CN114442122A - 一种基于c-v2x的隧道定位方法、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种定位方法，起包括如下步骤：S1，OBU获取路侧RSU发送的第一信息；S2，OBU根据自身定位信息和接收的第一信息判断车辆是否进入隧道，在OBU判断车辆驶入隧道时，执行步骤S3，否则执行步骤S6；S3，OBU通过PC5接口获取多个辅助定位设备发送的第二信息，并获取多个辅助定位设备的位置信息；S4，确定所述OBU与多个辅助定位设备的距离；S5，根据所述OBU与多个辅助定位设备的距离，获取OBU的位置信息；S6，OBU使用GNSS信号进行定位。本发明根据获取的路侧信息发送第一信息，并结合定位信息，决定是否使用基于辅助定位设备进行定位，解决由于引入GNSS的信息带来的使用GNSS信号不准确的问题。
Description
技术领域
本发明涉及车联网定位技术领域，尤其涉及一种基于C-V2X的隧道定位方法、设备及介质。
背景技术
自动驾驶以及车路协同中，需要提供精确的定位。但在隧道，城市峡谷中，受遮挡物的影响，不能够接收到GNSS信号，从而不能提供定位服务，特别是在隧道中。目前的解决方案，主要有室内的UWB定位方案，引入GNSS信号，使用路侧设备进行定位等。但使用UWB定位方案，需要部署UWB，并且需要改进定位终端的算法，例如OBU的定位算法需要针对UWB进行改进，并且OBU也需要支持UWB定位；引入GNSS信号，只能表示引入点的GNSS信号，其GNSS信号的位置也是引入点的位置，如果距离较长则存在定位误差；使用RSU的方案，则是通过V2X或者短程直连通信的方式，根据RSU的位置，来确定待定位终端的位置；使用V2X的PC5进行定位，需要提供GNSS信号来实现时钟同步，因此，其不能适用隧道，特别是没有GNSS信号的地方。
本文提供的背景描述用于总体上呈现本公开的上下文的目的。除非本文另外指示，在该章节中描述的资料不是该申请的权利要求的现有技术并且不要通过包括在该章节内来承认其成为现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种定位方法，起包括如下步骤：
S1，OBU获取路侧RSU发送的第一信息；
S2，OBU根据自身定位信息和接收的第一信息判断车辆是否进入隧道，在OBU判断车辆驶入隧道时，执行步骤S3，否则执行步骤S6；
S3，OBU通过PC5接口获取多个辅助定位设备发送的第二信息，并获取多个辅助定位设备的位置信息；
S4，确定所述OBU与多个辅助定位设备的距离；
S5，根据所述OBU与多个辅助定位设备的距离，获取OBU的位置信息；
S6，OBU使用GNSS信号进行定位。
具体的，第一信息包括隧道标识或/和隧道路段信息。
具体的，所述OBU及RSU通过GNSS的时钟信息进行同步。
本方面的第二方面，提供了一种定位装置，其包括如下单元：
第一信息获取单元，用于获取路侧RSU发送的第一信息；
隧道信息确定单元：用于根据自身定位信息和接收的第一信息确定车辆是否进入隧道；
第二信息获取单元，OBU通过PC5接口获取多个辅助定位设备发送的第二信息，并获取多个辅助定位设备的位置信息；
距离计算单元，确定所述OBU与多个辅助定位设备的距离；
位置计算单元，根据所述OBU与多个辅助定位设备的距离，获取OBU的位置信息。
具体的，第一信息包括隧道标识或/和隧道路段信息。
本方面的第三方面，提供了.一种非易失性存储器，所述非易失性存储器存储有课执行指令，所述指令在被执行时，用于实现上述的方法。
本实施例根据获取的路侧信息发送第一信息，并结合定位信息，决定是否使用基于辅助定位设备进行定位，解决由于引入GNSS的信息带来的使用GNSS信号不准确的问题。
附图说明
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明；
图1为车辆驶入隧道的示意图；
图2为本发明的定位系统的架构图；
图3为本发明的定位方法的示意图；
图4为本发明的三角定位的示意图；
图5为本发明的定位装置的示意图；
图6为本发明的定位设备的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例并参照附图对本发明作进一步详细描述。
实施例一
参考图1，车辆在行驶到隧道10时，车辆11、13已经进入隧道，车辆12、14还未进入隧道。其中车辆11、12、13、14均配置有车载单元(on-board unit,OBU)，OBU上有GNSS模组，用于获取位置信息和时钟信息，本领域技术人员知晓，所述GNSS模组可以单独配置，也用配置在OBU上。此外，车辆11、12、13、14也安装有用于通信的模组，例如LTE-V2X、DSRC、5G-NR-V2X等用于实现车辆与路侧设备(road side unit,RSU)进行通信，所述通信模组可以配置在OBU上，也可以单独进行配置，本发明不对其做具体的限制。由此，隧道10的遮挡，车辆11、13无法获取GNSS信号，致使其不能够获取自身的位置，同时也不能获取有效的时钟信息，从而不能使用PC5接口进行直连通信。在车路协同或者自动驾驶中，车辆需要准确的获取自身的位置，并与其他车辆或RSU进行通信，以交换信息。一个有有效的解决方案是，在隧道10内引入GNSS信号，例如在隧道口获取GNSS信号，并将隧道口的GNSS信号引入到隧道内，这种方式车辆可以获得GNSS信号，但获取的GNSS信号的位置一直是隧道口的位置，其位置精度较低。
本实施例提供了一种定位方法，用于克服上面存在的问题。参考附图2，图中在隧道口增加一GNSS接收器30，用于接收GNSS信息、一个路侧RSU 50，路侧RSU 50支持Uu接口以及PC5接口，或者是仅支持PC5接口。在隧道内增加多个辅助定位设备41、42，其中辅助定位设备41、42，通过PC5接口发送相应的信息；此外，在隧道内引入GNSS延长器(图中未示出)用以将隧道口的GNSS接收器30接收的GNSS信号转发到隧道内，并提供给辅助定位设备41、42使用。此外，在出隧道口的位置增加一RSU 51(图中未示出)。
具体的辅助定位设备41、42至少包括一PC5通信模块，一GNSS模块，一电源模块，一天线模块，一存储单元，电源模块用于为PC5通信模块，GNSS模块提供电力供应，PC5通信模块用于通过PC5接口与其他设备进行通信，GNSS模块用于提供位置和时钟信息。
辅助定位设备41、42使用获取的GNSS信号的时钟信息来时钟同步，此外，OBU也使用获取的GNSS信号的时钟信息进行时钟同步。
路侧RSU，一PC5通信模块，一GNSS模块，一电源模块，一天线模块，电源模块用于为PC5通信模块，GNSS模块提供电力供应，PC5通信模块用于通过PC5接口与其他设备进行通信，GNSS模块用于提供位置和时钟信息。
参考图3，一种定位方法：其包括如下步骤：
S1，OBU获取路侧RSU发送的第一信息；
隧道口的RSU定时发送第一信息信息，OBU根据接受的第一信息判断是否进入隧道。
第一信息包括隧道标识或者/和隧道路段信息。
其中隧道路段信息，包括隧道的起点、终点、起点和终点之间的一系列点的位置信息。
RSU 50存储有道路信息，其道路信息具体结构参见《T/CSAE 53-2017合作式智能交通运输系统车用通信系统应用层及应用数据交互标准》定义的路侧地图数据结构，本实施例简要介绍如下：路口信息包含一个inLinks结构体，每一个inLinks结构体包含所述路口对应的多个路口Link信息，每个路口Link信息包括一个或多个车道信息，每个车道信息中的点数据结构可以用来表示车道的定位信息。通常来说，这一数据结构是利用定位设备在道路上提前测量收集，并按照一定规则存储在RSU 50中。
具体的，inLinks中存储的点数据结构具有一个起点和终点，其起点表示进入隧道的位置，终点表示离开隧道的位置。并且inLinks中也会存储一系列起点与终点之间的点数据信息。
S2，OBU根据自身定位信息和接收的第一信息判断车辆是否进入隧道，在OBU判断车辆驶入隧道时，执行步骤S3，否则执行步骤S6。
OBU根据获取的车辆定位信息，根据获取的定位信息判断是否进入隧道。具体的，OBU在隧道外时，例如还没有进入隧道时，通过GPS或RTK等方式获取自身的定位信息，在行驶到隧道口一定距离并处于RSU 50的通信范围内时，获取RSU 50发送的第一信息。OBU根据自身的定位信息判断自身是否驶入隧道内，OBU主要是通过自身的GPS定位信息以及第一信息中的每个Link中的点数据信息判断车辆是否驶入隧道，在OBU的定位信息，位于第一信息中的起点和终点之间时，表示车辆驶入隧道。其他，则表示车辆没有驶入隧道。
S3，OBU通过PC5接口获取多个辅助定位设备发送的第二信息，并获取多个辅助定位设备的位置信息；
辅助定位设备、车辆均安装有车载定位设备，且车载定位设备包括V2X模块，由于安装有V2X模块的设备都可以将自身的位置信息进行广播。因此，对于车辆中安装的车载定位设备而言，可以接收多个辅助定位设备的位置信息。另外，由于辅助定位设备通常位置已知并且位置固定不变，而且辅助定位设备的位置信息经过标定，所以可以认为辅助定位设备的精度是最高的。
车辆的车载定位设备通过V2X技术，获取到5个辅助定位设备的位置信息，这个辅助定位设备的位置信息使用经纬度坐标进行表示，一个示例分别如下：
辅助定位设备1【116.4953，39.9131】
辅助定位设备2【116.4963，39.9151】
辅助定位设备3【116.4965，39.9148】
辅助定位设备4【116.4960，39.9140】
辅助定位设备5【116.4958，39.9132】
OBU通过PC5接口获取多个辅助定位设备，其中至少需要获取3个以上辅助定位设备的位置信息。
所述辅助定位设备的位置信息，可以预先通过注入的方式，注入到所述辅助定位设备中，具体的可以将所述位置信息写入辅助定位设备的存储单元中，辅助定位设备定时从所述存储单元中获取所述位置信息，并广播出去。
所述辅助定位设备不使用其接收到的GNSS信号的位置信息。
可选的，本实施例中存在多个辅助定位设备41、42，在写入所述辅助定位设备的位置信息时，也可以仅写入距离RSU 50最近的两个辅助定位设备的位置信息，其他辅助定位设备，通过三角定位的方法来获取相应的位置信息。
S4，通过V2X技术，确定所述OBU与多个辅助定位设备的距离。
具体的本步骤可以通过接收信号强度测距法，来确定OBU与多个辅助定位设备的距离。
通过接收的信号强度指示(Received Signal Strength Indication，RSSI)来计算OBU与辅助定位设备之间的距离。
对于所述OBU与每个所述RSU之间的距离，通过如下公式确定：
公式为：
D＝10^((abs(RSSI)-A)/(10*N))
其中：
D：计算所得距离(单位：m)；
RSSI：接收信号强度；
A：发射端和接收端相隔1米时的信号强度；
N：环境衰减因子；
可预先通过测量发射端和接收端相隔1米时的信号强度A，以及环境衰
减因子N。
S5，根据所述OBU与多个辅助定位设备的距离，获取OBU的位置信息。
本实施例可以通过三角定位法来获取OBU的位置信息。
三角定位法的结构示意图如图4所示，图4中三个RSU分别为A、B、C，其卫星定位数据分别为A(x1，y1)、B(x2，y2)、C(x3，y3)，OBU为D，其位置设为D(x，y)。D至A、B、C的距离分别是R1、R2、R3，则分别以A为圆心、以R1为半径，以B为圆心、以R2为半径，以C为圆心、以R3为半径画圆，三个圆的交点即为D。可以通过如下公式确定出D(x，y)。
具体的，在步骤S5中，OBU获取的车辆速度，并根据车辆速度修正所述OBU的位置。
S6，OBU使用GNSS信号进行定位。
本实施例提供的定位方法，车辆在隧道外可以接收到GNSS信号的地方使用GNSS定位方案，但在隧道内车辆的定位系统接收不到定位信号，需要使用其他定位方案，例如本实施例提供的基于V2X的辅助定位方式，但V2X辅助定位方式，需要进行时间同步，需要引入GNSS信号进行时间的同步。因此，需要定位终端及时切换定位模式，以避免由于接收到引入的GNSS信号带来的定位误差。但此时，引入的GNSS的信号已经不准确，本实施例根据获取的路侧信息发送第一信息，并结合定位信息，决定是否使用基于辅助定位设备进行定位，解决了在接受不到GNSS信号时的定位问题。
实施例二
参考图5，本实施例提供了一种定位装置，具体包括如下单元：
第一信息获取单元，用于获取路侧RSU发送的第一信息；
隧道信息确定单元：用于根据自身定位信息和接收的第一信息确定车辆是否进入隧道；
第一信息包括隧道标识或者/和隧道路段信息。
其中隧道路段信息，包括隧道的起点、终点、起点和终点之间的一系列点的位置信息。
OBU根据获取的车辆定位信息，根据获取的定位信息判断是否进入隧道。具体的，OBU在隧道外时，例如还没有进入隧道时，通过GPS或RTK等方式获取自身的定位信息，在行驶到隧道口一定距离并处于RSU 50的通信范围内时，获取RSU 50发送的第一信息。OBU根据自身的定位信息判断自身是否驶入隧道内，OBU主要是通过自身的GPS定位信息以及第一信息中的每个Link中的点数据信息判断车辆是否驶入隧道，在OBU的定位信息，位于第一信息中的起点和终点之间时，表示车辆驶入隧道。其他，则表示车辆没有驶入隧道。
第二信息获取单元，OBU通过PC5接口获取多个辅助定位设备发送的第二信息，并获取多个辅助定位设备的位置信息；
距离计算单元，确定所述OBU与多个辅助定位设备的距离；
位置计算单元，根据所述OBU与多个辅助定位设备的距离，获取OBU的位置信息。
进一步的，本实施例的定位装置，还包括一个GNSS定位单元，用于使用GNSS进行定位。
本实施例提供的定位装置，车辆在隧道外可以接收到GNSS信号的地方使用GNSS定位方案，但在隧道内车辆的定位系统接收不到定位信号，需要使用其他定位方案，例如本实施例提供的基于V2X的辅助定位方式，但V2X辅助定位方式，需要进行时间同步，需要引入GNSS信号进行时间的同步。因此，需要定位终端及时切换定位模式，以避免由于接收到引入的GNSS信号带来的定位误差。但此时，引入的GNSS的信号已经不准确，本实施例根据获取的路侧信息发送第一信息，并结合定位信息，决定是否使用基于辅助定位设备进行定位，解决了在接受不到GNSS信号时的定位问题。
实施例三
参考图6，本实施例提供了一种定位设备70的结构示意图。该实施例的定位设备70包括处理器71、存储器72以及存储在所述存储器72中并可在所述处理器71上运行的计算机程序。所述处理器71执行所述计算机程序时实现上述定位方法实施例中的步骤，例如图2所示的步骤S1。或者，所述处理器71执行所述计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如信息接收模块。
示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器72中，并由所述处理器71执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述定位设备70中的执行过程。
所述定位设备70可包括，但不仅限于，处理器71、存储器72。本领域技术人员可以理解，所述示意图仅仅是定位设备70的示例，并不构成对定位设备70的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述定位设备70还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所述处理器71可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器71是所述定位设备70的控制中心，利用各种接口和线路连接整个定位设备70的各个部分。
所述存储器72可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器71通过运行或执行存储在所述存储器72内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器72内的数据，实现所述定位设备70的各种功能。所述存储器72可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器72可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，所述定位设备70集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器71执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述的具体实施例，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例而已，并不用于限定本发明的保护范围。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何修改、等同替换、改进等，同样属于本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种定位方法，起包括如下步骤：
S1，OBU获取路侧RSU发送的第一信息；
S2，OBU根据自身定位信息和接收的第一信息判断车辆是否进入隧道，在OBU判断车辆驶入隧道时，执行步骤S3，否则执行步骤S6；
S3，OBU通过PC5接口获取多个辅助定位设备发送的第二信息，并获取多个辅助定位设备的位置信息；
S4，确定所述OBU与多个辅助定位设备的距离；
S5，根据所述OBU与多个辅助定位设备的距离，获取OBU的位置信息；
S6，OBU使用GNSS信号进行定位。
2.根据权利要求1所述的方法，第一信息包括隧道标识或/和隧道路段信息。
3.根据权利要求1所述的方法，所述OBU及RSU通过GNSS的时钟信息进行同步。
4.一种定位装置，其包括如下单元：
第一信息获取单元，用于获取路侧RSU发送的第一信息；
隧道信息确定单元：用于根据自身定位信息和接收的第一信息确定车辆是否进入隧道；
第二信息获取单元，OBU通过PC5接口获取多个辅助定位设备发送的第二信息，并获取多个辅助定位设备的位置信息；
距离计算单元，确定所述OBU与多个辅助定位设备的距离；
位置计算单元，根据所述OBU与多个辅助定位设备的距离，获取OBU的位置信息。
5.根据权利要求所述4的装置，第一信息包括隧道标识或/和隧道路段信息。
6.一种非易失性存储器，所述非易失性存储器存储有课执行指令，所述指令在被执行时，用于实现如权利要求1-3所述的方法。
7.一种车辆，其包含如权利要求4-5所述的装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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