[發明專利]一種多位置聯合粒子濾波的車輛定位方法

在審

• 申請號: 201810716968.2
• 申請日: 2018-07-03
• 公開（公告）號: CN108981702A
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 項志宇;顧淑霞;張易;錢琦
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G01C21/16
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種多位置聯合粒子濾波的車輛定位方法。建立車輛行駛區域的路網地圖，實時通過航位推算方法獲得車輛位置并探測錨點，形成初始的車輛分段行駛軌跡；對于每次探測到的錨點，使用一堆粒子來表示錨點在路網地圖上對應的位置，通過聯合粒子濾波實時計算更新每一堆粒子權重；對于每一堆粒子，以權重最大的粒子作為錨點在路網地圖上的定位點，依次連接定位點作為修正后的車輛分段行駛軌跡。本發明能有效修正視覺里程計等航位推算方法產生的累積誤差，在車輛長距離的行駛過程中均能獲得良好的定位精度，計算代價小，實時性強。

技術領域

本發明涉及智能車輛的導航定位技術方法，特別是涉及了一種多位置聯合粒子濾波的車輛定位方法。

背景技術

定位是指車輛決定自己位置的能力，可靠和準確的車輛定位是自主車輛導航的先決條件。為了解決這個問題，傳統的導航系統如GPS、輪式里程計都得到了廣泛的應用。然而，由于眾所周知的“城市峽谷”效應，GPS在城市環境容易受到遮擋而無法獲得良好的定位精度。在這種情況下，通常需要昂貴的GPS/INS系統來提供車輛位置。而輪式里程計在長距離時也會受到車輪打滑等影響而產生誤差。目前，許多基于視覺的二維和三維定位方法被不斷提出。雖然激光雷達等三維傳感器可以準確地獲得地標的位置，但其高成本限制了其廣泛使用。另一方面，視覺里程計是一種僅使用單個或多個攝像機的圖像來估計車輛運動的方法。由于它的高性價比，視覺里程計慢慢成為導航系統中一個有價值的潛在定位組件。然而，由于視覺里程計逐步計算車輛位置，每一幀都會引入的微小誤差，并隨著時間的推移而累積。減少漂移最常用的方法是捆束調整(BA)和同時定位與地圖構建(SLAM)。BA通過最小化整體重投射誤差的成本函數給出最優解。SLAM執行閉環以減少漂移積累，通過約束軌跡閉合誤差來減少定位累計誤差。

近年來，各類地圖服務(如OpenStreetMap)不斷普及，各類城市路網地圖變得十分容易獲得，將其作為先驗信息，可以用來幫助約束定位錯誤。本發明利用路網地圖，通過錨點的表示方法和靈活的多位置聯合粒子濾波方法來實現對累計誤差的修正，從而使車輛的定位更為可靠。

發明內容

為了解決背景技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種多位置聯合粒子濾波的車輛定位方法，適用于面向城市環境下的智能車輛定位。

本發明在視覺里程計或者慣導系統的支持下，可以獲得車輛當前的初步定位。將獲得的車輛運動軌跡和已知的路網地圖結合，將運動軌跡按錨點位置分段后通過對每個錨點位置進行濾波，修正每個錨點的位置，從而消除航位推算方法產生的累積誤差，使定位更加精確。

本發明采用的技術方案的步驟如下：

(1)建立車輛行駛區域的路網地圖，路網地圖由包含節點和邊的拓撲圖結構構成，車輛行駛起點在路網地圖中的位置已知；

(2)實時通過航位推算方法獲得車輛位置并探測錨點，形成初始的車輛分段行駛軌跡；

(3)對于每次探測到的錨點，使用一堆粒子來表示錨點在路網地圖上對應的位置，通過聯合粒子濾波實時計算更新每一堆粒子權重；

(4)對于每一堆粒子，以權重最大的粒子作為錨點在路網地圖上的定位點，依次連接定位點作為修正后的車輛分段行駛軌跡。

所述的航位推算方法采用視覺里程計等。

所述步驟(1)中，用包含節點和邊的拓撲圖結構來建立路網地圖：節點n＝(lat,lon)的位置由經緯度表示，lat,lon分別表示緯度和經度，邊e＝(n₁,n₂)表示節點n₁和n₂之間的連接關系。

所述步驟(2)具體為：實時通過航位推算方法獲得每個時刻的車輛位置，形成原始車輛行駛軌跡；實時探測原始車輛行駛軌跡中的錨點，標記各個錨點并將錨點前后依次線段連接形成車輛分段行駛軌跡。