[發明專利]一種基于視覺和高精度地圖車道線約束的組合導航方法

有效

• 申請號: 201710937115.7
• 申請日: 2017-10-10
• 公開（公告）號: CN107782321B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 章紅平;牛小驥;李團;易凱;胡楠楠
• 申請（專利權）人: 武漢邁普時空導航科技有限公司
• 主分類號: G01C21/28
• 分類號: G01C21/28;G01S19/45
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 薛玲

1.一種基于視覺和高精度地圖車道線約束的組合導航方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、通過GNSS/INS組合導航定位獲得載體的概略位置及精度評定指標；

步驟2、通過視覺輔助識別車道線、確定載體所在車道；

步驟3、結合高精度地圖形成載體位置區域約束方程，輔助組合導航濾波解算；

其中，所述步驟3中，所述結合高精度地圖形成載體位置區域約束方程，輔助組合導航濾波解算包括：

通過高精度地圖獲得所述載體所在車道兩側車道線的坐標序列；

通過擬合所述坐標序列建立所述載體所在車道兩側車道線的數學模型；

根據所述數學模型建立載體位置約束不等式；

結合所述載體的概略位置及所述精度評定指標，建立誤差模型，得到誤差方程式；

聯立所述載體位置約束不等式和所述誤差方程式，采用積極集法進行卡爾曼濾波更新，得到定位定姿結果。

2.根據權利要求1所述的基于視覺和高精度地圖車道線約束的組合導航方法，其特征在于，所述步驟1中，在GNSS信號受到干擾的情況下，通過GNSS定位解算獲得所述載體的概略位置及位置方差，將所述位置方差作為所述精度評定指標；

在GNSS信號完全不可用的情況下，通過INS濾波遞推獲得所述載體的概略位置及濾波方差，將所述濾波方差作為所述精度評定指標。

3.根據權利要求2所述的基于視覺和高精度地圖車道線約束的組合導航方法，其特征在于，所述GNSS信號受到干擾的情況包括載波跟蹤正常的情況和載波失鎖的情況；

在所述載波跟蹤正常的情況下，通過精密定位算法解算載體的浮點解；所述精密定位算法包括實時載波差分定位模式、精密單點定位模式；

在所述載波失鎖的情況下，通過偽距定位算法解算標準定位解；所述偽距定位算法包括實時偽距差分定位模式、標準單點定位模式。

4.根據權利要求1所述的基于視覺和高精度地圖車道線約束的組合導航方法，其特征在于，所述步驟2中，所述通過視覺輔助識別車道線采用圖形特征法和模型匹配法結合的識別方案，所述識別方案包括:

通過相機采集路面圖像，利用車道線與周圍路況的圖像特征的差異，初步識別車道線；

根據車道線的結構化特征，建立車道線模型，識別車道線模型參數；結合所述車道線模型參數和所述初步識別車道線，剔除識別誤差點，填補車道線的結構誤差區域，檢核識別的車道線。

5.根據權利要求4所述的基于視覺和高精度地圖車道線約束的組合導航方法，其特征在于，所述車道線模型包括直線、雙曲線、樣條曲線車道線模型。

6.根據權利要求4或5所述的基于視覺和高精度地圖車道線約束的組合導航方法，其特征在于，檢核識別車道線之后，識別出車道數，并根據所述載體與各車道線的相對位置關系，確定所述載體所在的車道及所述載體兩側的車道線范圍。

7.根據權利要求1所述的基于視覺和高精度地圖車道線約束的組合導航方法，其特征在于，所述載體所在車道兩側車道線的數學模型為：

式中：表示緯度，λ表示經度，A、B為2次項系數，C、D為1次項系數，R為常數項系數。

8.根據權利要求7所述的基于視覺和高精度地圖車道線約束的組合導航方法，其特征在于，所述載體位置約束不等式為：

所述載體位置約束不等式描述載體所在車道平面區域范圍。

9.根據權利要求1所述的基于視覺和高精度地圖車道線約束的組合導航方法，其特征在于，所述誤差方程式為：

式中：

表示載體概略緯度，λ₀表示載體概略經度，

E、F分別表示定位誤差的極大值與極小值，E、F作為誤差橢圓長短半軸長度，

D_λ表示緯度、經度方差，為經緯度的協方差，

θ表示長半軸與軸正方向的夾角，