CN113720327B - 提高车路协同车辆定位系统定位精度的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高车路协同车辆定位系统定位精度的方法及系统，其中车载系统的方法包括时延测量阶段和补偿阶段，在补偿阶段，利用总时延值Δttotal对路侧定位信息(p′,v′)进行补偿；在时延测量阶段总时延值Δttotal的测量方法包括如下步骤：TS1、在第一定位系统和第二定位系统重叠区，通第一定位系统获得车辆的第一定位信息(p,v)；并接收路侧系统发送的所述无线信号，从中得到由第二定位系统测得的车辆的第二定位信息(p′,v′)；其中第一定位系统的定位精度大于第二定位系统的定位精度；TS2、根据下式计算时延值：其中Δp＝p‑p′。本发明与现有技术对比的有益效果包括：本发明提出的车路协同车辆定位方法和系统，由于补偿了时延所带来的误差，因而可有效提高定位精度。

Description

提高车路协同车辆定位系统定位精度的方法和系统
技术领域
本发明涉及车辆定位，特别是涉及一种提高车路协同车辆定位系统定位精度的方法和系统。
背景技术
目前车辆都使用GPS、北斗等全球卫星导航系统GNS进行定位。但是在隧道等GNSS信号很弱或者无GNSS信号的区域，GPS、北斗等卫星导航设备是无法工作的，因此不能提供全局连续的定位。
针对这一问题，当前多使用惯性导航来进行车辆在隧道中的定位。但是惯性导航存在两个问题，一是长期漂移的问题，即惯性元器件固有的漂移率会造成定位误差随时间积累而逐渐增大。另一个问题是价格昂贵。目前市面上主流的、能够在GNSS信号丢失后10秒内提供车道级定位的IMU的价格在20万元左右。例如，百度APOLLO自动驾驶车辆所使用的NovAtel惯性导航装置价格大约在20-25万元左右(参见[1]http://www.360doc.com/content/19/1021/11/66850528_868133210.shtml，[2]http://www.360doc15.net/wxarticlenew/858667603.html)。因此，惯性导航在性能和价格上都不能满足车辆在隧道中的定位要求。
专利号为CN208953695U，名称为《自动驾驶车辆定位系统以及定位管理系统》的中国专利提出了一种车路协同车辆定位系统。该系统由路侧系统和车载系统组成，路侧系统由车辆信息测量单元、处理器和路侧无线通信装置组成；车载系统为车载无线通信装置。车辆信息测量单元一般为雷达或摄像头等能够测量车辆运动信息的传感装置。处理器为具有运算能力的计算单元。路侧无线通信装置一般为V2X信号的通信单元。车载无线通信装置一般为与路侧无线通信装置相对应的V2X信号的通信单元，能够与路侧无线通信装置相互通信。
当系统工作时，路侧的车辆信息测量单元对车辆的运动信息进行测量，经处理器处理后得到车辆的定位信息，通过路侧无线通信装置将测量到的定位信息以无线信号的形式发送出去，车载无线通信装置接收所述无线信号，经过解码等步骤后，车辆就能得到自身的定位信息。
但是，这种车路协同车辆定位系统定位精度较差，传统的单纯依靠提高车辆信息测量单元测量精度的方法对改善整个系统定位精度的作用有限。
发明内容
为了弥补上述现有技术的不足，本发明提出一种提高车路协同车辆定位系统定位精度的方法和系统。
本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：
一种提高车路协同车辆定位系统定位精度的方法，包括如下步骤：S1、接收路侧系统发送的无线信号，并经过解码和处理后得到车辆的路侧定位信息(p′,v′)；S2、利用总时延值Δttotal对路侧定位信息(p′,v′)进行补偿，得到补偿后的车辆定位信息所述总时延值Δttotal是指车辆收到的信息落后真实信息的时间差值；所述总时延值Δttotal在时延测量阶段测量得到；或者从接收的路侧系统发送的固定时延值和发送时间戳并结合接收时间戳实时计算得到，所述固定时延值在时延测量阶段由测量的总时延值Δttotal计算得到，并且预置在路侧系统中；所述时延测量阶段发生在时延补偿之前；步骤S2中，在时延测量阶段总时延值Δttotal的测量方法包括如下步骤：TS1、在第一定位系统和第二定位系统重叠区，通第一定位系统获得车辆的第一定位信息(p,v)；并接收路侧系统发送的所述无线信号，从中得到由第二定位系统测得的车辆的第二定位信息(p′,v′)；其中第一定位系统的定位精度大于第二定位系统的定位精度；TS2、根据下式计算时延值：其中Δp＝p-p’。
在一些实施例中，还包括如下的可选特征：
所述第一定位系统为GNSS卫星定位系统，所述第二定位系统为路侧定位系统；所述第一定位信息(p,v)为GNSS卫星定位信息，也可以是GNSS卫星定位信息与车辆传感器进行数据融合后得到的车辆定位信息；所述第二定位信息(p′,v′)为路侧定位信息；所述补偿方法为：
还包括步骤：S3、利用惯性测量单元IMU测得车辆的加速度a′；则所述补偿后的定位信息为：
以一定的频率运行，重复步骤TS1，得到n个卫星定位信息(p,v)和路侧定位信息(p′,v′)，则根据下式计算时延值：
其中，i、n为自然数，其中
步骤S2中，从接收的路侧系统发送的固定时延值和发送时间戳并结合接收时间戳实时计算得到得到总时延值Δttotal的方法包括如下步骤：S2’、从路侧系统接收固定时延值并且计算可变时延值，由固定时延值加可变时延值实时得到总时延值Δttotal；所述固定时延值为路侧处理器发送车辆定位信息之前由车辆信息测量单元测量和处理器处理所引起的时延，包括路侧系统车辆信息测量单元的测量用时和路侧处理器处理车辆信息测量单元的测量信息得到车辆定位信息所花的时间，所述固定时延值在时延测量阶段在第一定位系统和第二定位系统重叠区测量得到并且预置在路侧系统中，通过路侧无线通信装置发送给车载系统；所述可变时延为从路侧处理器发送车辆定位信息到车载处理器接收到车辆定位信息所花的时间，包括路侧无线通信装置编码、无线信号传输、车载无线通信装置解码和车载处理器数据读取环节的用时。
所述步骤S2’包括：S2’-1、在时延测量阶段，在第一定位系统和第二定位系统重叠区，从路侧接收无线信号，从中解码获得车辆定位信息(p′,v′)和该信息的发送时间戳t”，并且读取车载时钟单元的时钟信息作为路侧系统接收时间戳t′；S2’-2、车载处理器读取车载时钟单元的时钟信息作为车载系统接收时间戳t和车载系统卫星导航接收机提供的车辆定位信息(p,v)；S2’-3、根据下式计算固定时延值
Δtroad＝Δttotal-δt
其中，
以一定的频率运行，重复步骤S2’-1和S2’-2，得到路侧系统m个时点的m个时延值，则固定时延值为
其中，δti＝ti-t″i，i、m为自然数，t″i为发送时间戳，ti为车载系统接收时间戳。
本发明还提出一种提高车路协同车辆定位系统定位精度的方法，包括如下步骤：A1、向车载系统广播包含有车辆的第二定位信息(p′,v′)的无线信号，以便车载系统在第一定位系统和第二定位系统重叠区已获得第一定位信息(p,v)的情况下，通过下式计算总时延值：其中Δp＝p-p’，以及在车载系统获得Δttotal的情况下，利用总时延值Δttotal对第二定位信息(p′,v′)进行补偿，得到补偿后的车辆定位信息
在一些实施例中，还包括如下可选特征：
所述第一定位系统为GNSS卫星定位系统，所述第二定位系统为路侧定位系统；所述第一定位信息(p,v)为GNSS卫星定位信息，也可以是GNSS卫星定位信息与车辆传感器进行数据融合后得到的车辆定位信息；所述第二定位信息(p′,v′)为路侧定位信息。
还包括步骤：A2、将固定时延值和发送时间戳组合在无线信号中发出；所述固定时延值为路侧处理器发送车辆定位信息之前由车辆信息测量单元测量和处理器处理所引起的时延，包括路侧系统车辆信息测量单元的测量用时和路侧处理器处理车辆信息测量单元的测量信息得到车辆定位信息所花的时间；所述发送时间戳为路侧处理器发送信息的时刻，用于车载系统计算可变时延，所述可变时延为从路侧处理器发送车辆定位信息到车载处理器接收到车辆定位信息所花的时间，包括路侧无线通信装置编码、无线信号传输、车载无线通信装置解码和车载处理器数据读取环节的用时。
所述步骤A2至少在GNSS信号较差的区域运行。
本发明还提出一种提高车路协同车辆定位系统定位精度的车载系统，包括处理器、存储器和无线通信装置，所述存储器中存储有计算机软件，所述计算机软件可以被处理器执行以实现如上所述的方法。
本发明还提出一种提高车路协同车辆定位系统定位精度的路侧系统，其特征在于，包括处理器、存储器和无线通信装置，所述存储器中存储有计算机软件，所述计算机软件可以被处理器执行以实现如上所述的方法。
本发明与现有技术对比的有益效果包括：本发明提出的车路协同车辆定位方法和系统，由于补偿了时延所带来的误差，因而可有效提高定位精度。通过在卫星定位和路侧定位的重叠区进行时延的测量，测量过程方便，结果准确。
附图说明
图1是本发明实施例车路协同车辆定位系统示意图。……
图2是本发明实施例车路协同车辆定位方法车载系统流程示意图。……
具体实施方式
下面对照附图并结合优选的实施方式对本发明作进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，本实施例中的左、右、上、下、顶、底等方位用语，仅是互为相对概念，或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
针对上述车路协同车辆定位系统，本专利下述实施例提出了通过测量和补偿时延带来的定位精度损失来提高车路协同车辆定位系统定位精度的方法和系统。
如图1所示，该系统包括路侧系统和车载系统两部分。
路侧系统包括安装在路侧的车辆信息测量单元、路侧处理器、路侧存储器和路侧无线通信装置。
车辆信息测量单元可以为雷达、摄像头、地磁阵列等传感器，用于测量车辆运动信息。车辆信息测量单元通过有线或者无线的方式连接到路侧处理器。
进一步地，所述车辆信息测量单元为毫米波雷达，可同时检测一定距离范围内的车辆运动状态，比如8车道200米范围内的车辆，输出车辆在此区域内的相对定位信息。
进一步地，所述车辆信息测量单元为激光雷达，可输出一定距离范围内的点云，比如3车道200米范围内的点云图。
进一步地，所述车辆信息测量单元为摄像头，可拍摄一定区域内的包含车辆信息的视频，比如4车道50米范围内道路视频。
进一步地，所述车辆信息测量单元为地磁阵列，每隔一定距离在地面设置一个地磁传感器组成地磁阵列，并标记每个地磁传感器的安装位置；当上面有车辆经过时，相应传感器测量值发生变化，输出为传感器编号和对应的测量量。
路侧处理器可以是ARM处理器或者边缘计算单元MEC(Mobile Edge Computing)等具有运算能力的计算单元。
路侧存储器为TF存储卡、EEPROM、FLASH或者硬盘等可保存数据的设备，里面保存有预存的数据。所述路侧存储器与路侧处理器相连接。
进一步地，当所述车辆信息测量单元为毫米波雷达、激光雷达和摄像头时，所述路侧存储器中的预存数据为毫米波雷达、激光雷达、摄像头的安装位置的定位信息，比如经纬度。
进一步地，当所述车辆信息测量单元为地磁阵列时，所述路侧存储器中的预存数据为地磁传感器编号和相应的经纬度。
路侧无线通信装置可以为但不限于LTE-V2X或者5G-V2X等信号的无线通信单元；路侧无线通信装置连接到路侧处理器。
值得强调的是，路侧处理器可以由数个子处理器组成，并且车辆信息测量单元和/或路侧无线通信装置可以分别与不同子处理器组合。比如，在现有的装置中，路侧无线通信装置通常与子处理器和路侧存储器集成为一个设备，称为路侧单元RSU(Road Side Unit)；车辆信息测量单元(比如毫米波雷达、激光雷达)通常也与子处理器集成在一起。
车载系统包括安装在车辆上的卫星导航接收机、车载无线通信装置、车载处理器和车载存储器四部分。
所述卫星导航接收机可以输出车辆的定位信息。所述定位信息包括但不限于车辆运动的位置、速度。
所述卫星导航接收机安装在车辆上，并连接到车载处理器。
所述卫星导航接收机可以是GPS接收机、北斗接收机、GPS/北斗双模接收机或者和其他卫星导航系统组合的多模GNSS信号接收机；以上接收机可以是RTK接收机。
进一步地，所述卫星导航接收机可以和IMU惯性测量单元一起组合使用，以提高导航精度和数据输出速率。卫星导航接收机和IMU惯性测量单元组合使用是行业内的典型使用方法，在此不再赘述。
所述车载无线通信装置为与路侧系统中路侧无线通信装置相匹配的包括但不限于LTE-V2X或者5G-V2X等信号的通信单元，两者能够通过无线信号进行相互通信。所述车载无线通信装置连接到车载处理器。
所述车载处理器为具有计算能力的运算单元，比如ARM系列处理器或者边缘计算单元MEC(Mobile Edge Computing)。
所述车载存储器为TF存储卡、EEPROM、FLASH或者硬盘等可保存数据的设备。所述存储器连接到车载处理器。
在现有的装置中，所述车载无线通信装置和所述车载处理器、所述车载存储器结合在一起为一个装置，称为车载单元OBU(On Board Unit)。有的车载单元OBU也会将卫星导航接收机一起集成在一起。
所述提高车路协同车辆定位系统定位精度的方法：
所述提高定位精度的方法由时延测量阶段和时延补偿阶段两个阶段构成。在时延测量阶段测量系统的时延值，在时延补偿阶段对系统时延进行补偿。
实施例1
本实施例中，系统进入时延测量阶段后直接测量系统的总时延值。
如图2所示，所述测量系统时延值的方法：
选择在GNSS信号良好的区域，以便车载系统的卫星导航接收机能够正常工作。车辆以任意的运动形式运动，可以是加速运动，也可以是减速运动，也可以是匀速运动。
车载系统的卫星导航接收机实时测得车辆的定位信息，并传送给车载系统的车载处理器。
路侧系统中的车辆信息测量单元测量车辆运动信息，然后传送给路侧处理器，路侧处理器处理得到车辆的定位信息。所述路侧处理器处理得到车辆的定位信息的方法为：
当所述车辆信息测量单元为毫米波雷达时，路侧处理器读取路侧存储器中预置的毫米波雷达安装位置的定位信息，并结合毫米波雷达输出的车辆相对定位信息，得到车辆的定位信息(经纬度等地理定位信息)。
当所述车辆信息测量单元为激光雷达或摄像头时，路侧处理器处理激光雷达输出的点云或摄像头输出的图像信息得到车辆的相对定位信息，并读取路侧存储器中预置的激光雷达或摄像头的安装位置的定位信息，得到车辆的定位信息(经纬度等地理定位信息)。
当所述车辆信息测量单元为地磁阵列时，路侧处理器根据收到的地磁测量量判断是否有车辆经过，并读取路侧存储器中预置的地磁传感器编号和相应的经纬度。路侧处理器根据传感器编号确认车辆所在的经纬度，即确定了车辆的定位信息。
路侧处理器通过路侧无线通信装置将处理得到的车辆定位信息以无线信号的形式发送出去。
车载系统的车载无线通信装置接收所述无线信号，经过解码等步骤后转换为电子信号传送给车载系统的车载处理器，车载处理器解帧后就得到车辆的定位信息。
此时，车载系统的车载处理器同时得到了来自车载系统卫星导航接收机实时测得车辆的定位信息和来自路侧系统的车辆定位信息，记两者分别为(p,v)和(p′,v′)。此外，(p,v)也可以是GNSS卫星定位信息与车辆传感器进行数据融合后得到的车辆定位信息。GNSS卫星定位信息与车辆传感器如惯性传感器IMU、相机等进行数据融合从而实现对车辆高精度定位已被业界广泛研究与应用，如张帆《基于高速相机与GPS融合的智能车高精度定位方法研究》、张少将《基于多传感器信息融合的智能车定位导航系统研究》等，在此不再赘述。
则可获得系统的总时延其中Δp＝p-p′。
上述总时延的计算公式中，v可以是v和v′的组合，比如
进一步地，车载测试系统的车载处理器将上述两组车辆定位信息以一定格式组合，写入到车载测试系统的车载存储器中。所述组合格式可以是
系统以一定的频率运行，重复以上过程。所述频率的取值为1-500Hz，一个优选的取值是50Hz。
系统运行一段时间(为不少于0的任意时间，比如60秒)后，车载系统的车载处理器读取车载存储器记录的数据，得到两组对应的车辆定位信息。
车载系统的车载处理器根据上述两组对应的车辆定位信息，计算出系统总时延。
可扩展地，将计算得到的总时延值写入到车载系统的车载存储器中。
记得到的两组车辆定位信息为
所述计算系统总时延的方法为：
因为系统的运行频率很快，相邻两次运行的时间间隔很小，可假设在此期间车辆做匀速直线运动，则有
其中，(Δttotal,1,Δttotal,2,...,Δttotal,n)为定位信息所对应的时延值。
另外，上述式中速度可取前一时刻的速度值，即
或者取路侧系统和车载系统测量的速度值的平均值，即
不失一般性，本专利以第一种情况进行描述；第二种情况的推导方式相同。
则有其中Δpi＝pi-p′i
用Δt表示真实的时延值，则n次测量的时延误差平方和S(Δt)可表示为
当时可得到Δt的最小二乘估计为
则可获得系统的总时延Δttotal，即为
进一步地，为了更准确测量车路协同车辆定位系统的时延，本实施例考虑车路协同车辆定位系统和卫星导航接收机提供车辆定位信息的频率不同而带来的时延。车载系统增加车载时钟单元。车载时钟单元是可以提供时间信息的装置，一般为GPS、北斗等卫星接收装置和/或晶振等电子元器件组成的电路，能够提供时钟信息。所述车载时钟单元可以是上述卫星导航接收机和晶振构成的电路。车载时钟单元连接到车载处理器。车载处理器在获得路侧系统的车辆定位信息和车载系统卫星导航接收机提供的车辆定位信息的时候，分别读取车载时钟单元的时钟信息，并按一定格式分别保存到车载存储器中。所述格式可以是
系统以一定的频率运行，重复以上过程。所述频率的取值为1-500Hz，一个优选的取值是50Hz。
系统运行一段时间(为不少于0的任意时间，比如60秒)后，车载系统的车载处理器读取车载存储器记录的数据，得到两组对应的车辆定位信息带有时间戳。
记得到的两组带有时间戳的车辆定位信息为
选择频率较慢的一组，根据时间戳为该组中每个测量值从另一组中匹配出时间上最接近的测量值。所述匹配方法为比较时间戳差值的绝对值。
比如|t′2-t′1|＞|t2-t1|，则路侧系统的频率较慢。将车载系统数据的时间戳(t1,t2,...,tn)分别与路侧系统数据的时间戳t′1比较，得到时间上和t′1最接近的车载系统时间戳，则车载系统该时刻的测量值对应路侧系统t′1时刻的测量值。按照这种方法依次对路侧系统中的每个时间戳进行匹配。
记匹配得到的时间上对应的两组车辆定位信息为
则有
则可得到系统的总时延
其中，
进一步地，为了得到更准确的时延值，本实施例还考虑车载系统的卫星导航接收机的时延ΔtRTK，ΔtRTK的值可以通过卫星导航接收机产品规格书获得。则总时延Δttotal为
时延测量阶段结束，系统进入时延补偿阶段。
在时延补偿阶段，车载系统的车载无线通信装置接收路侧系统发送的无线信号，并经过解码等步骤后转换为电子信号传送给车载系统的车载处理器，车载处理器解帧后就得到车辆的定位信息，记为(p′,v′)。
车载处理器利用计算得到的总时延值Δttotal对(p′,v′)进行补偿，得到补偿后的车辆定位信息
所述补偿方法为：
进一步地，当车载系统包含惯性测量单元IMU时，惯性测量单元IMU可测量车辆的加速度。记惯性测量单元IMU测量到的车辆的加速度为a′，则补偿后的定位信息为
v＝v′+a′·Δttotal
实施例2
本实施例中，将车路协同车辆定位系统的时延分为路侧系统固定时延和可变时延两部分来分别测量和处理。固定时延为路侧处理器发送车辆定位信息之前由车辆信息测量单元测量和处理器处理所引起的时延，包括路侧系统车辆信息测量单元的测量用时和路侧处理器处理车辆信息测量单元的测量信息得到车辆定位信息所花的时间。可变时延为从路侧处理器发送车辆定位信息到车载处理器接收到车辆定位信息所花的时间，包括路侧无线通信装置编码、无线信号传输、车载无线通信装置解码和车载处理器数据读取环节的用时。
可变时延值为接收时间戳和发射时间戳的差值。固定时延值由系统总时延值减去可变时延值得到。
系统在时延测量阶段测量系统的固定时延值。
所述测量系统的固定时延值的方法：
路侧系统增加路侧时钟单元。路侧时钟单元是可以提供时间信息的装置，一般为GPS、北斗等卫星接收装置和/或晶振等电子元器件组成的电路，能够提供时钟信息。路侧时钟单元连接到路侧处理器。车载系统增加车载时钟单元。车载时钟单元是可以提供时间信息的装置，一般为GPS、北斗等卫星接收装置和/或晶振等电子元器件组成的电路，能够提供时钟信息。所述车载时钟单元可以是上述卫星导航接收机和晶振构成的电路。车载时钟单元连接到车载处理器。
路侧处理器得到车辆定位信息后，读取路侧时钟单元提供的时间信息作为路侧系统发送时间戳，将发送时间戳与车辆定位信息一起按照一定格式组帧，通过路侧无线通信装置以无线信号的形式发送出去。所述组帧格式可以是
路侧系统发送时间戳 车辆定位信息
车载无线通信装置接收上述无线信号，并且解码为电子信息传送给车载处理器。车载处理器解帧获得发送时间戳和来自路侧系统的车辆定位信息，并且读取车载时钟单元的时钟信息作为路侧系统接收时间戳，记来自路侧系统的车辆定位信息为(p′,v′)，发送时间戳和接收时间戳为(t”,t′)。
可扩展地，车载处理器将接收时间戳和来自路侧系统的车辆定位信息按照一定的格式写到存储器中。所述格式可以是
车载处理器读取车载时钟单元的时钟信息作为车载系统接收时间戳和车载系统卫星导航接收机提供的车辆定位信息，分别记为t和(p,v)。
可扩展地，车载处理器将车载系统接收时间戳和车载系统卫星导航接收机提供的车辆定位信息按一定格式保存到车载存储器中。所述格式可以是
则可计算出固定时延值
Δtroad＝Δttotal-δt
其中，
系统以一定的频率运行，重复以上过程。所述频率的取值为1-500Hz，一个优选的取值是50Hz。
系统运行一段时间(为不少于0的任意时间，比如60秒)后，得到路侧系统m个时点的m个时延值，则固定时延值为
为了更准确测量固定时延值，本实施例考虑车路协同车辆定位系统和卫星导航接收机提供车辆定位信息的频率不同而带来的时延。
系统运行一段时间(为不少于0的任意时间，比如60秒)后，车载系统的车载处理器读取车载存储器记录的数据，得到两组对应的车辆定位信息。
记得到的两组车辆定位信息为
同上面的匹配过程，根据接收时间戳对两组车辆定位信息进行匹配。记匹配得到的时间上对应的两组车辆定位信息为
则有
又
Δttotal,i＝Δtroad+(t′1-t″1)
则可得到路侧系统固定时延值为
其中，
值得注意的是，上述根据车载存储器中两组定位信息计算路侧系统固定时延值的过程可在第三方处理器(如PC机)上完成。
进一步地，可将上述路侧系统固定时延值存储到路侧存储器。
进一步地，路侧处理器读取路侧存储器中存储的路侧系统固定时延值，并与路侧系统发送时间戳、车辆定位信息一起组帧发出。所述组帧格式可以是
路侧系统发送时间戳 车辆定位信息 路侧系统固定时延值
由于路侧系统固定时延值为固定值，所以也可单独发送。
本例中，车载处理器利用路侧系统发送的路侧系统固定时延值和路侧系统发送时间戳和路侧系统接收时间戳进行定位补偿。记车载处理器收到的路侧系统固定时延值为Δtroad，路侧系统发送时间戳和接收时间戳分别为ttx和trx，则系统总时延为
Δttotal＝Δtroad+(trx-ttx)
时延测量阶段结束，系统进入时延补偿阶段。补偿方法与上面实施例1相同。
本实施例的方法适于在重叠区没能测出时延值，比如无GNSS信号的情况下无法用实施例1中的“车载系统在重叠区利用双重定位实时测量时延值”时，用此方案来弥补，以增强系统时延补偿的可靠性。当然，本实施例的方法也可以单独采用，特别是可变时延值抖动很大时，为了提高时延值计算的精确性，可单独采用本实施例的方法。
以车速120Km/h和总时延Δttotal为50ms为例，本专利的补偿方法可减少1.67米的定位误差。
可见，对于这种车路协同车辆定位系统，本专利提出的方法和系统可有效提高定位精度。
以上内容是结合具体的优选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。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种提高车路协同车辆定位系统定位精度的方法，其特征在于包括如下步骤：
S1、接收路侧系统发送的无线信号，并经过解码和处理后得到车辆的路侧定位信息(p',v')；
S2、利用总时延值Δttotal对路侧定位信息(p',v')进行补偿，得到补偿后的车辆定位信息所述总时延值Δttotal是指车辆收到的信息落后真实信息的时间差值；所述总时延值Δttotal从接收的路侧系统发送的固定时延值和发送时间戳并结合接收时间戳实时计算得到，所述固定时延值在时延测量阶段由测量的总时延值Δttotal计算得到，并且预置在路侧系统中；所述时延测量阶段发生在时延补偿之前；
步骤S2中，在时延测量阶段总时延值Δttotal的测量方法包括如下步骤：
TS1、在第一定位系统和第二定位系统重叠区，通过第一定位系统获得车辆的第一定位信息(p,v)；并接收路侧系统发送的所述无线信号，从中得到由第二定位系统测得的车辆的第二定位信息(p',v')；其中第一定位系统的定位精度大于第二定位系统的定位精度；
TS2、根据下式计算时延值：其中Δp＝p-p'。
2.如权利要求1所述的一种提高车路协同车辆定位系统定位精度的方法，其特征在于，所述第一定位系统为GNSS卫星定位系统，所述第二定位系统为路侧定位系统；所述第一定位信息(p,v)为GNSS卫星定位信息，也可以是GNSS卫星定位信息与车辆传感器进行数据融合后得到的车辆定位信息；所述第二定位信息(p',v')为路侧定位信息；所述补偿方法为：
3.如权利要求1所述的一种提高车路协同车辆定位系统定位精度的方法，其特征在于，还包括步骤：S3、利用惯性测量单元IMU测得车辆的加速度a'；则所述补偿后的定位信息为：
4.如权利要求1所述的一种提高车路协同车辆定位系统定位精度的方法，其特征在于，以一定的频率运行，重复步骤TS1，得到n个卫星定位信息(p,v)和路侧定位信息(p',v')，则根据下式计算时延值：
其中，i、n为自然数，其中Δpi＝pi-pi'。
5.如权利要求1所述的一种提高车路协同车辆定位系统定位精度的方法，其特征在于，步骤S2中，从接收的路侧系统发送的固定时延值和发送时间戳并结合接收时间戳实时计算得到得到总时延值Δttotal的方法包括如下步骤：
S2’、从路侧系统接收固定时延值并且计算可变时延值，由固定时延值加可变时延值实时得到总时延值Δttotal；所述固定时延值为路侧处理器发送车辆定位信息之前由车辆信息测量单元测量和处理器处理所引起的时延，包括路侧系统车辆信息测量单元的测量用时和路侧处理器处理车辆信息测量单元的测量信息得到车辆定位信息所花的时间，所述固定时延值在时延测量阶段在第一定位系统和第二定位系统重叠区测量得到并且预置在路侧系统中，通过路侧无线通信装置发送给车载系统；所述可变时延为从路侧处理器发送车辆定位信息到车载处理器接收到车辆定位信息所花的时间，包括路侧无线通信装置编码、无线信号传输、车载无线通信装置解码和车载处理器数据读取环节的用时。
6.如权利要求5所述的一种提高车路协同车辆定位系统定位精度的方法，其特征在于，所述步骤S2’包括：
S2’-1、在时延测量阶段，在第一定位系统和第二定位系统重叠区，从路侧接收无线信号，从中解码获得车辆定位信息(p',v')和该信息的发送时间戳t”，并且读取车载时钟单元的时钟信息作为路侧系统接收时间戳t’；
S2’-2、车载处理器读取车载时钟单元的时钟信息作为车载系统接收时间戳t和车载系统卫星导航接收机提供的车辆定位信息(p,v)；
S2’-3、根据下式计算固定时延值
Δtroad＝Δttotal-δt
其中，Δp＝p-p'，δt＝t-t”。
7.如权利要求5所述的一种提高车路协同车辆定位系统定位精度的方法，其特征在于，以一定的频率运行，重复步骤S2’-1和S2’-2，得到路侧系统m个时点的m个时延值，则固定时延值为
其中，δti＝ti-ti”，i、m为自然数，ti”为发送时间戳，ti为车载系统接收时间戳。
8.一种提高车路协同车辆定位系统定位精度的方法，其特征在于包括如下步骤：
A1、向车载系统广播包含有车辆的第二定位信息(p',v')的无线信号，以便车载系统在第一定位系统和第二定位系统重叠区已获得第一定位信息(p,v)的情况下，通过下式计算总时延值：其中Δp＝p-p’，以及在车载系统获得Δttotal的情况下，利用总时延值Δttotal对第二定位信息(p',v')进行补偿，得到补偿后的车辆定位信息
A2、将固定时延值和发送时间戳组合在无线信号中发出；所述固定时延值为路侧处理器发送车辆定位信息之前由车辆信息测量单元测量和处理器处理所引起的时延，包括路侧系统车辆信息测量单元的测量用时和路侧处理器处理车辆信息测量单元的测量信息得到车辆定位信息所花的时间；所述发送时间戳为路侧处理器发送信息的时刻，用于车载系统计算可变时延，所述可变时延为从路侧处理器发送车辆定位信息到车载处理器接收到车辆定位信息所花的时间，包括路侧无线通信装置编码、无线信号传输、车载无线通信装置解码和车载处理器数据读取环节的用时。
9.如权利要求8所述的一种提高车路协同车辆定位系统定位精度的方法，其特征在于，所述第一定位系统为GNSS卫星定位系统，所述第二定位系统为路侧定位系统；所述第一定位信息(p,v)为GNSS卫星定位信息，也可以是GNSS卫星定位信息与车辆传感器进行数据融合后得到的车辆定位信息；所述第二定位信息(p',v')为路侧定位信息。
10.如权利要求8所述的一种提高车路协同车辆定位系统定位精度的方法，其特征在于，所述步骤A2至少在GNSS信号较差的区域运行。
11.一种提高车路协同车辆定位系统定位精度的车载系统，其特征在于，包括处理器、存储器、卫星导航接收装置和无线通信装置，所述存储器中存储有计算机软件，所述计算机软件可以被处理器执行以实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。
12.一种提高车路协同车辆定位系统定位精度的路侧系统，其特征在于，包括处理器、存储器、车辆信息测量单元和无线通信装置，所述存储器中存储有计算机软件，所述计算机软件可以被处理器执行以实现如权利要求8-10中任一项所述的方法。
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