[發明專利]一種基于彎道的車輛慣性導航軌跡地圖匹配方法

有效

• 申請號: 202110448330.7
• 申請日: 2021-04-25
• 公開（公告）號: CN113267184B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 張海;黃紅亮;夏吉喆
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 易卜

本發明公開了一種基于彎道的車輛慣性導航軌跡地圖匹配方法，屬于電子地圖匹配領域，具體步驟為：首先，針對某軍用車輛的當前位置，從路網地圖中確定該車輛所位于的道路編號；然后，利用雙窗口法從車輛的實際行駛道路上，提取彎道路段和道路的特征向量；接著，將路網地圖中的對應編號路段也進行特征向量的提取，并與車輛實際彎道路段的特征向量，按最小均方根誤差進行最佳匹配，將匹配結果用于修正車輛的實際位置，修正后的車輛位置再次投影到車輛所行駛的道路上，從而提高車輛定位精度；本發明計算量小可直接在嵌入式等低計算量設備上實時運行，匹配魯棒性較強、匹配精度高，具有很好的實際工程應用價值。

技術領域

本發明屬于電子地圖匹配領域，具體是一種基于彎道的車輛慣性導航軌跡地圖匹配方法。

背景技術

軍用車輛作為特殊用途的車輛，例如遠程火箭發射車，導彈發射車等，必須具有在不依賴GPS定位信息的情況下實現長時間自主高精度定位的能力。這些車輛通常配備有高精度的慣性導航系統INS(Inertial Navigation System)和里程計，可通過航位推算方法實現自主導航；盡管使用了高精度INS，但是隨著時間的累積，位置誤差仍會越來越嚴重，因此需要通過外界位置信息來對累積誤差進行修正，從而保證車輛位置的準確性。

電子數字路網地圖數據作為一種可以利用的外界位置信息源，能夠提供絕對的位置信息，而電子數字路網地圖數據庫可以預先構建，并在需要時將其加載到車輛的設備中。

發明內容

針對軍用車輛為了實現自主定位采用航位推算方法從而產生累積位置誤差的問題，本發明提供了一種基于彎道的車輛慣性導航軌跡地圖匹配方法，通過利用路網地圖數據對車輛行駛軌跡中明顯的彎道特征進行匹配，從而對車輛的累積位置誤差進行修正，提高車輛的長時間自主定位精度。

所述的基于彎道的車輛慣性導航軌跡地圖匹配方法，具體步驟如下：

步驟一：針對某軍用車輛，從路網地圖中確定該車輛在特定時間所位于的道路編號；

特定時間是根據實際需要人為選定的時間點或時間段；

步驟二：利用雙窗口法從編號對應的實際行駛道路上，提取具有明顯特征信息的彎道路段。

具體提取過程如下：

首先，對車輛的實際行駛軌跡進行等距離插值，并利用雙窗口內的點分別線性擬合直線l和k；

令長窗口內的插值點集合為P＝{p₁,p₂,...,p_i,...p_I}，短窗口內的插值點集合為Q＝{q₁,q₂,...,q_j,...,q_J}；

擬合直線準則為窗口內的點到所擬合直線的距離之和最小，具體為：

d(p_i,l)為點p_i到長窗口的點擬合直線l的距離；d(q_j,k)為點q_j到短窗口的點擬合直線k的距離；

然后，利用長窗口內各點到所擬合直線l的距離之和D來判定車輛的當前行駛狀態；

如下所示：

T_d為車輛狀態切換閾值；

最后，判斷車輛是否處于直行狀態，如果是，利用兩擬合直線之間的夾角檢測車輛進入彎道路段的起始點和終止點；否則，車輛處于轉彎狀態時，不做處理；

具體為：

首先，兩擬合直線l和k之間的夾角計算公式如下：