CN115019537A - 一种应用于低质量网络条件下的智能导航系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于低质量网络条件下的智能导航系统,通过对网络传输速率进行监控,切换在线定位与离线定位,能够利用无线网络对系统预测的车辆位置进行调整,提升定位的准确性,降低离线定位造成的误差;本发明通过将规划路线上的拐弯点作为特征点,并根据车辆实际通过拐弯点的时间对离线定位模式下预测的车辆位置进行调整,这种方法在长时间的离线定位模式下能够准确的对车辆预测运动位置进行调整,避免车辆在长时间的离线定位模式下出现误差距离较大从而影响驾驶人员对路况进行判断的情况,实现在长期离线定位模式运行下车辆的精准定位。
Description
技术领域
本发明属于车辆导航技术领域,具体的,涉及一种应用于低质量网络条件下的智能导航系统。
背景技术
随着卫星技术以及无线网络技术的快速发展,现在的导航技术已经能够实现快速的实时定位,还能够对实时路况进行监控,从而帮助用户对路况进行及时的判断。但是现有技术中的导航技术主要是通过无线网络技术与卫星技术对车辆进行快速的、实时的定位,但是在无线网络状况较差时,则会对导航的实时性造成影响。
现有技术中存在离线导航技术来解决无网络或者网络质量较差情况下的导航需求,但是离线导航无法实现对车辆的快速精准定位,且不能反映实时路况,从而会对车辆驾驶人员的判断造成较大的影响,为了解决上述问题,提供一种能够在低质量网络条件下进行精准导航的导航系统,本发明提供了以下技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于低质量网络条件下的智能导航系统,解决现有技术中网络质量较差的情况下,无法对车辆进行快速定位,且不能反映实时路况,从而会对驾驶人员判断造成较大影响的情况。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
一种应用于低质量网络条件下的智能导航系统,包括:
路径规划模块,根据车辆当前位置与目的地的位置进行路径规划;
行驶路程检测模块,用于实时检测车辆的行驶距离;
转角传感器,用于检测车辆的车轮偏转角度;
预加载模块,用于预先下载车辆运动区域的离线地图;
上述智能导航系统的工作方法包括如下步骤:
第一步,输入目的地与当前位置,然后通过路径规划模块规划路线;
第二步,通过网络传输速率监控模块实时监控导航系统的网络传输速率W,若W大于预设阈值W2,则通过卫星技术与无线网络技术对车辆进行在线定位,若W小于等于预设阈值W2,则切换至离线定位模式,当导航系统处于离线定位模式时,通过网络传输速率监控模块保持对网络传输速率的监控,当W在连续的t时间内始终大于预设阈值W2时,则转为在线定位;
第三步,当进入离线定位模式时,获取当前时间点车辆的位置与运动方向,此时开始通过行驶路程检测模块实时获取车辆的行驶路程,进而对车辆当前位置进行预测;
当系统由离线定位模式切换为在线定位模式时,通过在线定位获取车辆的实时位置S1,以该实时位置S1对车辆的导航位置进行更新。
作为本发明的进一步方案,转角传感器用于检测方向盘的旋转角度,然后根据车辆方向盘与车轮偏转角度之间的关系,通过转角传感器检测值获取对应的车轮偏转角度。
作为本发明的进一步方案,预加载模块每隔预设时间T后,在导航系统使用期间且网络传输速率大于预设的阈值W1时,下载更新离线地图。
作为本发明的进一步方案,第一步中车辆当前位置能够通过GPS定位后自动录入。
作为本发明的进一步方案,第三步中,在系统由离线定位模式切换为在线定位模式时,控制器获取离线定位模式最后记录的车辆位置S2,根据公式获取离线定位过程中单位距离内的误差距离k1,其中k为系统处于离线定位模式过程中车辆的实际行驶距离;
ky为系统处于离线定位模式的过程中,行驶路程检测模块采集的车辆行驶距离。
作为本发明的进一步方案,该智能导航系统还通过控制器读取车辆规划路径中的拐弯点,获取车辆在各拐弯点的模拟运动路径,将各模拟运动路径按照车辆通过的顺序依次标记为L1、L2、...、Lg;
在车辆运动过程中,通过转角传感器获取车辆车轮的偏转角度P,当偏转角度P大于预设值P1时,通过行驶路程检测模块实时检测车辆的行驶距离,控制器根据车轮偏转角度与车辆行驶距离获得车辆在此期间的运动路径L;
在行驶过程中首先将过程中获取的L与L1进行对比,当L与L1的相似度达到预设比例时,则认为车辆正在经过第一个拐弯点;
根据车辆经过L1的时间以及对应拐弯点的位置对车辆的位置进行调整,在经过L1对应拐弯点后,在后续的行驶过程中将L与L2进行对比,依此在每个拐弯点依次进行定位矫正。
作为本发明的进一步方案,对车辆的位置进行调整是以车辆脱离运动路径L的时间以及路径L1的终点位置为准对车辆进行定位矫正。
本发明的有益效果:
(1)本发明通过对网络传输速率进行监控,在网络传输速率不达标时,通过离线定位模式进行定位,而在网络传输速率达标时,则采用传统的在线定位方法,相较于传统的离线定位方式,能够利用无线网络对系统预测的车辆位置进行调整,提升定位的准确性,降低离线定位造成的误差,另外,相较于传统技术中在低质量网络条件下高延迟的定位方式,能够降低对驾驶人员判断的干扰;
(2)本发明在对车辆的位置进行预测时,能够考虑到轮胎磨损、检测误差等因素对车辆运动距离检测的影响,并通过采集实际运动距离与预测的运动距离之间的差距,并通过该差距来对后续的预测运动距离进行调整,从而提升预测运动距离的精确度,降低离线导航期间的误差;
(3)本发明通过将规划路线上的拐弯点作为特征点,通过对车辆的车轮偏转角度以及车辆的实时运动距离进行监控,获取车辆运动路径,通过对比获得车辆经过拐弯点的时间,并根据车辆实际通过拐弯点的时间对离线定位模式下预测的车辆位置进行调整,这种方法在长时间的离线定位模式下能够准确的对车辆预测运动位置进行调整,避免车辆在长时间的离线定位模式下出现误差距离较大从而影响驾驶人员对路况进行判断的情况,实现在长期离线定位模式运行下车辆的精准定位。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
一种应用于低质量网络条件下的智能导航系统,包括:
路径规划模块,用于根据车辆的当前位置以及目的地的位置进行路径规划,路径规划模块可以在规划多条路线,由驾驶人员确认后选定最终路线;
行驶路程检测模块,用于实时检测车辆的行驶距离,并将其传输至控制器;
转角传感器,安装在车辆上,用于检测车辆的车轮偏转角度,并将其传输至控制器;
在本发明的一个实施例中,所述转角传感器用于检测方向盘的旋转角度,然后根据对应车辆方向盘与车轮偏转角度之间的关系,通过转角传感器检测值获取对应的车轮偏转角度;
预加载模块,用于预先下载车辆运动区域的离线地图;
具体的,在本发明的一个实施例中,所述的预加载模块每隔预设时间T后,在导航系统使用期间且网络传输速率大于预设的阈值W1时,下载更新离线地图;其中阈值W1的设定应当不会对导航系统的使用造成影响;
网络传输速率监控模块,用于实时监控导航系统的网络传输速率W,并将其传输至控制器;
上述一种应用于低质量网络条件下的智能导航系统的工作方法包括如下步骤:
第一步,通过终端设备输入目的地与当前位置,然后通过路径规划模块规划路线;
车辆当前位置也可以通过GPS定位后自动录入;
第二步,通过网络传输速率监控模块实时监控导航系统的网络传输速率W,若W大于预设阈值W2,则通过卫星技术与无线网络技术对车辆进行在线定位,若W小于等于预设阈值W2,则切换至离线定位模式,当导航系统处于离线定位模式时,通过网络传输速率监控模块保持对网络传输速率的监控,当W在连续的t时间内始终大于预设阈值W2时,则转为在线定位;
其中W2是能够让导航系统进行流畅的、低延迟定位的网络传输速率;
通过对网络传输速率进行监控,在网络传输速率不达标时,通过离线定位模式进行定位,而在网络传输速率达标时,则采用传统的在线定位方法,相较于传统的离线定位方式,能够利用无线网络对系统预测的车辆位置进行调整,提升定位的准确性,降低离线定位造成的误差,另外,相较于传统技术中在低质量网络条件下高延迟的定位方式,能够降低对驾驶人员判断的干扰。
第三步,当进入离线定位模式时,获取当前时间点车辆的位置与运动方向,此时开始通过行驶路程检测模块实时获取车辆的行驶路程,进而对车辆当前位置进行预测;
当系统由离线定位模式切换为在线定位模式时,通过在线定位获取车辆的实时位置S1,以该实时位置S1对车辆的导航位置进行更新,
在该步骤中,在系统由离线定位模式切换为在线定位模式时,控制器获取离线定位模式最后记录的车辆位置S2,根据公式获取离线定位过程中单位距离内的误差距离k1,其中k为系统处于离线定位模式的过程中,车辆的实际行驶距离;
ky为系统处于离线定位模式的过程中,行驶路程检测模块采集的车辆行驶距离;
在车辆进入第m+2次的离线定位模式时,则根据公式计算得到平均误差距离值kp2作为第m+2次离线定位模式中运动距离计算时的平均误差距离值,在后续的离线定位模式工作过程中,按照此规律依次取误差距离值进行计算;
作为本发明的进一步方案,在计算误差距离值时,可将车辆根据使用环境分开进行计算,如分为高速公路与室内通勤,从而降低使用环境的不同对误差距离值的影响,提升计算结果的准确度;
该步骤能够考虑到轮胎磨损等因素对车辆运动距离检测的影响,并通过采集实际运动距离与预测的运动距离之间的差距,并通过该差距来对后续的预测运动距离进行调整,从而提升预测运动距离的精确度,降低离线导航期间的误差;
第四步,读取车辆规划路径中的拐弯点,获取车辆在各拐弯点的模拟运动路径,将各模拟运动路径按照车辆通过的顺序依次标记为L1、L2、...、Lg,其中g为规划路径上拐弯点的数量;
所述模拟运动路径根据车辆运动路径以及拐弯点的形状确定,其表示车辆在转弯点由直线运动转为曲线运动,再由曲线运动转为直线运动这一过程中曲线运动部分的路径;
所述拐弯点包括十字路口、车辆分流路口等拐弯角度大和/或曲线运动距离较长的情况;
在车辆运动过程中,通过转角传感器获取车辆车轮的偏转角度P,当偏转角度P大于预设值P1时,通过行驶路程检测模块实时检测车辆的行驶距离,控制器根据车轮偏转角度与车辆行驶距离获得车辆在此期间的运动路径L;
在行驶过程中首先将过程中获取的L与L1进行对比,当L与L1的相似度达到预设比例时,则认为车辆正在经过第一个拐弯点;若相似度没有达到预设比例,则认为车辆在进行变道等方向调整操作;
根据车辆经过L1的时间以及对应拐弯点的位置对车辆的位置进行调整,具体的,以车辆脱离运动路径L的时间以及路径L1的终点位置对车辆进行定位矫正;
在经过L1对应拐弯点后,在后续的行驶过程中将L与L2进行对比,依此类推,在每个拐弯点依次进行定位矫正。
本发明通过将规划路线上的拐弯点作为特征点,通过对车辆的车轮偏转角度以及车辆的实时运动距离进行监控,获取车辆运动路径,通过对比获得车辆经过拐弯点的时间,并根据车辆实际通过拐弯点的时间对离线定位模式下预测的车辆位置进行调整,这种方法在长时间的离线定位模式下能够准确的对车辆预测运动位置进行调整,避免车辆在长时间的离线定位模式下出现误差距离较大从而影响驾驶人员对路况进行判断的情况,实现在长期离线定位模式运行下车辆的精准定位。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明,但所述内容仅为本发明的较佳实施例,不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等,均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (7)
1.一种应用于低质量网络条件下的智能导航系统,其特征在于,包括:
路径规划模块,根据车辆当前位置与目的地的位置进行路径规划;
行驶路程检测模块,用于实时检测车辆的行驶距离;
转角传感器,用于检测车辆的车轮偏转角度;
预加载模块,用于预先下载车辆运动区域的离线地图;
上述智能导航系统的工作方法包括如下步骤:
第一步,输入目的地与当前位置,然后通过路径规划模块规划路线;
第二步,通过网络传输速率监控模块实时监控导航系统的网络传输速率W,若W大于预设阈值W2,则通过卫星技术与无线网络技术对车辆进行在线定位,若W小于等于预设阈值W2,则切换至离线定位模式,当导航系统处于离线定位模式时,通过网络传输速率监控模块保持对网络传输速率的监控,当W在连续的t时间内始终大于预设阈值W2时,则转为在线定位;
第三步,当进入离线定位模式时,获取当前时间点车辆的位置与运动方向,此时开始通过行驶路程检测模块实时获取车辆的行驶路程,进而对车辆当前位置进行预测;
当系统由离线定位模式切换为在线定位模式时,通过在线定位获取车辆的实时位置S1,以该实时位置S1对车辆的导航位置进行更新。
2.根据权利要求1所述的一种应用于低质量网络条件下的智能导航系统,其特征在于,转角传感器用于检测方向盘的旋转角度,然后根据车辆方向盘与车轮偏转角度之间的关系,通过转角传感器检测值获取对应的车轮偏转角度。
3.根据权利要求1所述的一种应用于低质量网络条件下的智能导航系统,其特征在于,预加载模块每隔预设时间T后,在导航系统使用期间且网络传输速率大于预设的阈值W1时,下载更新离线地图。
4.根据权利要求1所述的一种应用于低质量网络条件下的智能导航系统,其特征在于,第一步中车辆当前位置能够通过GPS定位后自动录入。
6.根据权利要求5所述的一种应用于低质量网络条件下的智能导航系统,其特征在于,该智能导航系统还通过控制器读取车辆规划路径中的拐弯点,获取车辆在各拐弯点的模拟运动路径,将各模拟运动路径按照车辆通过的顺序依次标记为L1、L2、...、Lg;
在车辆运动过程中,通过转角传感器获取车辆车轮的偏转角度P,当偏转角度P大于预设值P1时,通过行驶路程检测模块实时检测车辆的行驶距离,控制器根据车轮偏转角度与车辆行驶距离获得车辆在此期间的运动路径L;
在行驶过程中首先将过程中获取的L与L1进行对比,当L与L1的相似度达到预设比例时,则认为车辆正在经过第一个拐弯点;
根据车辆经过L1的时间以及对应拐弯点的位置对车辆的位置进行调整,在经过L1对应拐弯点后,在后续的行驶过程中将L与L2进行对比,依此在每个拐弯点依次进行定位矫正。
7.根据权利要求6所述的一种应用于低质量网络条件下的智能导航系统,其特征在于,对车辆的位置进行调整是以车辆脱离运动路径L的时间以及路径L1的终点位置为准对车辆进行定位矫正。
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