[發明專利]一種無人駕駛系統的定位導航方法及系統

在審

• 申請號: 202010117567.2
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN113375661A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 黃琨;蘇常軍;陳慧勇;李高鵬
• 申請（專利權）人: 鄭州宇通客車股份有限公司
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C21/34;G01S19/47
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 崔旭東

本發明涉及一種無人駕駛系統的定位導航方法及系統，包括如下步驟：(1)通過激光雷達、GPS接收機、車載INS和UWB接收機獲取道路位置數據，分別記為激光雷達數據、GPS數據、INS數據和UWB數據；(2)判斷GPS接收機是否被遮擋、實時天氣情況、UWB接收機與定位基站的距離；(3)若GPS接收機被遮擋、實時天氣惡劣或UWB接收機與定位基站的距離超過設定范圍時，分別融合不同定位方式獲得的定位結果，作為最終的定位結果。本發明的定位導航方法能夠實現無人駕駛系統在盲區環境下和全天候環境下的高精度穩定定位。

技術領域

本發明涉及一種無人駕駛系統的定位導航方法及系統。

背景技術

定位的目的是讓無人駕駛車輛找到自身確切位置的方法，可以說，定位導航技術是整個無人駕駛技術的核心，目前常用的定位技術有激光SLAM定位技術、GPS/INS定位技術和UWB定位技術。

對裝載多線激光雷達的無人駕駛車輛而言，要求它能夠在真實的環境中自由活動，那么識別周圍的環境，并知道它處于環境中的位置，是必須要具備的能力，而這正是激光雷達即時定位與制圖技術(Simultaneous Localization and Mapping，SLAM)需要處理的問題。激光SLAM技術涉及到的領域很廣，在不同的使用場景，需要結合不同的傳感器組合，配合不同的數據處理方法，處理來自傳感器的噪聲，降低傳感器誤差。此外，它還需要求解系統自定位問題，研究特征匹配算法，篩選合適的地圖格式，設計優良的數據處理方法，以便高效求解基于概率的SLAM問題以及建立增量式地圖。但由于在暴雨、大雪、大霧等天氣下，激光衰減速度會急劇增大，傳播距離也受較大影響，因此在天氣條件惡劣的情況下激光SLAM技術暫不可用。

GPS/INS定位技術是一種既保持慣性導航系統(Inertial Navigation System，INS)的自主性、隱蔽性及信息全面、頻帶寬等特有優點，又克服了其導航誤差隨時間累積等缺點的理想組合系統，具有可靠性高、形態結構簡單、全局導航精度高及誤差不累積等特點。但由于無人駕駛車輛在真實的運行環境中存在多處GPS盲區，包括部分室內場景、室外樓宇遮擋區域、樹木遮擋區域等，這些因素都會影響到GPS信號傳播和定位失效，此時僅依靠INS會導致導航誤差隨時間的累積，從而影響GPS/INS定位技術的準確度，因此GPS/INS定位方案無法解決盲區環境下和全天候環境下的車輛高精度定位問題，也無法滿足無人駕駛系統的運行需求。

超寬帶定位技術(Ultra-Wide Band，UWB)是一種基于無線載波通信的高精度定位技術，由于它具有功耗低、抗干擾強、安全性高，尤其是定位精度不受雨雪等惡劣天氣影響等優點，UWB定位技術在高精度的測距和定位中受到很大的關注。目前UWB定位技術正處于發展初級階段，且在開放園區使用需布置大量的基站，使用和維護成本較高，因此UWB定位技術多應用于室內固定場景，室外場景應用較少。

目前很多無人車公司普遍都是采用GPS/INS+激光SLAM的定位方式。在高樓密集的城市環境下，定位誤差依舊可達到10～50m，誤差主要來自于建筑物對GPS信號的遮擋、反射等，并且樓群越密集、越高，定位信號越差，定位誤差也就越大，因此在GPS盲區環境下的定位存在精確度不高、定位不穩定的問題。

因此，目前無人駕駛領域針對天氣惡劣條件下的定位技術研究，均無有效地解決方案，無法保證全天候各種環境下的精確定位效果。

發明內容

本發明的目的是提供一種無人駕駛系統的定位導航方法及系統，以解決目前車輛導航過程中定位效果差的問題。

為解決上述技術問題而提供一種無人駕駛系統的定位導航方法，包括如下步驟：

(1)通過激光雷達、GPS接收機、車載INS和UWB接收機獲取道路位置數據，分別記為激光雷達數據、GPS數據、INS數據和UWB數據；

(2)判斷GPS接收機是否被遮擋、實時天氣情況、UWB接收機與定位基站的距離；