CN115346378A - 一种道路高精度定位系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种道路高精度定位系统和方法，包括：车辆位置收集模块，用于收集道路上的车辆位置信息；道路形状收集模块，用于收集道路形状信息；路面预警模块，用于获取对应道路的参数值，并将参数值与对应的阈值进行比较，并生成灯显状态信息；数据传输模块，用于将灯显状态信息、车辆位置信息、道路形状信息传输至中央控制模块；中央控制模块，用于基于车辆位置信息、道路形状信息、灯显状态信息生成控制指令，并基于控制指令调控各个路面预警模块的灯显状态。在道路出现突发性地面积水积液、结冰、事故火灾及路面坍塌形变时，本发明能够对行驶车辆及时发出远方显示预警，避免引发更大的事故，达到辅助安全行车的目的。

Description

一种道路高精度定位系统和方法

技术领域

本发明属于道路交通控制领域，特别是涉及一种道路高精度定位系统和方法。

背景技术

随着社会的不断发展，道路上车辆的数量越来越多，道路交通的压力日益增大，道路交通信息采集呈现出多元化，因此对于道路交通参数的采集和智能化监控力度也在逐步加强。

在现有的公路交通控制信号系统中，以及在现有的辅助公路交通控制系统中，如路口交通红绿灯及闯红灯摄像系统、摄像头监视系统、电子牌信息通告、路灯、广播电台通告，都是用于平面交叉或局部范围内交通的控制，并且设置在特定的地点位置，都不能实现对线状路面车行道的当前状态进行远距离、连续、动态地予以显示，当大气能见度条件恶劣时，如出现雾霾天气时，依靠车辆照明灯、路灯、现有公路信号系统及反光标识都不能及时向车辆驾驶员清楚地显示车行道走向及道路状态，当高速路路面出现突发性异常时，如地面积水积液、结冰、事故火灾及路面坍塌形变时，因受驾驶员视距限制不能及时了解前方道路情况，容易引起更大的交通事故。

发明内容

本发明的目的是提供一种道路高精度定位系统和方法，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种道路高精度定位系统，包括：

车辆位置收集模块，用于收集道路上的车辆位置信息；

道路形状收集模块，用于收集道路形状信息；

路面预警模块，用于获取对应道路的参数值，并将所述参数值与对应的阈值进行比较，并生成灯显状态信息；

数据传输模块，与所述车辆位置收集模块、道路形状收集模块、路面预警模块无线连接，用于将所述车辆位置信息、道路形状信息、灯显状态信息传输至中央控制模块；

中央控制模块，与所述数据转发模块无线连接，用于基于所述车辆位置信息、道路形状信息、灯显状态信息生成控制指令，并基于所述控制指令调控各个路面预警模块的灯显状态。

优选地，所述车辆位置收集模块包括：

第一采集单元，用于采集车辆周边的交通环境信息；

地图获取单元，用于基于高精度地图获取车辆的理论定位坐标；

定位判断单元，用于通过导航卫星定位系统获取车辆的卫星定位坐标，并将所述卫星定位坐标与所述理论定位坐标进行对比修正，获得车辆位置信息。

优选地，所述定位判断单元包括：

判断单元，用于将所述理论定位坐标与所述卫星定位坐标进行对比，获得差距信息；若所述差距信息大于第一预设阈值，则手动输入车辆位置信息，若所述差距信息小于等于第一预设阈值，则将所述理论定位坐标、卫星定位坐标传输到修正单元；

修正单元，用于对车辆位置进行自动修正，获得修正后的车辆位置信息。

优选地，所述修正单元包括：

第一修正单元，用于基于高精度地图获取第一车道线信息，基于卫星定位系统获取第二车道线信息，将所述第一车道线信息与第二车道线信息进行对比获得第一位置偏差值，若所述第一位置偏差值大于第二设定阀值，则基于所述高精度地图对车辆位置进行修正；

第二修正单元，用于将实际车道线信息与所述第二车道线信息进行对比获得第二位置偏差值，若所述第二位置偏差值大于第三设定阀值，则基于所述实际车道线信息对车辆位置进行修正；

第三修正单元，用于根据实际车道线信息和道路曲率拟合出前方道路的中心线，并在所述中心线上选取若干点的坐标，与所述高精度地图上对应点的坐标进行对比，若坐标偏差值大于第四设定阀值，则基于所述实际车道线信息对车辆位置进行修正。

优选地，所述道路形状收集模块，包括：

提取单元，用于基于高精度地图提取道路形状信息；

存储单元，用于存储异常的道路形状信息。

优选地，所述路面预警模块包括：

第二采集单元，用于采集道路的温度参数值、液体参数值、位移参数值；

预警单元，用于将所述温度参数值、液体参数值、位移参数值与对应的预设阈值进行比较；若所述温度参数值、液体参数值、位移参数值大于对应的预设阈值，则进行声光预警，并生成灯显状态信息；

调控单元，用于接收所述中央控制模块的控制指令，基于所述控制指令切换灯显状态。

优选地，所述中央控制模块包括：

指令生成单元，用于基于所述车辆位置信息、道路形状信息、灯显状态信息生成控制指令；

传输单元，用于将所述控制指令传输给各个路面预警模块。

本发明还提供一种道路高精度定位方法，包括以下步骤：

获取车辆位置信息、道路形状信息；

基于路面预警机，获取道路的温度参数值、液体参数值、位移参数值，并将所述温度参数值、液体参数值、位移参数值与对应的阈值进行比较，并生成灯显状态信息；

基于所述车辆位置信息、道路形状信息、灯显状态信息生成控制指令；

基于所述控制指令调控各个路面预警机的灯显状态。

优选地，获取车辆位置信息的过程包括：

基于高精度地图获取车辆的理论定位坐标；

基于导航卫星定位系统获取车辆的卫星定位坐标；

将所述理论定位坐标与所述卫星定位坐标进行对比，获得差距信息；若所述差距信息大于第一预设阈值，则手动输入车辆位置信息；若所述差距信息小于等于第一预设阈值，则对车辆位置进行自动修正，获得修正后的车辆位置信息。

本发明的技术效果为：

本发明在采集车辆位置信息时，通过采集车辆周围的交通环境，并通过高精度地图计算得到车辆的理论定位坐标，进而与卫星定位坐标进行对比，如果偏差大于设定阈值，则对定位数据进行修正，能够解决在卫星信号易被遮挡的情况下，可能出现定位误差大而造成车辆安全隐患的问题，能提高道路上车辆的定位精度和行驶的安全性。

本发明在道路上根据一定的间隔设置道路预警模块，使其在常规天气及雾霾天气状态下，能够实现在公路路面车行道上对运行车辆进行交通引导提示，在道路出现突发性地面积水积液、结冰、事故火灾及路面坍塌形变时，对行驶车辆及时发出远方显示预警，避免引发更大的事故，达到辅助安全行车的目的，且具有实施方便、实用性强的特点。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例中的系统结构示意图。

具体实施方式

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。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

实施例一

如图1所示，本实施例中提供一种道路高精度定位系统和方法，包括：

车辆位置收集模块，用于收集道路上的车辆位置信息；道路形状收集模块，用于收集道路形状信息；路面预警模块，用于获取道路的温度参数值、液体参数值、位移参数值，并将温度参数值、液体参数值、位移参数值与对应的阈值进行比较，并生成灯显状态信息；数据转发模块，与路面预警模块无线连接，用于将灯显状态信息、车辆位置信息、道路形状信息传输至中央控制模块；中央控制模块，与数据转发模块无线连接，用于基于灯显状态信息、车辆位置信息、道路形状信息生成控制指令，并基于所述控制指令调控各个路面预警模块的灯显状态。

其中，车辆位置收集模块，包括：

采集单元，用于采集车辆周边的交通环境信息，交通环境信息包括：车辆行驶道路的车道线、车轮与车道线的距离、车辆行驶道路的道路曲率和车辆与周边参照物的距离。地图获取单元，用于获取车辆位置的高精度地图，并根据交通环境信息和所述高精度地图计算得到车辆的理论定位坐标。定位判断单元，用于通过导航定位系统获取车辆的卫星定位坐标，如果卫星定位坐标与理论定位坐标的差距大于第一设定阀值，则通过手工输入的方式修正车辆定位数据。

定位判断单元还包括：第一修正单元，用于根据高精度地图提取车辆所在车道的车道线信息，并将车道线信息与车辆的卫星定位坐标对应的车道线进行对比，如果车道线的位置偏差大于第二设定阀值，则根据高精度地图对车辆位置进行修正。

进一步，还包括：第二修正单元，用于将采集到的车辆行驶道路的车道线与车辆的卫星定位坐标对应的车道线进行对比，如果车道线的位置偏差大于第三设定阀值，则根据采集到的车道线对车辆位置进行修正。

更进一步，还包括：第三修正单元，用于根据车辆行驶道路的车道线和道路曲率拟合出前方道路的中心线，并在中心线上选取数个点的坐标，与高精度地图上对应点的坐标进行对比，如果坐标偏差大于第四设定阀值，则根据采集到的车道线对车辆位置进行修正。

具体的，通过GNSS/INS组合导航定位系统或结合车载传感器获取车辆的精确位置，当通过定位信息所获得车辆的位置并不能精确定位到当前车辆所在道路及所在的车道线，可以根据车辆当前所在的位置，通过5G或其他无线方式下载车辆所在位置前后一定距离的高精度地图，并根据车辆与周边参照物的距离计算车辆的理论定位坐标。在理论定位坐标与卫星定位坐标的差距大于第一设定阀值时，通过手动输入的方式输入当前车辆所在道路的精确位置及车道线。当车辆的定位系统不精确或者不能精确到车辆当前所在的精确车道线时，通过5G网络或其他无线网络下载当前车辆前方及后方若干距离的高精度地图。

可通过采集车辆周边的交通环境信息，并通过高精度地图计算得到车辆的理论定位坐标，进而与卫星定位坐标进行对比，如果偏差大于设定阀值，则对定位数据进行修正。解决在卫星信号易被遮挡的情况下，可能出现定位误差大而造成安全隐患的问题，能提高道路上车辆的定位精度和安全性。

其中，道路形状收集模块，包括：提取单元，用于基于高精度地图提取道路形状信息；存储单元，用于存储异常的道路形状信息。

道路形状信息可以通过位于车辆内部或外部的高精度地图数据数据库收集。高精度地图数据可以存储在车辆内部；也可以存储在车辆外部，并通过无线通信从远程向车辆传送。在本实施例中，高精度地图数据的一部分存储在车辆内部，另一部分可以通过无线通信从远程传送到车辆。

高精度地图是指包括道路内的所有固定物的位置和形态信息的地图。高精度地图在传感器的正常运作困难的情况下，起到弥补传感器性能的作用。与以往的导航地图不同，高精度地图还包括道路高低、车道宽度、信号灯位置等的信息，使得车辆可以预测前方道路环境，通过控制器局域网络传送道路形状信息。

由于这些道路形状信息的容量非常大，因此存储单元只存储在这些道路形状信息中的可对车辆行驶产生影响的信息值。即与道路的坡度程度相关的信息、与道路的曲率相关的信息等一部分需要的信息进行存储和使用，这样的功能能够减少存储单元的存储空间。

为了识别前方道路的形状而收集道路形状信息时，不能收集车辆前方的所有道路形状信息，例如，可以以车辆前方10米单位、100米单位、200米单位、400米单位等间隔的方式进行收集。由于收集道路形状信息的同时，车辆继续行驶，因此对应于车俩移动距离，要继续更新收集的道路形状信息。

其中，路面预警模块包括：采集单元，用于采集道路的温度参数值、液体参数值、位移参数值；预警单元，用于将温度参数值、液体参数值、位移参数值与对应的预设阈值进行比较；若所温度参数值、液体参数值、位移参数值大于对应的预设阈值，则进行声光预警；调控单元，用于接收中央控制模块的控制指令，基于控制指令切换灯显状态。

各个路面预警模块实时采集道路的温度参数值、液体参数值、位移参数值，并根据温度参数值、液体参数值、位移参数采集值与温度参数限定值、液体参数限定值、位移参数限定值比较结果得到参数比较值，设定对应路面预警模块及声光报警器的灯显模式；当某个路面预警模块的检测温度参数值或液体参数值或位移参数值超出温度参数限定值、液体参数限定值、位移参数限定值及该路面预警模块与相邻路面预警模块的通信传输中断时，则该路面预警模块对应的声光报警器进行预警；各个路面预警模块将本机地址码、当前温度参数值、液体参数值、位移参数值、参数比较值及灯显模式进行编码得到对应的声光报警器的工作状态码，并将路面预警模块工作状态码通过通信传输系统发送到相邻的路面预警模块及数据传输转发站；各个路面预警模块将收到的其他路面预警模块的工作状态码进行处理，选择设定声光报警器灯显模式。

各个路面预警模块将路面预警模块的工作状态码通过数据传输转发站及通信传输系统发送给中央控制模块及高精度地图的显示模块；当中央控制模块未能收到某个路面预警模块的工作状态码时，中央控制模块予以告警。

各个车辆前方行车引导区内的路面预警模块按照所设定的灯显模式开启信号灯显示。以路面告警信号机为起始点或终点的区间为禁行区间，禁行区间以远的相邻区间为缓行区间，超出缓行区间的为安全行车区间；处于禁行区间且在同一车行道的路面预警模块灯显模式为红色，处于缓行区间且在同一车行道的路面预警模块灯显模式为黄色，处于安全行车区间且在同一车行道的路面预警模块灯显模式为绿色；则根据定位系统确定的各个车辆行驶前方行车引导区间内的各个路面信号灯按照设定的灯显模式开启信号灯显示。

当道路车行道某处出现积水积液、结冰、事故火灾、交通事故及路面坍塌形变时，由其相邻的路面预警模块通过相应的传感器采集到异常数据，将该异常数据与设定的限定值进行比较确认后，通过声光报警器进行预警提醒来往车辆，在车内搭载的高精度地图实时更新路面预警模块的显示状态，提醒过往车辆及时调整行车车行道路线及速度，即可避免发生事故；由于采用的是路面预警模块显示方式，因此在天气能见度差的情况下也能及时发现及辨认，确保安全行车。

中央控制器将各个参数设置及控制指令、声光报警器的灯显模式设定指令、灯显开启指令通过通信传输系统及数据传输转发站发送给各个路面预警模块、高精度地图显示模块；路面预警模块按照收到的各个参数设定及控制指令、选择灯显模式设定指令、灯显开启指令进行相应的操作，并实时的在车载高精度地图的显示屏上更新道路信息，确保车辆安全行车。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种道路高精度定位系统，其特征在于，包括：

车辆位置收集模块，用于收集道路上的车辆位置信息；

道路形状收集模块，用于收集道路形状信息；

路面预警模块，用于获取对应道路的参数值，并将所述参数值与对应的阈值进行比较，并生成灯显状态信息；

数据传输模块，与所述车辆位置收集模块、道路形状收集模块、路面预警模块无线连接，用于将所述车辆位置信息、道路形状信息、灯显状态信息传输至中央控制模块；

中央控制模块，与所述数据转发模块无线连接，用于基于所述车辆位置信息、道路形状信息、灯显状态信息生成控制指令，并基于所述控制指令调控各个路面预警模块的灯显状态。

2.根据权利要求1所述的道路高精度定位系统，其特征在于，

所述车辆位置收集模块包括：

第一采集单元，用于采集车辆周边的交通环境信息；

地图获取单元，用于基于高精度地图获取车辆的理论定位坐标；

定位判断单元，用于通过导航卫星定位系统获取车辆的卫星定位坐标，并将所述卫星定位坐标与所述理论定位坐标进行对比修正，获得车辆位置信息。

3.根据权利要求2所述的道路高精度定位系统，其特征在于，

所述定位判断单元包括：

判断单元，用于将所述理论定位坐标与所述卫星定位坐标进行对比，获得差距信息；若所述差距信息大于第一预设阈值，则手动输入车辆位置信息，若所述差距信息小于等于第一预设阈值，则将所述理论定位坐标、卫星定位坐标传输到修正单元；

修正单元，用于对车辆位置进行自动修正，获得修正后的车辆位置信息。

4.根据权利要求3所述的道路高精度定位系统，其特征在于，

所述修正单元包括：

第一修正单元，用于基于高精度地图获取第一车道线信息，基于卫星定位系统获取第二车道线信息，将所述第一车道线信息与第二车道线信息进行对比获得第一位置偏差值，若所述第一位置偏差值大于第二设定阀值，则基于所述高精度地图对车辆位置进行修正；

第二修正单元，用于将实际车道线信息与所述第二车道线信息进行对比获得第二位置偏差值，若所述第二位置偏差值大于第三设定阀值，则基于所述实际车道线信息对车辆位置进行修正；

第三修正单元，用于根据实际车道线信息和道路曲率拟合出前方道路的中心线，并在所述中心线上选取若干点的坐标，与所述高精度地图上对应点的坐标进行对比，若坐标偏差值大于第四设定阀值，则基于所述实际车道线信息对车辆位置进行修正。

5.根据权利要求1所述的道路高精度定位系统，其特征在于，

所述道路形状收集模块，包括：

提取单元，用于基于高精度地图提取道路形状信息；

存储单元，用于存储异常的道路形状信息。

6.根据权利要求1所述的道路高精度定位系统，其特征在于，

所述路面预警模块包括：

第二采集单元，用于采集道路的温度参数值、液体参数值、位移参数值；

预警单元，用于将所述温度参数值、液体参数值、位移参数值与对应的预设阈值进行比较；若所述温度参数值、液体参数值、位移参数值大于对应的预设阈值，则进行声光预警，并生成灯显状态信息；

调控单元，用于接收所述中央控制模块的控制指令，基于所述控制指令切换灯显状态。

7.根据权利要求1所述的道路高精度定位系统，其特征在于，

所述中央控制模块包括：

指令生成单元，用于基于所述车辆位置信息、道路形状信息、灯显状态信息生成控制指令；

传输单元，用于将所述控制指令传输给各个路面预警模块。

8.一种道路高精度定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取车辆位置信息、道路形状信息；

基于路面预警机，获取道路的温度参数值、液体参数值、位移参数值，并将所述温度参数值、液体参数值、位移参数值与对应的阈值进行比较，并生成灯显状态信息；

基于所述车辆位置信息、道路形状信息、灯显状态信息生成控制指令；

基于所述控制指令调控各个路面预警机的灯显状态。

9.根据权利要求8所述的道路高精度定位方法，其特征在于，

获取车辆位置信息的过程包括：

基于高精度地图获取车辆的理论定位坐标；

基于导航卫星定位系统获取车辆的卫星定位坐标；

将所述理论定位坐标与所述卫星定位坐标进行对比，获得差距信息；

若所述差距信息大于第一预设阈值，则手动输入车辆位置信息；若所述差距信息小于等于第一预设阈值，则对车辆位置进行自动修正，获得修正后的车辆位置信息。

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