[發明專利]一種基于車聯網的多車聯合絕對定位的方法

有效

• 申請號: 202010141079.5
• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN111288984B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 錢闖;張紅娟;唐健;李文卓;溫景仁;劉暉
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00;G01S17/86;G01S19/47;G06T7/246;G06T7/277;G06T7/73
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所(普通合伙) 42001
• 代理人: 王敏鋒

本發明公布了一種基于車聯網的多車聯合絕對定位的方法，利用車輛配備的GNSS、INS、激光雷達等傳感器，車聯網情況下多車數據聯合處理的特性，將多車的GNSS、INS和激光雷達數據聯合處理。通過多車的激光雷達數據實現車輛間的高精度相對定位，再利用激光雷達獲取的車輛間的高精度相對位置輔助車輛間的相對模糊度解算，提高相對模糊度的固定率，最后利用聯合RTK模型將多車GNSS數據聯合解算，并顧及車輛間高精度相對位置約束和相對模糊度約束，相對于單車的GNSS觀測，聯合RTK模型可以將多車的GNSS數據融合起來，其利用的衛星觀測數據和幾何機構要優于單車GNSS數據，從而提高模糊度固定率，提高車輛的絕對定位精度，尤其是在遮擋環境下，該方法的優勢十分顯著。

技術領域

本發明涉及多源融合導航領域，尤其是涉及一種車聯網環境下融合多車的全球衛星導航系統(Global Navigation Satellite System,GNSS)、慣性導航系統(InertialNavigation System,INS)、激光雷達(light detection and ranging,LiDAR)數據實現車輛的高精度絕對定位的方法。

背景技術

隨著自動駕駛和物聯網的發展，智能汽車和互聯汽車越來越受到關注，這兩者都需要在運行中精確定位汽車，目前汽車的高精度導航定位主要依賴于全球導航衛星系統(GNSS)，慣性導航系統(INS)構成的組合導航系統等。GNSS是在組合導航系統獲得高精度位置的關鍵傳感器，在開闊環境下，GNSS-RTK(Real Time Kinematic)可以提供實時厘米級的絕對位置，但是由于在車輛的實際運行環境中會出現高架、城市峽谷等遮擋環境，可見衛星數快速下降，衛星幾何結構差，RTK很難獲取模糊度固定解，很難實現厘米級的高精度定位。隨著車聯網的發展，多個車輛之間的數據可以實現實時通信，利用多個車輛的GNSS數據可有效的改善單車的GNSS觀測的衛星幾何結構，所以如何利用車聯網的特點，將多車的GNSS數據融合處理實現車輛的高精度絕對定位是十分有必要且具有重要意義。

發明內容

針對上述問題，本發明提出了一種基于車聯網的多車聯合絕對定位的方法，充分的利用了智能車輛配備的激光雷達環境感知傳感器，利用激光雷達同步定位與制圖技術(Simultaneous position and mapping,SLAM)技術和特征匹配的技術實現車輛間的高精度相對定位。基于激光雷達獲取的高精度相對位置信息，輔助車輛間的相對模糊度估計，提高車輛間相對模糊度解算的性能。最后利用多車的GNSS數據構建多車聯合RTK的模型，在模型中加入車輛間的高精度相對位置信息和相對模糊度信息約束，從而實現多車聯合RTK的模糊度固定，相比單車RTK模型極大提高了模糊度固定的性能，可以實現在遮擋環境下的車輛高精度絕對定位。

本發明的技術方案為一種基于車聯網的多車聯合絕對定位的方法，包括以下步驟：

步驟1，各輛車根據當前GNSS的定位結果與INS進行EKF松組合獲取當前歷元k的導航信息包括位置、姿態速度其中n表示導航系，b表示INS坐標系，姿態表示b系相對于n系的方向余弦矩，k表示卡爾曼濾波器中第k個濾波歷元；

步驟2.將車輛上激光雷達采集的靜態參照物的點云數據進行坐標轉換，使當前歷元點云觀測按當前幀點云觀測時相對于前一歷元占有似然圖的激光雷達三維位置和姿態角更新前一歷元占有似然圖中柵格占有概率，形成概率擬合像，即當前歷元的占有似然圖，從而將b系的點云數據轉換到n系下占有似然圖中；

所述占有似然圖由q層虛擬柵格平面組成，每層虛擬柵格平面是由q×q個大小相同的虛擬柵格組成正方形平面，所述柵格能根據柵格占有概率更新規則形成點云數據的概率擬合像；

步驟3.根據步驟2中得到的車輛及周圍聯網車輛的點云觀測相對各自車輛的占有似然圖的激光雷達三維位置和姿態角，將車輛當前的點云幀分別與周圍聯網車輛存儲的占有似然圖依據進行匹配，從而獲取車輛點云觀測相對周圍聯網車輛的占有似然圖的激光雷達三維位置和姿態角，從而獲取車輛與周圍聯網車輛的在n系下的相對位置；