[發明專利]一種城市峽谷環境下激光里程計輔助的快速優化選星方法

有效

• 申請號: 202110099311.8
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112904382B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 李旭;胡悅;徐啟敏
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01S19/28
• 分類號: G01S19/28;G01S19/48;G01S17/50;G01S17/06;G01S17/86
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 張天哲

本發明公開了一種城市峽谷環境下激光里程計輔助的快速優化選星方法。本方法首先利用激光里程計準確推算智能車的先驗絕對位置，其次，依托準確的智能車位置信息精確計算衛星的高度角和方位角，接著，計算自適應截止高度角，并利用模糊規則進行快速優化選星，最后，依據選擇衛星的數量對智能車實施多模式定位策略。本發明公開的快速優化選星方法，克服了現有方法衛星高度角和方位角計算不精準、適應性不強、選星效率低、定位誤差大等難題，保障了城市峽谷環境下智能車的高精定位。

技術領域

本發明涉及車輛導航定位領域，尤其涉及一種城市峽谷環境下激光里程計輔助的快速優化選星方法。

背景技術

近年來，隨著傳感器、電子信息、深度學習等技術的不斷成熟以及相關政策法規的逐步完善，如自適應巡航(Adaptive Cruise Control，ACC)、自動緊急制動(AutonomousEmergency Braking，AEB)、車道保持(Lane keep assistance，LKA)等智能駕駛技術有了長足進步，推動智能車行業迅速發展。智能駕駛技術作為新一輪科技革命的前沿，不僅提升了車輛的智能化程度，也提高了交通出行的效率與安全。現有的智能駕駛技術依賴于準確的智能車位置信息。當智能車位置信息存在較大誤差甚至錯誤時，會給后續的加減速、方向控制等智能駕駛策略帶來誤導，嚴重時甚至可能引發重大安全問題，危及社會公共安全與人民群眾生命財產安全。目前，智能車定位方法主要依靠全球導航衛星系統(GlobalNavigation Satellite System，GNSS)。該系統通過車載接收機接收不少于四顆衛星信號對智能車進行空間定位，可以實現大多數情況下的智能車高精定位。

城市是人類生活和智能車運行的主要區域。隨著城市化進程的加快，城市道路兩旁經常會出現稠密高聳的建筑物，形成類似自然峽谷的城市峽谷環境。此類環境下衛星定位存在著非視距效應和多路徑效應兩類問題。非視距效應是指高樓等阻礙衛星信號，使信號無法到達車載接收機；多路徑效應是指衛星信號有可能經過多條路徑到達車載接收機，從而產生信號混疊。城市峽谷環境下有極大的人/車流量，而非視距效應或多路徑效應會嚴重降低衛星對智能車的定位精度，影響智能駕駛控制策略，給社會公共安全和人民生命財產安全帶來極大隱患。因此，實現智能車在城市峽谷環境下的高精可靠定位及其關鍵。

目前，城市峽谷環境下智能車高精定位的解決方案是基于衛星/慣導的優化選星和組合導航。依托慣導輔助選星，選用視距范圍內和受多路徑效應影響較小的衛星，利用此類衛星數據融合慣導數據進行定位；當衛星數不足四顆時，利用慣導來確定位置。然而，現有方法存在一定問題：(1)衛星高度角和方位角計算不準確。高度角和方位角是選星的基礎，需要通過智能車與衛星之間的數學關系進行計算。雖然衛星的位置是精確已知的，但城市峽谷環境下車輛的位置信息中夾雜著由非視距和多路徑引起的噪聲以及慣導的累計誤差，因此并不準確。這就造成衛星的高度角和方位角計算不準，導致每次選星結果不一定最優；(2)選星算法適用性不強。現有選星算法中截止高度角通常為定值，難以適應多種場景，容易選中非視距衛星或丟棄部分視距衛星；(3)選星算法計算量大。現有選星算法存在大量的矩陣乘法和矩陣逆運算，算法所耗時間約占據單次位置解算時間的一半以上，影響定位輸出頻率，難以滿足城市環境下的智能車定位需求；(4)慣導單獨定位的累計誤差。當衛星數不足四顆時，依靠慣導定位會帶來累計誤差，車載慣導不足以支撐智能車在衛星信號缺失下的高精定位。

發明內容