CN113514069B - 一种实时自动驾驶定位方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实时自动驾驶定位方法及系统，其中，方法包括：轮速计传感器检测轮速信息；惯性传感器检测惯性信息；差分定位装置检测车辆定位信息；云端根据车辆定位信息和基准定位信息生成定位修正参数,反馈给差分定位装置；差分定位装置根据定位修正参数对车辆定位信息修正，得到修正定位信息，并将修正定位信息和第一时钟信号发送给处理器；处理器实时判断是否接收到第一时钟信号；当接收到第一时钟信号时，根据第一时钟信号分别对轮速信息和惯性信息添加第一时钟时间戳；当未接收到第一时钟信号时，根据本地的第二时钟信号分别对轮速信息和惯性信息添加第二时钟时间戳；将轮速信息和/或惯性信息和/或修正定位信息发送给轨迹处理单元。

Description

一种实时自动驾驶定位方法及系统

技术领域

本发明涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及一种实时自动驾驶定位方法及系统。

背景技术

自动驾驶汽车又称无人驾驶汽车、电脑驾驶汽车、或轮式移动机器人，是一种通过电脑系统实现无人驾驶的智能汽车。依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统协同合作，让电脑可以在没有任何人类主动的操作下，自动安全地操作机动车辆。

全球定位系统拥有定位精度高的特征，可以实行全球，全天候多维持续定位，并具有定位精度不会随时间变化而变的优点，是一种便捷和成本低廉的定位方式。

但全球定位系统的更新率较低，其运动性、自主性和抗干扰性部分都存在着一定的缺点。其受环境因素影响较大，比如建筑物遮挡、大气层干扰等因素都会使得定位信号的可靠性和稳定性下降。目前自动驾驶汽车上普遍应用载波相位差分技术定位，但岸桥会遮挡卫星定位信号，导致车辆定位漂移。

当定位信号受到环境的影响时，急需提供一种不易受环境条件干扰，普适性强的定位方案来提高不同工况时的定位精度。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种实时自动驾驶定位方法及系统，时钟同步多种传感器数据，减少定位信号的延迟，组合多种定位方法的定位信号，提高车辆定位信息的稳定性和抗干扰性。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种实时自动驾驶定位方法，所述方法包括：

轮速计传感器检测车轮的车轮偏转角度和车轮转动圈数，得到轮速信息，发送给处理器；

惯性传感器检测车辆加速度和偏转角速度，得到惯性信息，发送给处理器；

差分定位装置检测车辆定位信息，发送给云端；

所述云端根据所述车辆定位信息和基准定位信息生成定位修正参数,反馈给所述差分定位装置；

所述差分定位装置根据所述定位修正参数对所述车辆定位信息进行修正处理，得到修正定位信息，并将所述修正定位信息和内置的第一时钟信号发送给所述处理器；所述车辆定位信息具有第一类型时间戳；

所述处理器实时判断是否接收到所述第一时钟信号；

当所述处理器接收到所述第一时钟信号时，根据所述第一时钟信号分别对所述轮速信息和惯性信息添加第一时钟时间戳；

当所述处理器未接收到所述第一时钟信号时，根据本地的第二时钟信号分别对所述轮速信息和惯性信息添加第二时钟时间戳；

所述处理器将所述轮速信息和/或惯性信息和/或修正定位信息发送给轨迹处理单元。

优选的，所述轨迹处理单元根据所述轮速信息生成第一轨迹信息；

根据所述惯性信息生成第二轨迹信息；

根据所述修正定位信息生成第三轨迹信息；

根据所述第一轨迹信息、第二轨迹信息和第三轨迹信息进行拼接处理，得到车辆轨迹信息。

进一步优选的，，在所述根据所述修正定位信息生成第三轨迹信息之前，所述方法还包括：

所述轨迹处理单元根据所述第一时钟时间戳和第二时钟时间戳得到时间转换系数；

根据所述时间转化系数将所述第三轨迹信息中的第二时钟时间戳转换为第一时钟时间戳。

第二方面，基于上述的实时自动驾驶定位方法提供了一种实时自动驾驶定位系统，所述系统包括：

轮速计传感器，用于检测车轮的车轮偏转角度和车轮转动圈数，得到轮速信息，发送给处理器；

惯性传感器，用于检测车辆加速度和偏转角速度，得到惯性信息，发送给处理器；

差分定位装置，用于检测车辆定位信息，发送给云端；

根据云端根据所述车辆定位信息和基准定位信息生成的定位修正参数对所述车辆定位信息进行修正处理，得到修正定位信息，并将所述修正定位信息和内置的第一时钟信号发送给所述处理器；所述车辆定位信息具有第一类型时间戳；

所述处理器，用于实时判断是否接收到所述第一时钟信号；

当所述处理器接收到所述第一时钟信号时，根据所述第一时钟信号分别对所述轮速信息和惯性信息添加第一时钟时间戳；

当所述处理器未接收到所述第一时钟信号时，根据本地的第二时钟信号分别对所述轮速信息和惯性信息添加第二时钟时间戳；

所述处理器将所述轮速信息和/或惯性信息和/或修正定位信息发送给轨迹处理单元；

所述轮速计传感器、惯性传感器、差分定位装置、轨迹处理单元分别与所述处理器有线连接。

优选的，所述轨迹处理单元，用于根据所述轮速信息生成第一轨迹信息；

根据所述惯性信息生成第二轨迹信息；

根据所述修正定位信息生成第三轨迹信息；

根据所述第一轨迹信息、第二轨迹信息和第三轨迹信息进行拼接处理，得到车辆轨迹信息。

进一步优选的，所述轨迹处理单元，还用于根据所述第一时钟时间戳和第二时钟时间戳得到时间转换系数；

根据所述时间转化系数将所述第三轨迹信息中的第二时钟时间戳转换为第一时钟时间戳。

本发明实施例提供的实时自动驾驶定位方法及系统，时钟同步多种传感器数据，减少定位信号的延迟，组合多种定位方法的定位信号，提高车辆定位信息的稳定性和抗干扰性。

附图说明

图1为本发明实施例提供自动驾驶定位系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供自动驾驶定位方法的流程图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

本发明提供的实时自动驾驶定位方法及系统，时钟同步多种传感器数据，减少定位信号的延迟，组合多种定位方法的定位信号，提高车辆定位信息的稳定性和抗干扰性。

图1为本发明实施例提供自动驾驶定位系统的结构示意图，如图1所示，自动驾驶定位系统包括：轮速计传感器1、惯性传感器2、差分定位装置3、处理器4、轨迹处理单元5和晶振6。轮速计传感器1、惯性传感器2、差分定位装置3、轨迹处理单元5、晶振6分别与处理器4有线连接。

其中，轮速计传感器1，用于检测车轮的车轮偏转角度和车轮转动圈数，得到轮速信息，发送给处理器4。

惯性传感器2，用于检测车辆加速度和偏转角速度，得到惯性信息，发送给处理器4。

差分定位装置3，用于检测车辆定位信息，发送给云端。根据云端根据车辆定位信息和基准定位信息生成的定位修正参数对车辆定位信息进行修正处理，得到修正定位信息，并将修正定位信息和内置的第一时钟信号发送给处理器4。车辆定位信息具有第一类型时间戳。

处理器4，用于实时判断是否接收到第一时钟信号。当处理器4接收到第一时钟信号时，根据第一时钟信号分别对轮速信息和惯性信息添加第一时钟时间戳。当处理器4未接收到第一时钟信号时，根据本地的晶振6提供的第二时钟信号分别对轮速信息和惯性信息添加第二时钟时间戳。处理器4将轮速信息和/或惯性信息和/或修正定位信息发送给轨迹处理单元5。

轨迹处理单元5，用于根据轮速信息生成第一轨迹信息；根据惯性信息生成第二轨迹信息；根据修正定位信息生成第三轨迹信息。根据第一轨迹信息、第二轨迹信息和第三轨迹信息进行拼接处理，得到车辆轨迹信息。轨迹处理单元5，还用于根据第一时钟时间戳和第二时钟时间戳得到时间转换系数。根据时间转化系数将第三轨迹信息中的第二时钟时间戳转换为第一时钟时间戳。

图2为本发明实施例提供自动驾驶定位方法的流程图，以下结合图2对本发明技术方案进行详述。

步骤110，轮速计传感器检测车轮的车轮偏转角度和车轮转动圈数，得到轮速信息，发送给处理器；

具体的，轮速计传感器通常安装在自动驾驶汽车的前轮，分别记录左轮和右轮的总转数，通过分析单位时间内左右轮的转数，可以推算出自动驾驶车辆像是距离，以及向左或者右转了多少度。但是由于在不同的地面材质，例如在冰面和水泥地上，车轮在单位时间内的转数在与车辆行驶距离的转换上存在偏差，并且这种偏差会随着时间的推进增大。在本发明中将轮速计传感器实时采集的数据发送给处理器，用于估计车辆的第一轨迹信息。

步骤120，惯性传感器检测车辆加速度和偏转角速度，得到惯性信息，发送给处理器；

具体的，惯性传感器可以测量得到车辆加速度和偏转角速度等信息，通过积分计算可以得到车辆位置、速度及航向。

在优选的方案中，基于惯性传感器的航迹推算与地图匹配相结合可以修正惯性传感器的误差，得到较为精确的定位信息。

步骤130，差分定位装置检测车辆定位信息，发送给云端；

具体的，云端可以理解为基准站，基准站已知精确坐标。

步骤120、130和140同时执行，没有先后顺序。

步骤140，云端根据车辆定位信息和基准定位信息生成定位修正参数,反馈给差分定位装置；

具体的，基准站根据已知精确坐标和差分定位装置计算出的车辆定位信息，计算出真实定位信息和车辆定位信息的定位修正参数，并反馈给差分定位装置。

步骤150，差分定位装置根据定位修正参数对车辆定位信息进行修正处理，得到修正定位信息，并将修正定位信息和内置的第一时钟信号发送给处理器；

具体的，差分定位装置根据定位修正参数对车辆定位信息进行修正处理，从而提高定位精度。处理器从第一时钟信号中获取差分定位装置的时钟。车辆定位信息具有第一类型时间戳。

步骤160，处理器实时判断是否接收到第一时钟信号；

具体的，当处理器接收到第一时钟信号时，表明当前差分定位装置处于工作状态且数据传输稳定，执行步骤170；当处理器未接收到第一时钟信号时，表明当前差分定位装置不工作或者当前受行驶环境影响数据传输不稳定，执行步骤180。

步骤170，根据第一时钟信号分别对轮速信息和惯性信息添加第一时钟时间戳；

具体的，第一时钟信号是差分定位装置中的时钟，在差分定位装置能够正常工作时，本发明分别将轮速计传感器发送的轮速信息，和惯性传感器发送的惯性信息先进行数据位对齐，然后用第一时钟信号分别对轮速信息和惯性信息添加第一时钟时间戳。统一不同传感器所发送的数据的时间能够有效减少系统延迟，提高定位效率。

步骤180，根据本地的第二时钟信号分别对轮速信息和惯性信息添加第二时钟时间戳；

具体的，当在特定环境下，处理器无法接收到第一时钟信号，采用本地的第二时钟信号对轮速计传感器发送的轮速信息，和惯性传感器发送的惯性信息进行时钟同步。

步骤190，处理器将轮速信息和/或惯性信息和/或修正定位信息发送给轨迹处理单元。

轨迹处理单元接收到信息后，根据轮速信息生成第一轨迹信息；根据惯性信息生成第二轨迹信息；根据修正定位信息生成第三轨迹信息；根据第一轨迹信息、第二轨迹信息和第三轨迹信息进行拼接处理，得到车辆轨迹信息。

当进行轨迹信息拼接时，会出现以下几种情况：

第一，当在一段时间内，只有一种类型的轨迹信息，那么将该轨迹作为该段时间内的车辆轨迹信息；

第二，当在一段时间内，存在大于一种类型的轨迹信息，那么将这几种轨迹信息进行对比，当这几种轨迹信息的对比结果一致时，将这几种轨迹信息进行融合处理，得到一个高精度的车辆轨迹信息。

当这几种轨迹的对比结果不一致时，根据这几种轨迹信息的优先级进行取舍，选择优先级最高的轨迹信息作为车辆轨迹信息。或者将三种轨迹中的对比结果相同的两个轨迹信息进项融合，得到车辆轨迹信息。

在优选的方案中，在根据修正定位信息生成第三轨迹信息之前，方法还包括：轨迹处理单元根据第一时钟时间戳和第二时钟时间戳得到时间转换系数；根据时间转化系数将第三轨迹信息中的第二时钟时间戳转换为第一时钟时间戳。

也就是说，在根据修正定位信息生成第三轨迹信息之前，轨迹处理单元将修正定位信息的时间戳统一成第一时钟时间戳，以便后续轨迹信息的融合。

本发明的实时自动驾驶定位方法及系统，时钟同步多种传感器数据，减少定位信号的延迟，组合多种定位方法的定位信号，提高车辆定位信息的稳定性和抗干扰性。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种实时自动驾驶定位方法，其特征在于，所述方法包括：

轮速计传感器检测车轮的车轮偏转角度和车轮转动圈数，得到轮速信息，发送给处理器；

惯性传感器检测车辆加速度和偏转角速度，得到惯性信息，发送给处理器；

差分定位装置检测车辆定位信息，发送给云端；

所述云端根据所述车辆定位信息和基准定位信息生成定位修正参数,反馈给所述差分定位装置；

所述差分定位装置根据所述定位修正参数对所述车辆定位信息进行修正处理，得到修正定位信息，并将所述修正定位信息和内置的第一时钟信号发送给所述处理器；所述车辆定位信息具有第一类型时间戳；

所述处理器实时判断是否接收到所述第一时钟信号；

当所述处理器接收到所述第一时钟信号时，根据所述第一时钟信号分别对所述轮速信息和惯性信息添加第一时钟时间戳；

当所述处理器未接收到所述第一时钟信号时，根据本地的第二时钟信号分别对所述轮速信息和惯性信息添加第二时钟时间戳；

所述处理器将所述轮速信息和/或惯性信息和/或修正定位信息发送给轨迹处理单元；

所述轨迹处理单元根据所述轮速信息生成第一轨迹信息；

根据所述惯性信息生成第二轨迹信息；

根据所述修正定位信息生成第三轨迹信息；

根据所述第一轨迹信息、第二轨迹信息和第三轨迹信息进行拼接处理，得到车辆轨迹信息；

所述根据所述第一轨迹信息、第二轨迹信息和第三轨迹信息进行拼接处理，得到车辆轨迹信息，具体包括：

当在一段时间内，只存在一种类型的轨迹信息时，将该轨迹信息作为该段时间内的车辆轨迹信息；

当在一段时间内，存在大于一种类型的轨迹信息，且存在的所有类型的轨迹信息的对比结果一致时，则将所有存在的轨迹信息进行融合处理，确定车辆轨迹信息；

在一段时间内，存在大于一种类型的轨迹信息，且存在的所有类型的轨迹信息的对比结果不一致时，则将优先级最高的轨迹信息作为车辆轨迹信息，或将对比结果相同的两个轨迹信息进行融合处理，确定车辆轨迹信息。

2.根据权利要求1所述的实时自动驾驶定位方法，其特征在于，在所述根据所述修正定位信息生成第三轨迹信息之前，所述方法还包括：

所述轨迹处理单元根据所述第一时钟时间戳和第二时钟时间戳得到时间转换系数；

根据所述时间转换系数将所述第三轨迹信息中的第二时钟时间戳转换为第一时钟时间戳。

3.一种实时自动驾驶定位系统，其特征在于，所述系统包括：

轮速计传感器，用于检测车轮的车轮偏转角度和车轮转动圈数，得到轮速信息，发送给处理器；

惯性传感器，用于检测车辆加速度和偏转角速度，得到惯性信息，发送给处理器；

差分定位装置，用于检测车辆定位信息，发送给云端；

根据云端根据所述车辆定位信息和基准定位信息生成的定位修正参数对所述车辆定位信息进行修正处理，得到修正定位信息，并将所述修正定位信息和内置的第一时钟信号发送给所述处理器；所述车辆定位信息具有第一类型时间戳；

所述处理器，用于实时判断是否接收到所述第一时钟信号；

当所述处理器接收到所述第一时钟信号时，根据所述第一时钟信号分别对所述轮速信息和惯性信息添加第一时钟时间戳；

当所述处理器未接收到所述第一时钟信号时，根据本地的第二时钟信号分别对所述轮速信息和惯性信息添加第二时钟时间戳；

所述处理器将所述轮速信息和/或惯性信息和/或修正定位信息发送给轨迹处理单元；

所述轮速计传感器、惯性传感器、差分定位装置、轨迹处理单元分别与所述处理器有线连接；

所述轨迹处理单元，用于根据所述轮速信息生成第一轨迹信息；

根据所述惯性信息生成第二轨迹信息；

根据所述修正定位信息生成第三轨迹信息；

根据所述第一轨迹信息、第二轨迹信息和第三轨迹信息进行拼接处理，得到车辆轨迹信息；

所述根据所述第一轨迹信息、第二轨迹信息和第三轨迹信息进行拼接处理，得到车辆轨迹信息，具体包括：

当在一段时间内，只存在一种类型的轨迹信息时，将该轨迹信息作为该段时间内的车辆轨迹信息；

当在一段时间内，存在大于一种类型的轨迹信息，且存在的所有类型的轨迹信息的对比结果一致时，则将所有存在的轨迹信息进行融合处理，确定车辆轨迹信息；

在一段时间内，存在大于一种类型的轨迹信息，且存在的所有类型的轨迹信息的对比结果不一致时，则将优先级最高的轨迹信息作为车辆轨迹信息，或将对比结果相同的两个轨迹信息进行融合处理，确定车辆轨迹信息。

4.根据权利要求3所述的实时自动驾驶定位系统，其特征在于，所述轨迹处理单元，还用于根据所述第一时钟时间戳和第二时钟时间戳得到时间转换系数；

根据所述时间转换系数将所述第三轨迹信息中的第二时钟时间戳转换为第一时钟时间戳。