[發明專利]北斗增強慣導高效融合車道級定位工作方法及系統裝置

有效

• 申請號: 201711253618.9
• 申請日: 2017-12-02
• 公開（公告）號: CN108168544B
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 邢建平;李程帥;董沛鑫
• 申請（專利權）人: 山東大學;賽爾網絡有限公司
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C21/20;G01C21/34;G01S19/47
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 呂利敏

1.一種北斗增強慣導高效融合車道級定位工作方法，其特征在于，該工作方法包括如下步驟：1)通過北斗接收機進行北斗衛星信號的導航捕獲與跟蹤、解調出衛星導航電文、獲取偽距和載波相位的測量值；中央處理器進行北斗格網差分定位；2)慣性傳感器根據步驟1)所述測量值獲得車輛運動狀態；3)通過中央處理器對慣性導航系統與北斗定位系統進行組合導航；4)通過中央處理器分析圖像，實現道路標線的識別；5)由中央處理器對所檢測出的圖像中的直線進行卡爾曼濾波道路標線跟蹤，根據道路標線變化情況判斷車輛是否變更車道以及車輛變更車道的狀態：當識別出的道路標線中跟蹤傾角為30-90°之間時，判斷車輛是變更車道狀態；

所述步驟2)慣性傳感器根據步驟1)所述測量值獲得車輛運動狀態之間的微分方程式如式(I)：

在式(I)中，車輛運動狀態包括導航坐標系中的東向位置坐標e、北向位置坐標n、東向速度v_e和航偏角a_x和a_y為機體坐標系中的加速度傳感器測量值，為航偏角旋轉角速度傳感器測量值；v_n為北向速度；

所述步驟3)中，所述組合導航的方法如下：用卡爾曼濾波器將北斗和INS兩個導航系統中的車輛位置、速度和姿態角組合起來；

所述用卡爾曼濾波器組合起來的算法為：車輛在單位時間內的行駛距離如公式(II)：車輛的運動方向如公式(III)：Δgps的測量誤差方差值如公式(IV)：的測量誤差方差值如公式(V)：

2.根據權利要求1所述的一種北斗增強慣導高效融合車道級定位工作方法，其特征在于，所述步驟4)中實現道路標線的識別的方法，包括圖像增強、邊緣檢測、圖像分割和Hough變換算法；其中所述Hough變換算法檢測圖像中的直線，所述直線為道路標線：在變換空間中采用直線的極坐標方程如公式(VI)：ρ＝xcosθ+ysinθ(VI)；對參數(ρ,θ)進行m,n等分，構造累加數組A(ρ_i,θ_i)，其元素值表示經過點(ρ,θ)的曲線個數之和，對圖像上所有邊緣點進行Hough變換，進行累加如公式(VII)：A(ρ_i,θ_i)＝A(ρ_i,θ_i)+1(VII)；取出數組A(ρ_i,θ_i)中的最大元素，其對應的(ρ,θ)即所求；直線斜率:k＝-cotθ；直線截距:

3.一種實現權利要求1-2任意一項工作方法的系統裝置，包括：北斗接收機、慣性傳感器、CCD攝像頭和中央處理器；所述北斗接收機，包括射頻前端處理模塊、基帶數字信號處理模塊、定位導航運算模塊，用以實現北斗衛星信號的導航捕獲與跟蹤、解調出衛星導航電文、獲取偽距和載波相位測量值；所述慣性傳感器，用于測量車輛的運動加速度，得到車輛運動速度，測量車輛的角速度，得到車輛的姿態角，然后通過中央處理器對慣性測量值進行處理，得到車輛的位置、速度和姿態；所述CCD攝像頭，用于采集車輛前方路面圖像信息，并輸出模擬視頻信號；所述中央處理器，包括北斗定位模塊、慣性測量值處理模塊、圖像處理模塊，用于實現北斗格網差分定位、實現道路標線識別、判斷車輛變更車道情況、與慣性導航系統進行組合導航。