[發明專利]一種車路協同下基于超寬帶的車輛高精度定位方法

有效

• 申請號: 201910168332.3
• 申請日: 2019-03-06
• 公開（公告）號: CN109946648B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 李旭;高懷堃;徐啟敏
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01S5/04
• 分類號: G01S5/04
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 蔣昱

本發明公開了一種車路協同場景下的車輛高精度定位方法，利用超寬帶（Ultra?Wideband，UWB）定位技術多徑分辨能力強，動態環境下抗干擾性能好等優點，通過合理布局UWB節點，結合非視距（Not Line of Sight，NLOS）誤差處理算法，減小定位誤差，從而實現車輛在典型城市環境下的準確、可靠、實時定位。

技術領域

本發明涉及車輛導航定位領域，特別涉及一種車路協同環境下的車輛高精度定位方法。

背景技術

隨著經濟社會的發展與進步，我國的機動車保有量快速增加，道路交通面臨著巨大的挑戰，為了解決日益嚴峻的城市交通問題，智能車路協同系統(Intelligent VehicleInfrastructure Cooperative Systems，IVICS)應運而生，并逐步成為智能交通系統(Intelligent Transport Systems，ITS)研究的最新發展方向。無論是車路協同的應用，還是智能交通的實現，都離不開高精度車輛定位技術：只有在實現準確、可靠車輛定位的前提下，全方位實施車車、車路動態實時信息交互，并在全時空動態交通信息采集與融合的基礎上開展車輛主動安全控制和道路協同管理，充分實現人車路的有效協同，才能夠有效地指揮調度車輛，改善城市交通，保證車輛安全行駛。因此，車輛定位技術是車路協同乃至智能交通等研究的基礎與核心內容之一。

目前常見的車輛導航定位技術包括：航位推算(Dead Reckoning,DR)，慣性導航系統(Inertial Navigation System,INS)，衛星導航(Global Navigation SatelliteSystem,GNSS)等。航位推算和慣性導航主要采用低成本的車載傳感器，如電子羅盤，輪速傳感器、微機械陀螺儀等來實現車輛的導航定位，由于傳感器的測量誤差會隨時間不斷的累積，定位精度通常不高；在各種定位方法中全球衛星導航系統(Global NavigationSatellite System，GNSS)在車輛定位領域的應用最為廣泛，它泛指所有的衛星導航系統，技術較為成熟的有美國的全球定位系統(Global Positioning System，GPS)，俄羅斯的格洛納斯導航系統以及中國的北斗衛星導航系統，GNSS能夠實時的為車輛提供三維位置、速度、時間等信息，實現全天候、全方位的導航定位功能。在相對開闊的環境下，GNSS的定位精度較高，但是當車輛行駛在城市環境(如城市峽谷、高樓環立的交叉路口等)時，由于道路兩旁的高層建筑，衛星信號易受到遮擋，多路徑效應嚴重，GNSS定位精度將急劇下降，甚至在遮擋嚴重時，會由于可見衛星數目不足而無法定位。

除了上述傳統定位技術外，近年來，基于超寬帶(Ultra-Wideband，UWB)的無線定位技術的興起和迅速發展為實現車輛精確定位提供了新思路，目前，UWB定位技術主要被用于室內定位領域如人員、智能小車、機器人定位等。由于UWB的帶寬極寬，脈沖信號穿透力強，多徑分辨能力良好等技術優點，基于UWB實現室外環境下的車輛定位亦具備了一定的可行性，但相比于室內環境，室外場景通常較為復雜，在動態交通環境下，UWB信號更易受周圍行駛的車輛、道路兩旁的樹木以及建筑物的干擾而出現非視距傳播，非視距的UWB節點的距離觀測值含有較大的誤差，若引入定位解算，將導致較大的定位誤差，因此，如何針對相對復雜的交通場景(如十字交叉路口、環島路口等)，結合道路交通設施，合理布局路側UWB節點，在車路協同下實現人車路信息動態交互，進而選取合適的方法，辨識與補償UWB非視距誤差，提高定位精度，是基于UWB實現車輛的高精度定位亟需解決的關鍵問題。

發明內容

技術問題：針對現有技術的不足，本發明提出了一種車路協同下的車輛高精度定位方法，通過合理布局UWB節點，結合非視距誤差處理算法，減小定位誤差，從而實現城市環境下的車輛高精度定位。