[發(fā)明專利]一種基于磁地標和磁傳感器的車輛輔助定位方法

無效

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• 申請日: 2013-09-03
• 公開（公告）號: CN103499351A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發(fā)明（設計）人: 李德勝;陳立強
• 申請（專利權）人: 北京工業(yè)大學
• 主分類號: G01C21/28
• 分類號: G01C21/28
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發(fā)明是有關于車輛輔助導航定位系統(tǒng)，尤其是有關于在不同環(huán)境下提高車輛的定位精準度的定位方法。

背景技術

在軍、民領域中的各類行動裝置上，慣導系統(tǒng)作為一種現(xiàn)代化導航設備已被廣泛應用，尤其在現(xiàn)代軍事領域中發(fā)揮著舉足輕重的作用。由于陀螺漂移和加速度計的誤差隨時間逐漸積累（這也是純慣導系統(tǒng)的主要誤差源之一，它對位置誤差增長的影響是時間的三次方函數(shù)），慣導系統(tǒng)長時間運行必將導致客觀的積累誤差，因此，目前人們在不斷探索提高自主式慣導系統(tǒng)的精度外，還在尋求引入外部信息，形成組合式導航系統(tǒng)，這是彌補慣導系統(tǒng)不足的一個重要措施。組合導航系統(tǒng)通常以慣導系統(tǒng)作為主導航系統(tǒng)，而將其他導航定位誤差不隨時間積累的導航系統(tǒng)如無線電導航、天文導航、地形匹配導航、GPS等作為輔助導航系統(tǒng)，應用卡爾曼濾波技術，將輔助信息作為觀測量，對組合系統(tǒng)的狀態(tài)變量進行最優(yōu)估計，以獲得高精度的導航信號。然而以上這些輔助導航定位系統(tǒng)或受制于電磁場干擾、或受制于天氣、或受制于地形、或受制于他國等因素，因此本發(fā)明提出了一種基于磁地標和磁傳感器的車輛輔助定位方法。該方法基本不受以上因素影響，抗干擾能力強，具有完全自主性。

發(fā)明內容

本發(fā)明提出一種定位方法，可利用車載磁傳感器裝置檢測沿路面寬度方向等間距排列的一組磁地標的磁場信號判斷出車輛的相對位置。其中磁傳感器裝置由多個磁傳感器組成，磁傳感器也是等間距排列布置，多個磁傳感器的總寬度和磁地標的間距相等；磁地標把路面寬度均等分；沿路面寬度x方向上布設的磁地標的極性不重復（如NS、SN），當車載磁傳感器裝置經(jīng)過不同的磁地標時測得不同的磁場信號；在獲得磁場信號的過程中通過低通濾波器進行濾波去噪；磁傳感器距離磁地標有一定的垂直高度h，考慮到磁傳感器的測量范圍與成本的關系，h選取為0.3m～1m；

設磁傳感器的數(shù)量為n，取n≥4，磁地標的數(shù)量為m，m=2，磁地標的間距為a，a選取為2m～3m，磁傳感器的間距為a/(n-1)；每一個磁地標代表一個橫坐標x；當磁地標位于不同的磁傳感器之間時，車體相對于磁地標有不同的橫向偏移距離Δx；

在應用前先利用磁傳感器實測得到路面寬度范圍內距磁地標高度h處的磁場強度B；設定磁場強度的閥值為距磁地標高度h處的磁場強度B；當車載磁傳感器裝置經(jīng)過磁地標時，一旦磁傳感器測得的磁場信號大于該閥值即認為車載磁傳感器通過磁地標，并以此時為計時時刻，根據(jù)即可求出車輛的縱坐標y，其中v為車速，t為時間；

當時，其中為設定的固定值，選取為1m～2m，截取以范圍內的采樣磁場數(shù)據(jù)進行波形識別；波形識別采用模式相似性測度方法；

n個磁傳感器分別編號為磁傳感器1、磁傳感器2、磁傳感器3、…、磁傳感器n，設它們在范圍內的采樣磁場強度B的最大值分別為B_1m、B_2m、B_3m、…、B_nm；在磁場強度B較大的三個磁傳感器中，找到磁場強度較大且磁傳感器編號相鄰的兩個磁傳感器，判定是這兩個磁傳感器通過的磁地標；又通過比較這兩個磁傳感器的磁場強度B的大小確定該磁地標距離哪個磁傳感器更近，這時賦予系統(tǒng)一個車體相對于該磁地標的橫向偏移距離Δx；然后再根據(jù)這兩個磁傳感器測得的磁場波形進行波形特征判斷，從而確定該磁地標的極性以及橫坐標x；

該磁地標的橫坐標x與車體相對于該磁地標的橫向偏移距離Δx之和即為車體的橫坐標x；車輛的理論橫向定位精度為磁傳感器間距的1/2；

所述的設定磁場強度的閥值用來判斷車載磁傳感器通過磁地標的方法可采用峰值檢測的方法進行判斷來替換，以檢測到峰值的時刻為計時時刻。

所述的波形識別方法采用模式相似性測度方法可替換為采用局部特征識別方法或相位識別方法對磁場波形特征進行識別。

相較于先前技術，本發(fā)明的定位方法簡單易行，抗干擾能力強，具有完全自主性，定位精度較高。

附圖說明

圖1：本發(fā)明實施例中的磁地標路面布置和磁傳感器裝置示意圖；

圖2：本發(fā)明實施例之一的定位方法流程圖。

具體實施方式：