器FP1的粒子数量。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中被应用于第二粒子过滤器FP2的在时间ti存储在存储器中的数据的子集包括与由第一粒子过滤器FP2针对时间ti确定的粒子相关联的数据，所述粒子的重要性权重高于阈值。
5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二过滤器FP2包括由第一过滤器FP1计算的至少一个粒子，所述粒子使得其由过滤器FP1计算的权重高于阈值。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，使得其另外包括向服务器传输校正数据的步骤，所述校正数据代表在时间ti由传感器估计的车辆定位与针对时间ti由第二过滤器FP2估计的位置之间的差异。
7.一种用于定位车辆的设备，包括多个传感器、存储器（502）和处理器（501），所述处理器由存储在存储器中的指令（503）配置以实现以下步骤：
-对于多个连续时间[t0-tn]的每个时间ti：
o从至少一个传感器（505）获取车辆的定位数据和动态特性，
o通过将第一粒子过滤器FP1应用于在时间ti获取的数据和与时间ti-1相关联的车辆动态特性来估计在时间ti的车辆位置，
o将所获取数据的子集与所述数据的捕获时间ti相关联地在历史中存储在存储器中，所述数据的子集由对其权重高于阈值的粒子有贡献的数据填充，
-在时间tn：
o获得对应于在时间t0的车辆位置的经校正定位数据，所述经校正定位数据比在时间t0从车辆的传感器获取的定位数据更精确，
o通过将第二粒子过滤器FP2应用于在时间t0存储在存储器中的数据的子集和所获得的经校正定位数据，来估计在时间t0的经校正车辆位置，
-对于在间隔[t1-tn]中存储在存储器中的每个历史数据：
o通过将第二粒子过滤器FP2应用于在时间ti存储在存储器中的数据的子集和与时间ti-1相关联的车辆动态特性，来估计在时间ti的经校正车辆位置。
8.一种车辆，包括如权利要求7所述的定位设备。
9.一种处理器可读数据介质，其上存储计算机程序，所述计算机程序包括用于执行如权利要求1至6中任一项所述的定位方法的步骤的指令。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109443347A (zh) * 2017-07-31 2019-03-08 意法半导体股份有限公司 用于陆地车辆导航的系统以及对应的方法
WO2019166221A1 (fr) * 2018-02-27 2019-09-06 Renault S.A.S Procédé d'estimation de la position d'un véhicule sur une carte
CN110231038A (zh) * 2018-03-06 2019-09-13 通用汽车环球科技运作有限责任公司 Gnss高程校正

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109443347A (zh) * 2017-07-31 2019-03-08 意法半导体股份有限公司 用于陆地车辆导航的系统以及对应的方法
WO2019166221A1 (fr) * 2018-02-27 2019-09-06 Renault S.A.S Procédé d'estimation de la position d'un véhicule sur une carte
CN110231038A (zh) * 2018-03-06 2019-09-13 通用汽车环球科技运作有限责任公司 Gnss高程校正

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