[發明專利]一種多源信息自適應融合定位方法及系統

有效

• 申請號: 202110355182.4
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN113029137B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 江昆;楊殿閣;陳鑫鑫;劉茂林;張曉龍;楊彥鼎
• 申請（專利權）人: 清華大學;東風汽車集團股份有限公司
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01S19/45;G01S19/47;G06F17/10
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 王胥慧

本發明涉及一種多源信息自適應融合定位方法及系統，其特征在于，包括以下內容：1)得到每幀激光點云數據優化后的匹配殘差以及每幀激光點云數據的所有特征點距離激光雷達的平均距離；2)確定每幀激光點云數據的調節因子；3)確定GNSS定位數據的調節因子；4)根據待測車輛的慣性導航定位系統獲取的慣性導航定位數據和確定的調節因子，融合待測車輛的GNSS接收機獲取的GNSS定位數據、激光雷達系統獲取的激光點云數據以及輪速計獲取的定位數據，得到待測車輛當前時刻的姿態、速度和位置，本發明可以廣泛應用于自動駕駛車輛導航定位領域中。

技術領域

本發明是關于一種多源信息自適應融合定位方法及系統，屬于自動駕駛車輛導航定位領域。

背景技術

近年來，無人駕駛備受關注，其在提升交通效率及減少安全事故方面有著很大的潛力。高級別自動駕駛一般包括感知定位、決策規劃和運動控制三大模塊，其中，定位模塊是最基礎也是最關鍵的環節，其負責實時估計車輛的位置、速度和姿態并輸入到感知決策等模塊，以保證無人駕駛的正常運行。隨著無人駕駛級別的不斷提高，對于定位模塊的精度、抗干擾性以及多場景適應性也提出更高的要求。目前，常見的獨立定位方法包括衛星導航定位(GNSS)、慣性導航定位(INS)、基于視覺的匹配定位、基于激光點云的匹配定位、基于先驗地圖的匹配定位以及輪速計等其他輔助定位，不同的定位方法均存在各自的優劣勢，例如：衛星導航定位在開闊地帶定位信號質量較好，加上實時動態載波相位差分(RTK)的輔助，定位精度可達到厘米級，但是在城市環境或隧道，由于多路徑效應和非視距效應，衛星導航定位會出現跳動或失鎖現象；慣性導航定位是一種相對定位方法，由于慣性測量單元的測量值中存在零偏及噪聲，在進行積分定位時會出現累積誤差；在光照、陰影等情況下，由于圖像質量受到嚴重影響，基于視覺的匹配定位也會發生不同程度的失效；在特征結構缺乏或單一的場景中，基于激光點云的匹配定位也會發生退化現象。可見，單一定位方法很難滿足多場景下的高精度定位。因此，基于多傳感器的組合導航定位成為目前研究與應用的重點，其中，GNSS/INS組合導航定位應用最為廣泛。

在相對開闊區域，GNSS/INS組合導航定位系統可以提供高精度、高頻率的6自由度位姿，但是當GNSS信號受到嚴重干擾或長時間失鎖情況下，其定位精度會大大降低。為保證持續可靠的高精度定位，融合其他異構傳感器信息是一種解決思路。近些年，同時定位與建圖方法(SLAM)迅速發展，為無人駕駛定位提供新的可用位姿源。在實際應用及魯棒性方面，激光SLAM整體要優于視覺SLAM，在GNSS信號受到干擾的環境中往往具有豐富的特征，此時，基于特征匹配的激光SLAM定位會更加可靠，而在GNSS定位良好的空曠區域中，由于結構特征缺少或單一激光SLAM會出現匹配失效，這正是GNSS與激光SLAM在定位方面的互補特性。

如何針對不同場景，根據相關參數自適應地調整GNSS和激光SLAM的量測噪聲協方差，在線調節兩種定位信息在融合算法中的權重，是實現多源信息自適應融合定位的關鍵問題，也是組合定位系統實現場景自適應性的關鍵問題。然而，傳統的GNSS/INS組合導航定位難以滿足自動駕駛在多場景下的定位要求。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種能夠滿足自動駕駛在多場景下定位要求的多源信息自適應融合定位方法及系統。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種多源信息自適應融合定位方法，包括以下內容：

1)采用基于激光點云的匹配定位方法，根據待測車輛的激光雷達系統獲取的待測車輛周圍環境的若干幀激光點云數據，得到每幀激光點云數據優化后的匹配殘差以及每幀激光點云數據的所有特征點距離激光雷達的平均距離；

2)采用模糊邏輯推理方法，根據得到的匹配殘差和平均距離，確定每幀激光點云數據的調節因子；

3)采用模糊邏輯推理方法，根據待測車輛的GNSS接收機獲取的GNSS定位數據，確定GNSS定位數據的調節因子；