CN113938829B - 一种自动驾驶控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动驾驶控制系统，包括多个通信节点和控制设备，多个通信节点间隔部署在道路上，并使车辆行驶在道路上时能同时被至少四个通信节点的无线信号所覆盖，每个通信节点被配置为与进入其通信范围内的车辆进行无线通信，以测量其与车辆的距离；控制设备被配置为：根据至少四个通信节点的位置信息及测量的其与车辆的距离、测量精度计算车辆可能所处的至少四个环形区域，并根据测量的距离为对应的环形区域赋予相应的第一权重；确定至少四个环形区域彼此重叠形成的一个或多个重叠区域，计算每个重叠区域的第二权重，根据第二权重最大的重叠区域确定车辆的第一定位。

Description

一种自动驾驶控制系统

技术领域

本发明涉及自动驾驶领域，具体涉及一种自动驾驶控制系统。

背景技术

当前，自动驾驶正处于技术快速演进、产业加速布局的发展阶段，国家对自动驾驶给予了高度关注。车辆定位技术是自动驾驶技术体系中的一个关键技术，是车辆安全行驶的重要前提。

现有的车辆定位技术可以依赖车载传感器，而传感器产生的海量数据，需要利用高速处理器进行实时融合、计算、决策，以保证自动驾驶所要求的亚米级定位精度。这不仅要求车辆安装数量众多、价格昂贵的车载设备，而且对车辆的计算能力要求高，增加了消费者的购车成本。另外，车辆借助路边设施得到定位结果，可减少购车成本，如车辆依靠部署在城市交通道路周边的路边单元(Road Side Unit,RSU)实现实时定位，但大多只考虑两个路边单元间的协作定位，定位误差为3.3m～5.5m，误差较大。或是将基于路边单元的到达角估计和车载惯性导航系统进行融合，以提高车辆定位精度，此方式通常需车辆位置的先验知识来估计当前的位置，或车辆具有复杂的计算能力，校准实时位置，也导致高昂的车辆成本。因此，以上均不利于自动驾驶的普及。

另外，我国的无线通信技术主要面对通信需求，并未针对车辆的定位需求进行优化。具体而言，移动通信网为使基站覆盖的小区范围尽量少重合，降低布网成本，减少了基站数量，致使目前移动通信网的定位误差在百米到数千米，无法满足车辆定位需求。而简单增加基站密度来提高定位精度，则会形成较大的通信网络建设成本，且增加网络干扰。同时，现有的无线定位技术(如全球定位系统GPS、北斗系统BDS等)存在累积误差大、易受障碍物干扰等问题，无法满足车辆定位的需求。

但若能以现有无线通信技术为基础，即将部分定位任务转移到道路基础设施上，不仅降低自动驾驶车辆的制造成本，而且能同时实现定位、通信双向需求的一体化承载。如公开号为CN113031606A的发明申请公开了一种无线虚拟导轨系统以及车辆定位和控制方法，其将部分定位任务转移到道路基础设施上，在道路上铺设通信节点，其公开的控制中心利用三边定位算法，采用三个通信节点的圆相交点作为目标车辆的定位点，但该控制中心并未考虑通信节点的测量精度问题，特别在其中一两个通信节点距离车辆较远，测出与车辆的距离相对误差更大，计算出的定位点也可能误差极大。即使考虑测量精度，采用三个通信节点的环形相交区域作为车辆的定位范围，基于定位范围确定定位点。但仅依靠三个通信节点的协作得到的定位结果过于粗略，无法满足自动驾驶的精确定位需求。而且，如果某一节点发生损坏，获得的定位结果也会产生很大的误差。

基于上述研究，现有无线通信技术并未针对定位需求进行优化，无法满足自动驾驶对定位精度的要求，且成本高。因此，亟需研究一种进行高精度无线定位的自动驾驶控制系统，以利于自动驾驶的普及。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种自动驾驶控制系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

根据本发明的第一方面，提供一种自动驾驶控制系统，包括多个通信节点和控制设备，所述多个通信节点间隔部署在覆盖范围内的道路上，并且所述多个通信节点之间间隔的距离设置成使一个车辆行驶在道路上时能同时被至少四个通信节点的无线信号所覆盖，每个通信节点被配置为与进入其通信范围内的车辆进行无线通信，以测量其与车辆的距离并发送给控制设备；

控制设备被配置为：

根据至少四个通信节点的位置信息以及测量的其与车辆的距离、测量精度计算车辆可能所处的至少四个环形区域，并根据测量的距离为对应的环形区域赋予相应的第一权重；

确定车辆可能所处的至少四个环形区域彼此重叠形成的一个或多个重叠区域，并计算每个重叠区域的第二权重，根据最大的第二权重对应的重叠区域确定车辆的第一定位。

在本发明的一些实施例中，所述第二权重的获得方式包括对形成该重叠区域的所有环形区域的第一权重进行求和获得。

在本发明的一些实施例中，所述通信节点被配置为与进入其通信范围内的车辆进行无线通信，以测量其与车辆的距离并发送给控制设备，包括：

当车辆进入通信节点范围内，通信节点通过无线测距方式测量其与车辆的距离并与车辆相互通讯，相互通讯时所交换的信息包括所述通信节点的唯一标识符、车辆的唯一标识符，通信节点与车辆的距离；

将所述测量结果发送给控制设备。

在本发明的一些实施例中，所述根据至少四个通信节点的位置信息以及测量的其与车辆的距离、测量精度计算车辆可能所处的至少四个环形区域，包括：

根据所述至少四个通信节点中每个通信节点的测量的其与车辆的距离以及测量精度，得到车辆可能所处的最大距离和最小距离；

分别以所述至少四个通信节点中每个通信节点的位置信息为圆心，以对应的最大距离和最小距离为半径，计算车辆可能所处的环形区域，得到至少四个环形区域。

在本发明的一些实施例中，所述根据测量的距离为对应的环形区域赋予相应的第一权重包括：为半径相对较小的环形区域赋予相对较大的第一权重。

在本发明的一些实施例中，所述确定车辆可能所处的至少四个环形区域彼此重叠形成的一个或多个重叠区域，包括按照任意两重叠区域间没有重叠部分的方式，获得一个或者多个重叠区域，其中，每个重叠区域由至少两个环形区域彼此重叠形成。

在本发明的一些实施例中，所述根据最大的第二权重对应的重叠区域确定车辆的第一定位，包括：

取最大的第二权重对应的重叠区域中的一个点作为第一定位，其中，包括取最大的第二权重对应的重叠区域的重心作为第一定位，或取最大的第二权重对应的重叠区域的一个边界点作为第一定位。

在本发明的一些实施例中，所述通信节点上安装有定向天线，用于对外周期性地广播所述通信节点的位置信息和天线方向信息，基于两通信节点的定向天线广播的信息以及第一定位获得车辆的第二定位，包括：

基于获取的两通信节点的定向天线广播的信息，计算车辆的辅助定位；

根据预定的所述辅助定位和第一定位的加权系数，对所述辅助定位和第一定位进行加权求和，获得车辆的第二定位。

在本发明的一些实施例中，所述基于获取两通信节点的定向天线发出的信息，计算车辆的辅助定位包括：

车辆获取其经过第一个通信节点的定向天线发出的信息，包括第一个通信节点的唯一标识符、第一位置信息和第一天线方向信息；

车辆获取其经过第二个通信节点的定向天线发出的信息，包括第二个通信节点的唯一标识符、第二位置信息和第二天线方向信息；

基于第一位置信息和第一天线方向信息获得第一直线，基于第二位置信息和第二天线方向信息获得第二直线；

基于所述第一直线与第二直线计算车辆的辅助定位。

在本发明的一些实施例中，所述通信节点还包括应答器，所述车辆具有查询器，所述应答器用于通过电磁感应方式获得第三定位，包括：

当车辆驶过通信节点上的应答器的设定范围内时，车辆的查询器与应答器间通过电磁感应相互通信，获取所述通信节点的位置信息；

基于所述位置信息获得车辆的第三定位。

在本发明的一些实施例中，所述车辆的查询器与应答器通过电磁感应相互通信，获取所述通信节点的位置信息，包括：

所述查询器通过电磁感应向所述通信节点的应答器发送载波能量；

应答器接收到载波能量后，开始读取预先存储的通信节点的位置信息并通过电磁感应向查询器发送位置信息；

查询器接收所述通信节点的位置信息。

在本发明的一些实施例中，还包括所述利用车辆的第三定位修正用于计算第二定位中的所述辅助定位和第一定位的加权系数，修正方式包括：

利用当前的第三定位和获得该第三定位时最新的第二定位，修正所述辅助定位和第一定位的加权系数，以最小化均方误差，其中，修正后的所述辅助定位和第一定位的加权系数用于计算后续的第二定位。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的系统根据至少四个通信节点的位置信息以及测量的其与车辆的距离、测量精度计算车辆可能所处的至少四个环形区域；分析车辆可能所处的至少四个环形区域形成的多个重叠区域，并计算每个重叠区域的第二权重，根据第二权重最大的重叠区域确定车辆的第一定位，减少冗余。结合通信节点测量的距离和测量精度两个方面，计算出车辆所处的环形区域，根据通信节点距离车辆的远近，为半径相对较小的环形区域赋予相对较大的第一权重，以此获得的定位精度高。

2、本发明的系统获得的第一定位与车辆借助通信节点上安装的定向天线计算的辅助定位进行组合，实现车辆和道路共同定位，使得该第二定位相比第一定位的定位精度进一步大幅提升，解决了车辆自身需要具有复杂的计算分析能力导致的高昂车辆制造成本，利于自动驾驶的普及。

3、本发明还将系统中的通信节点设置为具有应答器的功能，当车辆经过通信节点时，通过电磁感应方法和通信节点交互，就能依靠通信节点的精确位置获得车辆的精确第三定位。该第三定位误差极小，且无需计算，可间断性地对获得的第二定位结果进行实时校准，达到亚米级定位精度，且可靠性高。

附图说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：

图1为根据本发明实施例的两种通信节点布置示意图；

图2为根据本发明实施例的利用自动驾驶控制系统采用第一种定位方式对车辆进行定位的方法流程图；

图3为根据本发明实施例的多个通信节点对车辆可能所处的位置划分的环形区域示意图；

图4为根据本发明实施例的车辆经过通信节点的定向天线通信范围内接收信号的示意图；

图5为根据本发明实施例的车辆的查询器与地面应答器通过电磁感应相互通信的示意图；

图6为根据本发明实施例的自动驾驶控制系统示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

正如背景技术中提到的，如公开号为CN113031606A的发明申请公开了一种无线虚拟导轨系统以及车辆定位和控制方法，但其仅依靠三个通信节点的协作得到的定位结果过于粗略，无法满足自动驾驶的精确定位需求。而且，如果某一节点发生损坏，获得的定位点就会产生很大的误差。因此，发明人又做出了进一步改进，在道路覆盖范围内密集地铺设通信节点，以使道路的任一点能被至少四个通信节点的信号覆盖，根据通信节点对车辆测量的距离计算车辆可能所处的环形区间，并根据距离为环形区间的权重赋值，计算环形区间形成的各个重叠区域的权重和，取权重和最大的重叠区域作为车辆的定位，从而提高定位的精度。

基于上述研究，根据本发明的一个实施例，本发明提供一种自动驾驶控制系统，包括多个通信节点和控制设备，多个通信节点间隔部署在覆盖范围内的道路上，并且将间隔的距离设置成使一个车辆行驶在道路上时能同时被至少四个通信节点的无线信号所覆盖。每个通信节点被配置为与进入其通信范围内的车辆进行无线通信，以测量其与车辆的距离并发送给控制设备；控制设备被配置为：根据至少四个通信节点的位置信息以及测量的其与车辆的距离、测量精度计算车辆可能所处的至少四个环形区域，并根据测量的距离为对应的环形区域赋予相应的第一权重；确定车辆可能所处的至少四个环形区域彼此重叠形成的一个或多个重叠区域，并计算每个重叠区域的第二权重，根据最大的第二权重对应的重叠区域确定车辆的第一定位。为了更好地理解本发明，下面结合具体的实施例针对该系统进行详细说明。

根据本发明的一个实施例，通信节点的布置方式例如可以有以下三种：

布置方式1、所有通信节点包含用于与车辆双向无线通信的无线通信模块，无定向天线和应答器；

布置方式2、一部分通信节点包含与车辆双向通信的无线通信能力，无定向天线和应答器；另一部分通信节点包含与车辆双向无线通信的无线通信模块以及定向天线；

布置方式3、所有通信节点包含用于与车辆双向无线通信的无线通信模块和应答器，但其中一部分还包含定向天线。带有定向天线的通信节点可安装在多条道路中最侧边的道路。

例如参照图1，示出了布置方式3，本发明的通信节点中包括未安装定向天线的通信节点11和安装有定向天线的通信节点12，且两种通信节点上均安装有应答器，其中，多个未安装定向天线的通信节点11按照10米到20米的间隔距离并列布置在全部主道路内或是主道路的中间两道路内，多个安装有定向天线的通信节点12按照10米到20米的间隔距离布置在辅道路内或布置在主道路中最侧边的道路内或者嵌装在道路表面。

针对以上三种通信节点的布置方式，可实现至少三种定位方式。

其中，在实施者采用布置方式1、2或3的情况下，均可以实现第一种定位方式。

第一种定位方式利用车辆通信范围内的至少四个通信节点共同与车辆进行通信，以实现定位，获得第一定位。根据本发明的一个实施例，在车辆行驶在道路上时，通信节点与车辆双向通信以测量与车辆的距离(如基于通信节点通过无线信号向车辆发送信息时以及通信节点通过无线信号收到车辆反馈的相应信息时的时间差计算距离)，并根据测量结果计算出车辆的第一定位，参照图2，获得第一定位具体方式包括以下步骤S1、S2、S3、S4。

步骤S1：当车辆进入通信节点范围内，通信节点通过无线测距方式测量其与车辆的距离并相互通讯。相互通讯时所交换的信息包括所述通信节点的唯一标识符、车辆的唯一标识符，通信节点与车辆的距离。

根据本发明的一个实施例，通信节点可利用无线测距技术(如：到达时间(Time ofArrival，TOA)或到达时间差(Time Difference of Arrival，TDOA)等无线测距技术)测量自身到车辆(也可称目标车辆)的距离，例如，采用到达时间的无线测距方式是基于通信节点通过无线信号向车辆发送信息时记录的时间，以及通信节点通过无线信号收到车辆反馈的相应信息时记录的时间，根据两个时间之差获得信号传播延时来计算距离(同时，获得车辆的唯一标识符和通信节点的唯一标识符)。另外，车辆与通信节点间的通信范围通常在100m左右，因此，车辆的通信范围内可以与4个或4个以上的通信节点与之通信，当车辆通信范围内共有N个(N≥4)通信节点，则需要计算这N个通信节点各自与车辆的距离，该N个通信节点各自与车辆的通信信息中包括通信节点与车辆的距离，对应通信节点的唯一标识符、车辆的唯一标识符发送给控制设备。

步骤S2：根据至少四个通信节点的位置信息以及测量的其与车辆的距离、测量精度计算车辆可能所处的至少四个环形区域。并根据测量的距离为对应的环形区域赋予相应的第一权重。

根据本发明的一个实施例，参照图3，在车辆的通信范围内包括有多个通信节点可与车辆进行通信，基于至少四个通信节点中每个通信节点的位置信息以及测量的距离和测量精度，均可计算出车辆相对于每个通信节点可能所处的一个环形区域。本发明中，测量的距离可以是换算出的水平距离，由此，以在同一平面考虑环形区域叠加的问题。显然，距离车辆越远的通信节点测量出的距离值越大，根据测量精度得到的误差范围越大，相应地，计算出的环形区域越宽。其中，计算车辆可能所处的至少四个环形区域可以通过以下方式进行：

根据所述至少四个通信节点中每个通信节点的测量的其与车辆的距离以及测量精度，得到车辆与各个通信节点可能相距的最大距离和最小距离。

再分别以所述至少四个通信节点中每个通信节点的位置信息为圆心，以对应的最大距离和最小距离为半径，最大距离为外半径，最小距离为内半径，计算车辆可能所处的环形区域，得到至少四个环形区域。

最后，由于距离车辆近的通信节点会有更准确的测距结果，根据通信节点距离车辆的远近，为半径相对较小的环形区域赋予相对较大的第一权重。环形区域包括内半径和外半径，可根据环形区域的内半径、外半径或内半径与外半径的平均值的相对大小为对应环形区域赋予第一权重。由此，使得后续得到的第一定位更准确。

步骤S3：确定车辆可能所处的至少四个环形区域彼此重叠形成的一个或多个重叠区域，并计算每个重叠区域的第二权重。例如，第二权重可以为形成该重叠区域的所有环形区域的第一权重之和。或者，又例如，第二权重为对形成该重叠区域的所有环形区域的第一权重进行加权求和的结果。

根据本发明的一个实施例，按照任意两重叠区域间没有重叠部分的方式进行统计，获得一个或者多个重叠区域，其中，每个重叠区域由至少两个环形区域彼此重叠形成。例如，假设经统计有M个重叠区域，将所有重叠区域记为一个集合，表示为{b₁,…,b_m,...,b_M}，b_m表示第m个重叠区域，任意两重叠区域间没有重叠部分，即

优选的，第二权重的计算为对形成该重叠区域的所有环形区域的第一权重进行求和获得的。例如形成重叠区域b_m包括有四个环形区域，四个环形区域的权重分别为α₁、α₂、α₄和α₇，重叠区域b_m的第二权重即为：α₁+α₂+α₄+α₇。

步骤S4：根据最大的第二权重对应的重叠区域确定车辆的第一定位。

根据本发明的一个实施例，取最大的第二权重对应的重叠区域中的一个点作为车辆的第一定位，其中，可以包括取最大的第二权重对应的重叠区域的重心作为第一定位，也可取该重叠区域的几何中心作为第一定位，或该重叠区域的一个边界点作为第一定位。例如取重叠区域的重心，记为(x_k,y_k)，通过这种带权重的多个通信节点协作定位方法，避免单个通信节点损坏造成过大影响以及减少冗余，提高定位准确度，满足自动驾驶对定位精度的要求。

以上实施方式根据重叠区域所涉及的环形区域的第一权重来确定第二权重，并基于最大的第二权重对应的重叠区域确定第一定位，提高了定位精度。

根据本发明的其他实施例，采用布置方式2或3以实现第二种定位方式，进一步提高定位精度。

第二种定位方式，参照图4，首先，基于上述第一种定位方式获得第一定位，进一步借助辅道路或主道路上的单侧道路中的安装有定向天线的通信节点获得辅助定位，并结合第一定位和辅助定位获得第二定位，使得该第二定位相比第一定位的定位精度进一步大幅提升。

根据本发明的一个实施例，安装有定向天线的通信节点，其定向天线用于对外周期性地广播所述通信节点的位置信息和天线方向信息，车辆与通信节点上的定向天线进行单向通信，在经过定向天线的通信范围内时，接收定向天线广播的信息，并基于两通信节点的定向天线广播的信息计算的辅助定位，根据当前预定的辅助定位和第一定位的加权系数，对所述辅助定位和第一定位进行加权求和，获得车辆的第二定位。

根据本发明的一个实施例，其中，计算辅助定位可通过获取第一个通信节点上的定向天线和第二个通信节点上的定向天线发出的信息，对信息进行简单计算处理，获得车辆在经过第二通信节点时的辅助定位，即可以通过以下方式：

获取车辆经过第一个通信节点上的定向天线发出的信息，包括第一个通信节点的唯一标识符、第一位置信息和第一天线方向信息。即车辆行驶到第一个通信节点上的定向天线覆盖区域时，可获取到该通信节点的第一位置信息(x₁,y₁)及第一天线方向信息δ₁(δ₁为车辆相对于第一通信节点的角度，即信标信息)。

获取车辆经过第二个通信节点上的定向天线发出的信息，包括第二个通信节点的唯一标识符、第二位置信息和第二天线方向信息。即车辆行驶到第二个通信节点的定向天线覆盖区域时，可获取到该通信节点的第二位置信息(x₂,y₂)及第二天线方向信息δ₂(δ₂为车辆相对于第二通信节点的角度，即信标信息)。

基于第一位置信息和第一天线方向信息获得第一直线，基于第二位置信息和第二天线方向信息获得第二直线。

根据本发明的一个实施例，参见图4，可以利用简单的三角原理计算出车辆的位置，获得车辆在第一个通信节点和第二个通信节点覆盖区域间的位移矢量，假设沿x轴方向的分量为Δx。

如图4所示，在基于第一位置信息和第一天线方向信息获得第一直线l₁后，可通过以下方式计算得到由第一直线l₁平移后得到的平移后的第一直线l₁′方程，表示如下：

其中，x₁表示第一位置信息中的x轴方向上的坐标信息，y₁第一位置信息中的y轴方向上的坐标信息。

基于第二位置信息和第二天线方向信息获得的第二直线l₂可通过如下方式表示：

其中，x₂表示第二位置信息中的x轴方向上的坐标信息，y₂第二位置信息中的y轴方向上的坐标信息。

基于所述第一直线与第二直线计算车辆的辅助定位。优选的，求解平移后的第一直线l₁和第二直线l₂的交点，交点为车辆的辅助定位，具体可结合(1)式和(2)式，分别计算辅助定位在x轴方向上的坐标信息和辅助定位y轴方向上的坐标信息，其中，在x轴方向上的坐标信息如下的(3)式，y轴方向上的坐标信息如下的(4)式：

通过上述基于安装有定向天线的通信节点与车辆间的单向通信，可以得到车辆在经过第二个安装有定向天线的通信节点时对应的辅助定位为(x_g，y_g)。

根据当前预设的辅助定位和第一定位的加权系数，对所述辅助定位和第一定位进行加权求和，确定车辆的第二定位。

根据本发明的一个实施例，第二定位具体可以通过以下方式计算：

β(x_k，y_k)+γ(x_g，y_g) (5)

其中，β表示第一定位(x_k，y_k)的加权系数，γ表示辅助定位(x_g，y_g)的加权系数。

结合从获得的第一定位以及利用安装有定向天线的通信节点计算的辅助定位获得的第二定位，能有效提高定位精度。

根据本发明的进一步的实施例，采用布置方式3可以实现第三种定位方式，以进一步提高定位精度。

第三种定位方式，如图5所示，每个通信节点上装有应答器，在应答器的设定范围1m内，当车辆经过应答器上方或设定范围内，车辆的查询器与应答器间通过电磁感应方式进行双向通信，获得第三定位。优选的，以电磁感应方式获得第三定位包括：查询器通过电磁感应向所述通信节点的应答器发送载波能量；应答器接收到载波能量后，开始读取预先存储的通信节点的位置信息并通过电磁感应向查询器发送位置信息；查询器接收所述通信节点的位置信息，并基于所述通信节点的位置信息获得车辆的第三定位。

由于装有应答器的通信节点铺设在道路上，其通信节点对应的位置十分精确，无需计算就能获得精确的第三定位。该第三定位误差极小，进一步满足自动驾驶的亚米级定位精度要求。另外，通信节点上安装的应答器维修简便，使用寿命长且能在恶劣条件下稳定工作，可靠性高。因此，可通过获得的第三定位对用于计算第二定位中的所述辅助定位和第一定位的加权系数进行修正。而只有车辆经过通信节点的设定范围内才能获得精准的第三定位，从而进行一种点式修正方式，使得车辆在通信节点设定范围外依然能获得精准定位。

根据本发明的一个实施例，点式修正方式可通过第三定位修正用于计算第二定位的辅助定位和第一定位的加权系数，即利用当前的第三定位和获得该第三定位时最新的第二定位，调节辅助定位和第一定位的加权系数，以最小化均方误差，其中，调节后的辅助定位和第一定位的加权系数用于计算后续的第二定位。

根据本发明的一个实施例，当前的第三定位为(x^*，y^*)，获得该第三定位时最新的第二定位为β(x_k，y_k)+γ(x_g，y_g)，其中，调节辅助定位和第一定位的加权系数，以最小化均方误差可通过以下方式调节：

其中，L表示均方误差，且

(e_x，e_y)＝(x^*，y^*)-[β(x_k，y_k)+γ(x_g，y_g)]。通过调节辅助定位和第一定位的加权系数，以使得均方误差最小，并将均方误差最小时对应的β作为第一定位(x_k，y_k)的加权系数，γ作为辅助定位(x_g，y_g)的加权系数，将更新后的辅助定位和第一定位的加权系数用于计算后续的第二定位，获得亚米级定位结果。

基于上述的通信节点及其布置方式实现的三种定位方式，控制设备可获得第一定位、第二定位或第三定位，并根据三种定位中的一个定位控制对应车辆自动驾驶。

以下用布置方式3对应的应用场景来说明，假设当车辆通信范围内只包括未安装有定向天线的通信节点时，控制设备则通过第一种定位方式获得第一定位，并基于该第一定位控制车辆自动驾驶。

当车辆通信范围内经过两个安装有定向天线的通信节点时，此时两种通信节点与车辆通信可实现第二种定位方式，获得第二定位，控制设备基于第二定位控制车辆自动驾驶。

当车辆通信范围经过某个通信节点时获得应答器反馈的第三定位，则将第三定位作为该车辆的最新定位，同时利用第三定位实现修正用于计算第二定位的权重。

根据本发明的一个实施例，该系统还可包括车载设备，参照图6，车载设备用于安装在车辆上，以实现车辆与通信节点的交互以及接收控制设备的控制。控制设备例如设置在道路的侧边，且与道路形成一定的安全距离。此外，在覆盖范围的道路较长或者任务量大时，可对不同路段进行分段控制，优选的，控制设备包括云平台和多个集中式基站，集中式基站安装于道路的侧边，且间隔分布，使一个路段对应一个集中式基站，云平台部署在远处的机房内并与多个集中式基站连接。其中，每个集中式基站可以负责一个路段内的车辆控制，通过光纤与该路段内的多个通信节点相连，以通过通信节点和车载设备的交互从而实现与车辆的交互。车载设备与通信节点交互的信息中包括车辆的唯一标识符和定位结果。车载设备中还包括查询器，车辆靠近通信节点时，获得第三定位。集中式基站通过通信节点收集当前路段的全部车辆的定位结果，获得该路段的路况信息；每个路段均设置有集中式基站，集中式基站可与云平台进行交互，将所有集中式基站获得的路况信息上传至云平台，云平台具有比集中式基站更强大的计算、存储能力，可用于处理大规模数据分析等对计算、存储要求特别高的任务，如：整合分析所有集中式基站上传的路况信息，获得车流量分布情况，反馈给集中式基站，以帮助和/或协调不同的集中式基站更好地进行路径规划决策，以控制车辆自动驾驶。

需要说明的是，虽然上文按照特定顺序描述了各个步骤，但是并不意味着必须按照上述特定顺序来执行各个步骤，实际上，这些步骤中的一些可以并发执行，甚至改变顺序，只要能够实现所需要的功能即可。

本发明可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本发明的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以包括但不限于电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (9)

1.一种自动驾驶控制系统，包括多个通信节点和控制设备，

所述多个通信节点间隔部署在覆盖范围内的道路上，并且所述多个通信节点之间间隔的距离被设置成使一个车辆行驶在道路上时能同时被至少四个通信节点的无线信号所覆盖，每个通信节点被配置为与进入其通信范围内的车辆进行无线通信，以测量其与车辆的距离并发送给控制设备；

控制设备被配置为：

根据所述至少四个通信节点的位置信息以及测量的其与车辆的距离、测量精度计算车辆可能所处的至少四个环形区域，其中，至少四个环形区域的获得方式包括根据所述至少四个通信节点中每个通信节点的测量的其与车辆的距离以及测量精度，得到车辆可能所处的最大距离和最小距离；分别以所述至少四个通信节点中每个通信节点的位置信息为圆心，以对应的最大距离和最小距离为半径，计算车辆可能所处的环形区域，得到至少四个环形区域；

并根据测量的距离为对应的环形区域赋予相应的第一权重，其中，所述为环形区域赋予相应的第一权重的方式包括为半径相对较小的环形区域赋予相对较大的第一权重；以及

确定车辆可能所处的至少四个环形区域彼此重叠形成的一个或多个重叠区域，并计算每个重叠区域的第二权重，根据最大的第二权重对应的重叠区域确定车辆的第一定位，其中，第二权重的获得方式包括对形成该重叠区域的所有环形区域的第一权重进行求和或加权求和获得。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通信节点被配置为与进入其通信范围内的车辆进行无线通信，以测量其与车辆的距离并发送给控制设备，包括：

当车辆进入通信节点范围内，通信节点通过无线测距方式测量其与车辆的距离并与车辆相互通讯，相互通讯时所交换的信息包括所述通信节点的唯一标识符、车辆的唯一标识符，通信节点与车辆的距离；

将通信节点测量的其与车辆的距离的测量结果发送给控制设备。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述确定车辆可能所处的至少四个环形区域彼此重叠形成的一个或多个重叠区域，包括按照任意两重叠区域间没有重叠部分的方式，获得一个或者多个重叠区域，其中，每个重叠区域由至少两个环形区域彼此重叠形成。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述根据最大的第二权重对应的重叠区域确定车辆的第一定位，包括：

取最大的第二权重对应的重叠区域中的一个点作为第一定位，其中，包括取最大的第二权重对应的重叠区域的重心作为第一定位，或取最大的第二权重对应的重叠区域的一个边界点作为第一定位。

5.根据权利要求1至4任一项所述的系统，其特征在于，所述通信节点上安装有定向天线，用于对外周期性地广播所述通信节点的位置信息和天线方向信息，基于两通信节点的定向天线广播的信息以及第一定位获得车辆的第二定位，包括：

基于获取的两通信节点的定向天线广播的信息，计算车辆的辅助定位；

根据预定的所述辅助定位和第一定位的加权系数，对所述辅助定位和第一定位进行加权求和，获得车辆的第二定位。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述基于获取两通信节点的定向天线发出的信息，计算车辆的辅助定位包括：

车辆获取其经过第一个通信节点的定向天线发出的信息，包括第一个通信节点的唯一标识符、第一位置信息和第一天线方向信息；

车辆获取其经过第二个通信节点的定向天线发出的信息，包括第二个通信节点的唯一标识符、第二位置信息和第二天线方向信息；

基于第一位置信息和第一天线方向信息获得第一直线，基于第二位置信息和第二天线方向信息获得第二直线；

基于所述第一直线与第二直线计算车辆的辅助定位。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述通信节点还包括应答器，所述车辆具有查询器，所述应答器用于通过电磁感应方式获得第三定位，包括：

当车辆驶过通信节点上的应答器的设定范围内时，车辆的查询器与应答器间通过电磁感应相互通信，获取所述通信节点的位置信息；

基于所述位置信息获得车辆的第三定位。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述车辆的查询器与应答器通过电磁感应相互通信，获取所述通信节点的位置信息，包括：

所述查询器通过电磁感应向所述通信节点的应答器发送载波能量；

应答器接收到载波能量后，开始读取预先存储的通信节点的位置信息并通过电磁感应向查询器发送位置信息；

查询器接收所述通信节点的位置信息。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括利用车辆的第三定位修正用于计算第二定位中的所述辅助定位和第一定位的加权系数，修正方式包括：

利用当前的第三定位和获得该第三定位时最新的第二定位，修正所述辅助定位和第一定位的加权系数，以最小化均方误差，其中，修正后的所述辅助定位和第一定位的加权系数用于计算后续的第二定位。

Images