CN115597593A - 基于高精地图的实时导航方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及基于高精地图的实时导航方法及装置，所述实时导航方法包括如下步骤：获取高精地图数据和当前的绝对位置定位；经高精地图确定目标POI，设定出发地和目的地；所述实时导航装置包括与服务器网络通信的导航终端以及设置在车体的车载采集单元；本发明提供的基于高精地图的实时导航方法及装置能够精准定位车辆占位车道及车辆的实时位置，并对用户进行实时的车道级路径导航，在绝对位置定位出现延迟、偏离和丢失时，标记车辆当前的位置作为基准定位，车辆按导航路径继续行驶，并计算车辆的行驶轨迹，以车辆的相对位置定位和行驶轨迹更新高精地图及车辆基于高精地图的实时位置，从而有效地解决了信号延迟、偏离和丢失对通行造成的困扰。

Description

基于高精地图的实时导航方法及装置
技术领域
本发明涉及地图导航技术领域，具体为基于高精地图的实时导航方法及装置。
背景技术
高精地图是相对于普通地图来说的，它提供了更高精度，内容更为丰富的地图信息，是比普通SD地图在精细度或丰富度上面有更高要求的地图，比如辅助驾驶中用到的ADAS地图，相对精度1m，绝对精度5m。
城市化进程不断的发展，不同的地区有不同的道路特色，有平坦的宽阔大道，亦有海拔不一、交错复杂的立交、高架等，例如重庆，由于地理和历史原因，其地形复杂，人口多，车辆也多，黄桷湾大桥(又称盘龙大桥)的设计解决了同一时间快速分流的问题，也让重庆的交通便捷，很好的解决了交通拥堵的现象，由于盘龙大桥的复杂，传统的导航很难起到指引的作用，也会对用户的通行造成很大的干扰。
诸如立交桥之类的复杂道路中，车载终端的绝对位置定位容易因为环境因素出现延迟、偏离和丢失，无法对车辆进行精准定位和实时导航，容易造成用户的通行困扰，甚至影响道路交通安全。因此，为解决上述问题，现提出基于高精地图的实时导航方法及装置。
发明内容
本发明目的是提供基于高精地图的实时导航方法及装置，以解决现有技术中无法对车辆进行精准定位和实时导航的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于高精地图的实时导航方法，所述实时导航方法包括如下步骤：
获取高精地图数据和当前的绝对位置定位；
经高精地图确定目标POI，设定出发地和目的地，获取至少一条道路级路径规划及其导航路径信息，所述导航路径信息包括道路信息、交通信息和环境信息；
采集车辆四周的实时影像和位姿数据，获取道路的车道及车辆的实时占位车道和行进方向，计算车辆的相对位置定位，由相对位置定位修正绝对位置定位，作为车辆当前的精准定位，以精准定位进行车道级路径导航；
根据车道级导航路径对车辆进行导航指引，采集车辆的轮速数据和高度数据，获取车辆行驶距离、海拔高度的实时变化，实时更新车道级导航路径。
优选的，所述实时导航方法还包括：采集当前行驶车道车辆四周物体的相对位置，实时监测移动物体与车辆的间距。
优选的，所述实时导航方法还包括：根据道路信息，参照导航路径的前进方向、车辆的精准定位、位姿、海拔高度和行驶距离，将车辆按其实体参数和位姿数据模拟并对车道进行占位，实时更新并标记车辆的行驶位置及行驶方向。
优选的，车辆行驶过程中，车辆偏离当前道路级导航路径时，重新规划至少一条到达目标POI的道路级导航路径。
优选的，获取的至少一条所述道路级导航路径包括路程最短的路径、时间最省的路径、费用最少的路径以及路况最好的路径。
优选的，车辆的绝对位置定位出现延迟、偏离和丢失时，标记车辆当前的位置作为基准定位，按车辆当前的基准定位计算车辆的行驶轨迹，参照高精地图和导航路径更新车辆的实时位置，至车辆的绝对位置定位更新完成。
基于高精地图的实时导航装置，所述实时导航装置用于经服务器获取高精地图数据并执行实时导航方法。
优选的，所述实时导航装置包括与服务器网络通信的导航终端以及设置在车体的车载采集单元；
所述导航终端用于经服务器获取高精地图数据，确定目标POI和车辆的绝对位置定位，并规划车辆的导航路径和记录车辆的通行数据；
所述车载采集单元用于获取车辆的相对位置定位。
优选的，所述导航终端包括：
至少一个处理器，所述处理器用于执行实时导航方法；
至少一个存储器，所述存储器用于储存高精地图、车辆的导航路径和行驶轨迹以及车载采集单元在行程轨迹内采集的数据；
显示模块，所述显示模块用于显示导航信息，所述导航信息包括高精地图、车辆的实时定位、导航路径、车速；
传输模块，所述传输模块用于导航终端和服务器之间的数据通讯；
所述定位模块用于获取导航终端的绝对位置定位。
优选的，所述车载采集单元包括与处理器数据连接的相机模块、雷达模块、惯性测量模块、轮速计、海拔高度计；
所述相机模块用于采集车辆行驶过程中的实时影像，该实时影像用于生成车辆行驶的导航影像；
所述雷达模块用于实时采集车辆四周物体的位置，并监测四周物体与车辆的间距；
所述惯性测量模块用于采集车辆的三轴姿态角及加速度；
所述轮速计用于采集车辆的轮速数据，用于计算车辆的行进速度和里程；
所述海拔高度计用于采集车辆行驶过程中的实时海拔高度。
本发明至少具备以下有益效果：
本发明提供的基于高精地图的实时导航方法及装置能够精准定位车辆占位车道及车辆的实时位置，并对用户进行实时的车道级路径导航，在绝对位置定位出现延迟、偏离和丢失时，标记车辆当前的位置作为基准定位，车辆按导航路径继续行驶，并计算车辆的行驶轨迹，以车辆的相对位置定位和行驶轨迹更新高精地图及车辆基于高精地图的实时位置，直至绝对位置定位更新完成，从而有效地解决了导航过程中信号延迟、偏离和丢失对用户通行造成的困扰。
附图说明
图1为本发明提供的实时导航方法的流程示意图；
图2为车辆及其绝对位置定位偏离的执行判断示意图；
图3为本发明提供的实时导航装置的架构示意图；
图4为本发明提供的实时导航界面示意图。
附图标记中：
100、导航终端；101、处理器；102、存储器；103、显示模块；104、传输模块；105、定位模块；
200、车载采集单元；201、相机模块；202、雷达模块；203、惯性测量模块；204、轮速计；205、海拔高度计；
300、服务器。
具体实施方式
下面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做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。
实施例1
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：基于高精地图的实时导航方法，实时导航方法包括如下步骤：
S1、实时导航装置获取高精地图数据和实时导航装置当前的绝对位置定位，具体的，高精地图数据由导航终端100经服务器300获取，并根据定位模块105获取的绝对位置定位实时更新高精地图，绝对位置定位由导航终端100的定位模块105获取卫星定位，该绝对位置定位根据卫星反馈的定位数据确定(绝对位置定位数据)，定位用户当前使用的终端设备(如导航终端100)所在位置的经度、纬度及模糊高度；
S2、经高精地图确定目标POI，设定出发地和目的地，获取至少一条道路级路径规划及其导航路径信息，导航路径信息包括道路信息、交通信息和环境信息，具体的，用户通过显示模块103查找目标POI，并确定导航目的地，进而生成包括路程最短、时间最省、费用最少和路况最好的至少一条供用户选择的道路级导航路径，道路信息包括道路名称、道路等级、道路里程、断面类型、红线宽度、有效宽度等信息，交通信息包括信号灯、交通标志牌、监控探头等交通引导设施的交通引导和管制信息以及道路拥堵状况，环境信息包括车辆当前位置的天气路况和能见度；
S3、获取车辆的相对位置定位，通过相对位置定位和绝对位置定位，精准定位车辆，对车辆进行车道级路径导航；
S31、采集车辆四周的实时影像和位姿数据，获取道路的车道及车辆的实时占位车道和行进方向，计算车辆的相对位置定位，由相对位置定位修正绝对位置定位，作为车辆当前的精准定位，以精准定位进行车道级路径导航，具体的，通过相机模块201采集车辆四周的实时影像，标记车辆的占位车道和四周通行的车辆和行人，通过惯性测量模块203采集车辆的三轴姿态角(或角速率)以及加速度，获取车辆在三维空间内的方向、角速度和加速度，实时计算记录车辆的行进方向、行驶速度和行驶轨迹，获得车辆在道路的相对位置定位，确定车辆的车道位置；
S32、采集当前行驶车道车辆四周物体的相对位置，实时监测移动物体与车辆的间距，具体的，通过雷达模块202采集车辆四周物体的相对位置，车辆四周物体的相对位置包括道路附着物、行人、通行车辆距当前车辆的间距和位置，其中，移动物体包括当前车辆行驶路径内的行人和通行车辆；
S33、根据道路信息，参照导航路径的前进方向、车辆的精准定位、位姿、海拔高度和行驶距离，将车辆按其实体参数和位姿数据模拟并对车道进行占位，实时更新并标记车辆的行驶位置及行驶方向；
S4、根据车道级导航路径对车辆进行导航指引，采集车辆的轮速数据和高度数据，具体的，通过轮速计204采集车辆各车轮的转速，轮速计204选用磁电式轮速传感器、霍尔式轮速传感器，采集车轮的转速，计算车辆的行进速度和里程，通过海拔高度计205采集车辆行驶的实时海拔高度，结合路面信息判断车辆位置，用于判断车辆在复杂路面(如立交桥、隧道等)是否因为定位模块105的模糊高度定位造成绝对位置定位延迟，获取车辆行驶距离、海拔高度的实时变化，实时更新车道级导航路径。
其中，车辆行驶过程中，车辆偏离当前道路级导航路径时，重新规划至少一条到达目标POI的道路级导航路径，具体的，如图2，车辆的相对位置定位未按道路及导航路径进行行驶，则以车辆当前位置重新规划到达目标POI的导航路径。
其中，获取的至少一条道路级导航路径包括路程最短的路径、时间最省的路径、费用最少的路径以及路况最好的路径，具体的，路程最短的路径即起始点和目标点之间路程最短的导航路径，时间最省的路径包括城区内信号灯最少、路况最畅通、高速公路行驶段限速最少，费用最少的路径为起始点和目标点之间通行费用最少的路径，通行费用包括高速公路过路费、燃油车的油耗费用和新能源车的电耗费用，路况最好的路径为起始点和目标点、以路径中的失去信号灯最少、限速最少、费用最少和通畅无拥堵的道路为导航路径。
其中，车辆的绝对位置定位出现延迟、偏离和丢失时，标记车辆当前的位置作为基准定位，按车辆当前的基准定位计算车辆的行驶轨迹，参照高精地图和导航路径更新车辆的实时位置，至车辆的绝对位置定位更新完成，具体的，如图2，以卫星定位的误差阈值为定位精度范围，若车辆的绝对位置定位的经度和纬度形成的二维坐标偏离当前的导航路径超出定位精度范围或丢失，海拔高度计205采集的车辆所在位置的海拔高度超出定位模块105的模糊高度阈值或定位模块105的模糊高度缺失，则以T0作为车辆的绝对位置定位延迟、偏离和丢失的时间起点，并标记车辆当前的位置，车辆可按导航路径继续行驶，并以车辆的相对位置定位和行驶轨迹更新高精地图及车辆基于高精地图的实时位置，更新至绝对位置定位的精度范围能够覆盖车辆的相对位置定位时，以相对位置定位修正绝对位置定位，作为车辆的精准定位。
实施例2
请参阅图3，在实施例1的基础上，本发明还提供一种技术方案：基于高精地图的实时导航装置，实时导航装置用于经服务器300获取高精地图数据并执行上述的实时导航方法。
其中，实时导航装置包括与服务器300网络通信的导航终端100以及设置在车体的车载采集单元200；
导航终端100用于经服务器300获取高精地图数据，确定目标POI和车辆的绝对位置定位，并规划车辆的导航路径和记录车辆的通行数据，具体的，导航终端100可以是车载终端或手机、平板等移动终端，该通行数据包括车辆通行的影像、行驶轨迹；
车载采集单元200用于获取车辆的相对位置定位。
其中，导航终端100包括：
至少一个处理器101，处理器101用于执行上述的实时导航方法；
至少一个存储器102，存储器102用于储存高精地图、车辆的导航路径和行驶轨迹以及车载采集单元200在行程轨迹内采集的数据；
显示模块103，显示模块103用于显示导航信息，导航信息包括高精地图、车辆的实时定位、导航路径、车速；
传输模块104，传输模块104用于导航终端100和服务器300之间的数据通讯，具体的，传输模块104采用如天线、射频收发器等用于执行接收和发送数据功能的元件；
定位模块105用于获取导航终端100的绝对位置定位，具体的，该绝对位置定位为导航终端100包括经度、纬度和高度在内的三维坐标，定位模块105采用包括北斗、GPS以及GNSS卫星导航系统在内的定位技术；具体的，处理器101电性连接存储器102、显示模块103、传输模块104和定位模块105。
其中，车载采集单元200包括与处理器101数据连接的相机模块201、雷达模块202、惯性测量模块203、轮速计204、海拔高度计205；
相机模块201用于采集车辆行驶过程中的实时影像，该实时影像用于生成车辆行驶的导航影像，具体的，相机模块201设置在车辆的四周；
雷达模块202用于实时采集车辆四周物体的位置，并监测四周物体与车辆的间距，具体的，雷达模块202设置在车辆的四周，并置于车体结构中；
惯性测量模块203用于采集车辆的三轴姿态角及加速度，计算车辆的行进方向、行驶速度和行驶轨迹；
轮速计204用于采集车辆的轮速数据，用于计算车辆的行进速度和里程；
海拔高度计205用于采集车辆行驶过程中的实时海拔高度，判断车辆的定位模块105的模糊高度造成绝对位置定位是否发生延迟、偏离和缺失。
工作原理：
使用时，导航终端100为车载终端或移动终端时，车载终端直接与车载采集单元200数据连接，移动终端通过远程数据连接的方式接入车载终端进行导航，导航终端100通过传输模块104接收服务器300发送的高精度地图，并储存至存储器102，同时实时接收服务器300对于高精地图数据的更新。
用户通过导航终端100调用高精地图并经显示模块103显示，并由定位模块105获取导航终端100的绝对位置定位，通过车载采集单元200的相机模块201、雷达模块202和海拔高度计205分别获取车辆的占位车道、四周物体的位置以及车辆的海拔高度，同时由惯性测量模块203获取车辆在三维空间内的方向、角速度和加速度，获得车辆在道路的相对位置定位，由相对位置定位叠加绝对位置定位，生成车辆的精准定位。
车辆行驶过程中：
通过相机模块201采集车辆四周的实时影像，标记车辆的占位车道和四周通行的车辆和行人；
通过雷达模块202采集车辆四周物体的相对位置，实时监测车辆四周物体的位置和间距；
通过惯性测量模块203获取车辆在三维空间内的方向、角速度和加速度，实时计算记录车辆的行进方向、行驶速度和行驶轨迹；
通过轮速计204采集车辆各车轮的转速，计算车辆的行进速度和里程；
通过海拔高度计205采集车辆行驶的实时海拔高度，结合路面信息判断车辆位置；
获得车辆在道路的相对位置定位，以当前车辆的相对位置定位为基准，叠加车辆的绝对位置定位，获得车辆当前的精准定位，并以精准定位进行车道级路径导航，并将车辆按其实体参数和位姿数据模拟对车道进行占位，经显示模块103实时显示车辆的通行实录影像，如图4，同时实时更新并标记车辆的行驶位置及行驶方向。
参阅图2
车辆行驶过程中，车辆行驶并偏离当前道路级导航路径时，重新规划至少一条到达目标POI的道路级导航路径。
导航定位延迟、偏离和丢失时，以如下两种情况为例：
1、普通道路行驶时，以卫星定位的误差阈值为定位精度范围，若车辆的绝对位置定位的经度和纬度形成的二维坐标偏离当前的导航路径并超出定位精度范围或丢失，海拔高度计205采集的车辆所在位置的海拔高度超出定位模块105的模糊高度阈值或定位模块105的模糊高度缺失；
2、在如立交桥、隧道等复杂道路行驶时，车辆行驶发生变道或多层重叠道路下车辆海拔高度上升或下降时，通过车辆的实时海拔高度判断车辆在复杂路面是否因为定位模块105的模糊高度定位造成绝对位置定位延迟、偏离；
则以T0作为车辆的绝对位置定位延迟、偏离和丢失的时间起点，并标记车辆当前的位置作为基准定位，车辆可按导航路径继续行驶，并计算车辆的行驶轨迹，并以车辆的相对位置定位和行驶轨迹更新高精地图及车辆基于高精地图的实时位置，并更新导航终端的绝对位置定位，当更新的绝对位置定位的精度范围能够覆盖车辆当前行驶的实时位置时，以当前实时的相对位置定位修正绝对位置定位，进而再次精准定位车辆，保证导航的可靠运行。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.基于高精地图的实时导航方法，其特征在于，所述实时导航方法包括如下步骤：
获取高精地图数据和当前的绝对位置定位；
经高精地图确定目标POI，设定出发地和目的地，获取至少一条道路级路径规划及其导航路径信息，所述导航路径信息包括道路信息、交通信息和环境信息；
采集车辆四周的实时影像和位姿数据，获取道路的车道及车辆的实时占位车道和行进方向，计算车辆的相对位置定位，由相对位置定位修正绝对位置定位，作为车辆当前的精准定位，以精准定位进行车道级路径导航；
根据车道级导航路径对车辆进行导航指引，采集车辆的轮速数据和高度数据，获取车辆行驶距离、海拔高度的实时变化，实时更新车道级导航路径。
2.根据权利要求1所述的基于高精地图的实时导航方法，其特征在于，所述实时导航方法还包括：采集当前行驶车道车辆四周物体的相对位置，实时监测移动物体与车辆的间距。
3.根据权利要求2所述的基于高精地图的实时导航方法，其特征在于，所述实时导航方法还包括：根据道路信息，参照导航路径的前进方向、车辆的精准定位、位姿、海拔高度和行驶距离，将车辆按其实体参数和位姿数据模拟并对车道进行占位，实时更新并标记车辆的行驶位置及行驶方向。
4.根据权利要求3所述的基于高精地图的实时导航方法，其特征在于：车辆行驶过程中，车辆偏离当前道路级导航路径时，重新规划至少一条到达目标POI的道路级导航路径。
5.根据权利要求4所述的基于高精地图的实时导航方法，其特征在于：获取的至少一条所述道路级导航路径包括路程最短的路径、时间最省的路径、费用最少的路径以及路况最好的路径。
6.根据权利要求3所述的基于高精地图的实时导航方法，其特征在于：车辆的绝对位置定位出现延迟、偏离和丢失时，标记车辆当前的位置作为基准定位，按车辆当前的基准定位计算车辆的行驶轨迹，参照高精地图和导航路径更新车辆的实时位置，至车辆的绝对位置定位更新完成。
7.基于高精地图的实时导航装置，其特征在于：所述实时导航装置用于经服务器(300)获取高精地图数据并执行如权利要求1-6任一项所述的实时导航方法。
8.根据权利要求7所述的基于高精地图的实时导航装置，其特征在于：所述实时导航装置包括与服务器(300)网络通信的导航终端(100)以及设置在车体的车载采集单元(200)；
所述导航终端(100)用于经服务器(300)获取高精地图数据，确定目标POI和车辆的绝对位置定位，并规划车辆的导航路径和记录车辆的通行数据；
所述车载采集单元(200)用于获取车辆的相对位置定位。
9.根据权利要求8所述的基于高精地图的实时导航装置，其特征在于，所述导航终端(100)包括：
至少一个处理器(101)，所述处理器(101)用于执行如权利要求1-6中任一项的实时导航方法；
至少一个存储器(102)，所述存储器(102)用于储存高精地图、车辆的导航路径和行驶轨迹以及车载采集单元(200)在行程轨迹内采集的数据；
显示模块(103)，所述显示模块(103)用于显示导航信息，所述导航信息包括高精地图、车辆的实时定位、导航路径、车速；
传输模块(104)，所述传输模块(104)用于导航终端(100)和服务器(300)之间的数据通讯；
所述定位模块(105)用于获取导航终端(100)的绝对位置定位。
10.根据权利要求9所述的基于高精地图的实时导航装置，其特征在于：所述车载采集单元(200)包括与处理器(101)数据连接的相机模块(201)、雷达模块(202)、惯性测量模块(203)、轮速计(204)、海拔高度计(205)；
所述相机模块(201)用于采集车辆行驶过程中的实时影像，该实时影像用于生成车辆行驶的导航影像；
所述雷达模块(202)用于实时采集车辆四周物体的位置，并监测四周物体与车辆的间距；
所述惯性测量模块(203)用于采集车辆的三轴姿态角及加速度；
所述轮速计(204)用于采集车辆的轮速数据，用于计算车辆的行进速度和里程；
所述海拔高度计(205)用于采集车辆行驶过程中的实时海拔高度。
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