CN114257993A - 车载通信和定位数据处理的方法、车载终端和车辆 - Google Patents

车载通信和定位数据处理的方法、车载终端和车辆 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种车载通信和定位数据处理的方法、车载终端和车辆，应用于无人/自动驾驶车辆，上述方法包括：接收路侧设备或者其他车辆广播的携带有数字签名的差分校正数据；对上述差分校正数据的数字签名进行验证；在上述数字签名验证通过的情况下，解析上述差分校正数据；根据解析后的差分校正数据和当前车辆的卫星定位数据进行差分解算，得到当前车辆的导航定位信息。上述方法不仅能够缓解服务器的数据处理压力，而且还能够适用于车辆的4G/5G等网络信号差的场景，有助于提高车辆高精度定位的稳定性，同时通过在差分校正数据中携带的数字签名验证通过的情况下才进行差分解算，能够保证计算得到的高精度定位信息的可靠性。

Description

车载通信和定位数据处理的方法、车载终端和车辆
技术领域
本公开涉及车辆技术领域，尤其涉及一种车载通信和定位数据处理的方法、车载终端和车辆。
背景技术
在车辆领域，尤其在无人/自动驾驶车辆技术中，高精度定位至关重要。实时动态载波相位差分(RTK)技术是行业内应用最为广泛的定位技术，利用多基站网络RTK技术建立的连续运行(卫星定位服务)参考站(CORS，Continuously Operating ReferenceStations)也随之广泛普及。CORS系统是卫星定位技术、计算机网络技术、数字通信技术等高新科技多方位、深度结晶的产物，CORS系统由基准站网、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、用户应用系统五个部分组成，各基准站与监控分析中心间通过数据传输系统连接成一体，形成专用网络。
目前自动驾驶车辆采用4G/5G通信方式，与CORS服务器(例如为用于进行定位数据处理的服务器)进行交互，获取服务器下发的RTCM(一种通用的导航数据编码格式)数据，定位模块进行差分解算后，得到高精度定位数据。
然而，在4G/5G信号较弱的区域，自动驾驶车辆与CORS服务器之间的通信会受到影响，相应的，车辆定位精度也会受到影响。此外，当大量车辆同时与CORS服务器进行数据交互时，服务器的网络压力也会受到极大的挑战，网络拥塞也会导致车辆不能实时获取高精度定位数据，为自动驾驶的运行带来安全隐患。
发明内容
为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开的实施例提供了一种车载通信和定位数据处理的方法、车载终端和车辆。
第一方面，本公开的实施例提供了一种应用于车辆的车载通信和定位数据处理的方法。上述方法包括：接收路侧设备或者其他车辆广播的携带有数字签名的差分校正数据；对上述差分校正数据的数字签名进行验证；在上述数字签名验证通过的情况下，解析上述差分校正数据；以及根据解析后的差分校正数据和当前车辆的卫星定位数据进行差分解算，得到当前车辆的导航定位信息。
根据本公开的实施例，上述方法还包括：在上述数字签名验证通过的情况下，将上述差分校正数据基于V2X通信的方式广播给其他车辆。
根据本公开的实施例，上述方法还包括：将上述导航定位信息与上述当前车辆的惯性测量信息(IMU数据)进行融合，得到符合预设精度的组合惯导定位结果。
根据本公开的实施例，上述方法还包括：在上述数字签名验证不通过的情况下，标记发送上述差分校正数据的路侧设备为待检测设备；将上述待检测设备的设备标识上报给路侧设备的检修控制台，使得上述检修控制台对上述待检测设备进行检修处理。
根据本公开的实施例，上述方法还包括：将上述待检测设备的设备标识基于V2X通信的方式广播给其他车辆。
根据本公开的实施例，上述差分校正信号为RTCM(一种通用的GNSS数据编码格式，用于网络通信)数据格式，上述车辆包括自动驾驶车辆。
第二方面，本公开的实施例提供了一种车载终端。上述车载终端包括：导航模块；与上述导航模块连接的处理模块，与上述处理模块连接的车辆通信模块和安全验证模块。上述车辆通信模块用于接收路侧设备广播的携带有数字签名的差分校正数据，并将上述差分校正数据发送给上述处理模块。上述处理模块用于将上述差分校正数据发送给上述安全验证模块。上述安全验证模块用于对上述差分校正数据的数字签名进行验证，并在上述数字签名验证通过的情况下，将上述差分校正数据返回给上述处理模块。上述处理模块用于解析从上述安全验证模块返回的差分校正数据，并将解析后的差分校正数据发送给上述导航模块。上述导航模块用于根据解析后的差分校正数据和当前车辆的卫星定位数据进行差分解算，得到当前车辆的导航定位信息。
根据本公开的实施例，上述车辆通信模块用于在上述数字签名验证通过的情况下，将上述差分校正数据广播给其他车辆；还用于在上述数字签名验证不通过的情况下，标记发送上述差分校正数据的路侧设备为待检测设备；并用于将上述待检测设备的设备标识上报给路侧设备的检修控制台，以及广播给其他车辆。
根据本公开的实施例，上述车载终端还包括：惯性测量模块。上述惯用测量模块与上述处理模块连接，上述惯性测量模块用于根据传感器获取的当前车辆信息来计算得到当前车辆的惯性测量信息。上述处理模块还用于将上述导航定位信息与上述当前车辆的惯性测量信息进行融合，得到符合预设精度的组合惯导定位结果。
第三方面，本公开的实施例提供了一种车辆。上述车辆用于执行如上所述的车载通信和定位数据处理的方法或包括如上所述的车载终端。
本公开实施例提供的上述技术方案至少具有如下优点的部分或全部：
车辆通过与路侧设备和其他车辆进行通信，从路侧设备或者其他车辆接收差分校正数据，并根据上述差分校正数据和卫星定位数据进行差分解算而得到车辆的导航定位数据，而非与服务器直接进行通信，这样一来，不仅能够缓解服务器的数据处理压力，而且还能够适用于车辆的4G/5G等网络信号差的场景，有助于提高车辆高精度定位的稳定性，同时通过在差分校正数据中携带的数字签名验证通过的情况下才进行差分解算，能够保证计算得到的高精度定位信息的可靠性。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示意性地示出了适用于本公开实施例的车载通信和定位数据处理的方法的系统架构；
图2示意性地示出了本公开一实施例的车载通信和定位数据处理的方法的流程图；
图3示意性地示出了本公开另一实施例的车载通信和定位数据处理的方法的流程图；
图4示意性地示出了本公开又一实施例的车载通信和定位数据处理的方法的流程图；以及
图5示意性地示出了本公开实施例的车载终端的结构框图。
具体实施方式
本公开的实施例提供了一种车载通信和定位数据处理的方法、车载终端和车辆，车辆通过与路侧设备和其他车辆进行通信，从路侧设备或者其他车辆接收差分校正数据，并根据上述差分校正数据和卫星定位数据进行差分解算而得到车辆的导航定位数据，而非与服务器直接进行通信，这样一来，不仅能够缓解服务器的数据处理压力，而且还能够适用于车辆的4G/5G等网络信号差的场景，有助于提高车辆高精度定位的稳定性，同时通过在差分校正数据中携带的数字签名验证通过的情况下才进行差分解算，能够保证计算得到的高精度定位信息的可靠性。
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
图1示意性地示出了适用于本公开实施例的车载通信和定位数据处理的方法的系统架构。
参照图1所示，适用于本公开实施例的车载通信和定位数据处理的方法的系统架构100包括：导航系统101、服务器102、路侧设备110以及车辆120。
导航系统101与路侧设备110能够实现通信，导航系统101与车辆120也能够实现通信。
服务器102与路侧设备110之间能够实现通信，并且为了保证在车辆120信号差的场景下路侧设备110能够向车辆120实时反馈差分校正数据，路侧设备110与服务器102之间建立长连接(keep alive)。
车辆120与路侧设备110之间能够实现通信，例如通过V2X技术(车联网技术)进行通信。
多个车辆之间也可以基于V2X技术进行通信，例如在图1中以两个车辆分别为车辆121和车辆122进行示例。
上述导航系统101可以是全球导航卫星系统(GNSS)，也可以是其他单一导航系统或者多个导航系统(例如为北斗、GPS等)的组合。
上述服务器102可以是连续运行卫星定位服务参考站系统(CORS)服务器，例如可以是RTK(实时动态载波相位差分)计算云平台。
在一实施例中，由路侧设备110接收导航系统发送的卫星定位数据；将上述卫星定位数据发送给服务器，接收并解析上述服务器反馈的差分校正信号，得到差分校正数据；根据上述差分校正数据和上述卫星定位数据进行差分解算，得到符合预设精度的目标定位数据；对上述目标定位数据的正确性进行校验；以及在上述目标定位数据校验通过的情况下，将上述差分校正数据广播给车辆。
路侧设备110可以是设置于道路侧的新建通信设备，也可以是在已有的道路侧设备上通过集成能够实现上述逻辑的功能模块(例如为软件、硬件或者软硬件系统等)而得到的设备。例如路侧设备可以是基站111，或者是路侧摄像装置112等各种形式。
上述服务器102是用于给车辆120的定位提供计算服务支持的服务器，通过设置路侧设备110，车辆120与路侧设备110之间进行通信来获取差分校正数据，例如图1中示例的车辆122通过与路侧设备110进行通信来获取差分校正数据的通信路径①所示；当车辆121从路侧设备中接收到携带有数字签名的差分校正数据后，可以对上述数字签名进行校验，在校验通过的情况下，车辆121可以将通过校验的差分校正数据广播给其他车辆，例如为车辆122；对于车辆122而言，该车辆122从其他车辆(这里示例为车辆121)接收到差分校正数据，参照图1中的通信路径②所示。
利用路侧设备110与服务器102进行交互，由路侧设备110广播差分校正数据给车辆120。将众多车辆120对服务器102的访问转化为较少数量的路侧设备110与服务器102的通信，并且在车辆121与车辆122之间也可以通过V2X通信来传输某个车辆已经校验过的差分校正数据，如此能够实现车辆与车辆之间、车辆与路侧设备之间关于差分校正数据的传输，提高车辆高精度定位的稳定性以及数据的可靠性。
上述车辆120(例如为车辆121或车辆122)用于执行本公开实施例提供的车载通信和定位数据处理的方法。
下面结合附图来对本公开的实施例进行详细介绍。
本公开的第一个示例性实施例提供了一种用于车辆的车载通信和定位数据处理的方法。
图2示意性地示出了本公开一实施例的车载通信和定位数据处理的方法的流程图。
参照图2所示，本公开实施例提供的车载通信和定位数据处理的方法，包括以下步骤：S210、S220、S230和S240。上述步骤S210～S240可以由图1所示的系统架构100中的车辆120(一类执行主体)来执行，可以是一个或多个车辆来执行上述方法。
在步骤S210：接收路侧设备或者其他车辆广播的携带有数字签名的差分校正数据。
例如在一实施例中，车辆121(或者为车辆122)接收路侧设备110广播的携带有数字签名的差分校正数据。
上述差分校正数据可以是RTCM差分数据，例如通过RTCM3.2协议传输的RTCM数据。
在步骤S220，对上述差分校正数据的数字签名进行验证。
车辆121对上述差分校正数据的数字签名进行验证。
在步骤S230，在上述数字签名验证通过的情况下，解析上述差分校正数据。
在上述数字签名验证通过的情况下，上述车辆121对RTCM形式的差分校正数据进行解析。
在步骤S240，根据解析后的差分校正数据和当前车辆的卫星定位数据进行差分解算，得到当前车辆的导航定位信息。
这里描述的当前车辆是为了与其他车辆进行区别。上述车辆121(当前车辆)可以实时接收导航系统发送的卫星定位数据，并根据解析后的差分校正数据和实时接收到的卫星定位数据进行差分解算，得到车辆121的导航定位信息。
基于上述步骤S210～S240，车辆通过与路侧设备和其他车辆进行通信，从路侧设备或者其他车辆接收差分校正数据，并根据上述差分校正数据和卫星定位数据进行差分解算而得到车辆的导航定位数据，而非与服务器直接进行通信，这样一来，不仅能够缓解服务器的数据处理压力，而且还能够适用于车辆的4G/5G等网络信号差的场景，有助于提高车辆高精度定位的稳定性，同时通过在差分校正数据中携带的数字签名验证通过的情况下才进行差分解算，能够保证计算得到的高精度定位信息的可靠性。
图3示意性地示出了本公开另一实施例的车载通信和定位数据处理的方法的流程图。
在上述实施例的基础上，上述方法除了包括上述步骤S210～S240之外，还包括步骤S250，参照图3所示，为了简化示意，仅示例了步骤S240和S250，步骤S250在步骤S240之后执行。
在步骤S250，将上述导航定位信息与上述当前车辆的惯性测量信息(IMU数据)进行融合，得到符合预设精度的组合惯导定位结果。
上述惯性测量数据可以是惯性测量模块/单元(IMU)(例如包括陀螺仪、车辆加速器、计算单元等)根据传感器获取的当前车辆信息来计算得到当前车辆的惯性测量信息。预设精度例如为厘米级别。
如此一来，计算得到的组合惯导定位结果是融合有惯性测量信息和导航定位信息的精度和准确度更高的数据。
图4示意性地示出了本公开又一实施例的车载通信和定位数据处理的方法的流程图。
在上述实施例的基础上，上述方法除了包括上述步骤S210～S240之外，或者包括上述步骤S210～S250之外还可以进一步包括以下步骤中的至少一组：S410或{S420，S431，S432}。
参照图4所示，为了简化示意，仅示意步骤S220对应判定的两个分支，其他步骤不再示意，具体可以参照图1所示。
在步骤S410：在上述数字签名验证通过的情况下，将上述差分校正数据基于V2X通信的方式广播给其他车辆。
当前车辆通过将数据完整性和真实性验证过的差分校正数据广播给其他车辆，能够实现车辆与车辆之间、车辆与路侧设备之间关于差分校正数据的传输，适应于各种形式的路况，在路侧设备的通信覆盖区域内，例如在车辆间距相对较为密集的路况下，可以基于车辆-车辆和车辆-路侧设备结合起来进行差分校正数据的传输，在车辆与路侧设备之间的通信距离相对于较远(例如车辆A与路侧设备的通信距离超出了路侧设备的覆盖范围)的情况下，基于路侧设备通信覆盖范围内的车辆B与车辆A之间进行差分校正数据的传输，使得车辆A能够得到高精度的定位数据，能够提高各种路况下车辆高精度定位的稳定性以及数据的可靠性。
在上述数字签名验证不通过的情况下，执行步骤S420和S431，此外，还可以进一步执行S432。
在步骤S420，标记发送上述差分校正数据的路侧设备为待检测设备。
在步骤S431，将上述待检测设备的设备标识上报给路侧设备的检修控制台，使得上述检修控制台对上述待检测设备进行检修处理。
在数字签名验证不通过的情况下，可能是路侧设备的软件版本中数字签名的有效期已过，或者是其他导致数字签名验证失效的原因，如此一来，基于上述步骤S420和S431，通过将发送的差分校正数据中数字签名验证不通过所对应的路侧设备标记为待检测设备，至少能够将路侧设备是否存在问题进行存疑，并及时上报给检修控制台，使得上述路侧设备的检修控制台根据上报情况来对待检测设备进行检修处理，从而保证路侧设备的持续、正常运行。
在步骤S432，将上述待检测设备的设备标识基于V2X通信的方式广播给其他车辆。
根据本公开的实施例，上述差分校正信号为RTCM数据格式，上述车辆包括自动驾驶车辆。在其他实施例中，上述车辆也可以是常规车辆。
通过将数字签名验证不通过的待检测设备的设备标识广播给其他车辆，实现对路侧设备信息在车辆之间的及时共享，从而有助于其他车辆在行驶过程中选择正常的路侧设备或者其他车辆广播的差分校正数据，保证定位数据的实时性、有效性和可靠性。
基于相同的技术构思，本公开的第二个示例性实施例提供了一种车载终端。上述车载终端可以是设置于车辆上的硬件电路、软件包或者软硬结合体。
图5示意性地示出了本公开实施例的车载终端的结构框图。
参照图5所示，本实施例提供的车载终端500包括：导航模块501，与上述导航模块501连接的处理模块503，与上述处理模块503连接的安全验证模块504和车辆通信模块505。
上述车辆通信模块505用于接收路侧设备广播的携带有数字签名的差分校正数据，并将上述差分校正数据发送给上述处理模块503。
上述处理模块503用于将上述差分校正数据发送给上述安全验证模块504。
上述安全验证模块504用于对上述差分校正数据的数字签名进行验证，并在上述数字签名验证通过的情况下，将上述差分校正数据返回给上述处理模块503。
上述处理模块503用于解析从上述安全验证模块返回的差分校正数据，并将解析后的差分校正数据发送给上述导航模块501。
上述导航模块501用于根据解析后的差分校正数据和当前车辆的卫星定位数据(当前车辆基于导航模块从导航系统接收上述卫星定位数据)进行差分解算，得到当前车辆的导航定位信息。
根据本公开的实施例，上述车辆通信模块505用于在上述数字签名验证通过的情况下，将上述差分校正数据广播给其他车辆；还用于在上述数字签名验证不通过的情况下，标记发送上述差分校正数据的路侧设备为待检测设备；并用于将上述待检测设备的设备标识上报给路侧设备的检修控制台，以及广播给其他车辆。
根据本公开的实施例，上述车载终端还包括：惯性测量模块502。上述惯用测量模块502与上述处理模块503连接，上述惯性测量模块502用于根据传感器获取的当前车辆信息来计算得到当前车辆的惯性测量信息。
上述处理模块503还用于将上述导航定位信息与上述当前车辆的惯性测量信息(IMU数据)进行融合，得到符合预设精度(例如为厘米级别)的组合惯导定位结果。
根据本公开的实施例，上述车载终端还包括：电源模块，上述电源模块用于给上述导航模块501、惯用测量模块502、处理模块503、安全验证模块504和车辆通信模块505进行供电。
本公开的第三个示例性实施例提供了一种车辆。上述车辆用于执行如上所述的车载通信和定位数据处理的方法或包括如上所述的车载终端。
上述车辆可以是无人/自动驾驶车辆。
上述车辆和上述车载终端，通过与路侧设备和其他车辆进行通信，从路侧设备或者其他车辆接收差分校正数据，并根据上述差分校正数据和卫星定位数据进行差分解算而得到车辆的导航定位数据，而非与服务器直接进行通信，这样一来，不仅能够缓解服务器的数据处理压力，而且还能够适用于车辆的4G/5G等网络信号差的场景，有助于提高车辆高精度定位的稳定性，同时通过在差分校正数据中携带的数字签名验证通过的情况下才进行差分解算，能够保证计算得到的高精度定位信息的可靠性。
上述各个模块中的任意多个可以合并在一个模块中实现，或者其中的任意一个模块可以被拆分成多个模块。或者，这些模块中的一个或多个模块的至少部分功能可以与其他模块的至少部分功能相结合，并在一个模块中实现。上述各个模块中的至少一个可以至少被部分地实现为硬件电路，例如现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、片上系统、基板上的系统、封装上的系统、专用集成电路(ASIC)，或可以通过对电路进行集成或封装的任何其他的合理方式等硬件或固件来实现，或以软件、硬件以及固件三种实现方式中任意一种或以其中任意几种的适当组合来实现。或者，上述各个模块中的至少一个可以至少被部分地实现为计算机程序模块，当该计算机程序模块被运行时，可以执行相应的功能。
以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开的技术构思。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种应用于车辆的车载通信和定位数据处理的方法，其特征在于，所述方法包括：
接收路侧设备或者其他车辆广播的携带有数字签名的差分校正数据；
对所述差分校正数据的数字签名进行验证；
在所述数字签名验证通过的情况下，解析所述差分校正数据；以及
根据解析后的差分校正数据和当前车辆的卫星定位数据进行差分解算，得到当前车辆的导航定位信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述数字签名验证通过的情况下，将所述差分校正数据基于V2X通信的方式广播给其他车辆。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
将所述导航定位信息与所述当前车辆的惯性测量信息进行融合，得到符合预设精度的组合惯导定位结果。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述数字签名验证不通过的情况下，标记发送所述差分校正数据的路侧设备为待检测设备；
将所述待检测设备的设备标识上报给路侧设备的检修控制台，使得所述检修控制台对所述待检测设备进行检修处理。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：
将所述待检测设备的设备标识基于V2X通信的方式广播给其他车辆。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述差分校正信号为RTCM数据格式，所述车辆包括自动驾驶车辆。
7.一种车载终端，其特征在于，包括：导航模块；与所述导航模块连接的处理模块，与所述处理模块连接的车辆通信模块和安全验证模块；
所述车辆通信模块用于接收路侧设备或者其他车辆广播的携带有数字签名的差分校正数据，并将所述差分校正数据发送给所述处理模块；
所述处理模块用于将所述差分校正数据发送给所述安全验证模块；
所述安全验证模块用于对所述差分校正数据的数字签名进行验证，并在所述数字签名验证通过的情况下，将所述差分校正数据返回给所述处理模块；
所述处理模块用于解析从所述安全验证模块返回的差分校正数据，并将解析后的差分校正数据发送给所述导航模块；
所述导航模块用于根据解析后的差分校正数据和当前车辆的卫星定位数据进行差分解算，得到当前车辆的导航定位信息。
8.根据权利要求7所述的车载终端，其特征在于，所述车辆通信模块用于在所述数字签名验证通过的情况下，将所述差分校正数据广播给其他车辆；还用于在所述数字签名验证不通过的情况下，标记发送所述差分校正数据的路侧设备为待检测设备；并用于将所述待检测设备的设备标识上报给路侧设备的检修控制台，以及广播给其他车辆。
9.根据权利要求7所述的车载终端，其特征在于，还包括：惯性测量模块，与所述处理模块连接，所述惯性测量模块用于根据传感器获取的当前车辆信息来计算得到当前车辆的惯性测量信息；
所述处理模块还用于将所述导航定位信息与所述当前车辆的惯性测量信息进行融合，得到符合预设精度的组合惯导定位结果。
10.一种车辆，其特征在于，用于执行权利要求1-6中任一项所述的方法或包括权利要求7-9中任一项所述的车载终端。
CN202111619064.6A 2021-12-27 2021-12-27 车载通信和定位数据处理的方法、车载终端和车辆 Pending CN114257993A (zh)

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