一种用于基于路基磁钉的车辆局部定位方法技术

本发明专利技术涉及一种用于基于路基磁钉的车辆局部定位方法，主要依赖的传感器是单排磁尺和航位推算传感器。方法实施上，主要分为磁钉跟踪和局部道路模型拟合两步。磁钉跟踪得到一系列磁钉的局部位置信息，局部道路模型拟合得到车辆相对于局部道路的位置。在小曲率假设条件下，局部道路模型曲线可以用来预测前方道路信息，从而实现有一定前瞻距离的预瞄控制。和现有方法磁导航方法，本发明专利技术所提出的方法虽然适用于小曲率环境，但实施简单，同时可以解决其他导航方法从启动阶段到初始定位前无法导航的困难。所以在实际中可以配合其它方法一起使用。

【技术实现步骤摘要】
一种用于基于路基磁钉的车辆局部定位方法
本专利技术涉及一种基于路基磁钉的车辆局部定位方法，具体地，涉及一种利用路面铺设磁钉和车载传感器来获取车辆在局部坐标系中的相对位置的方法。
技术介绍
现有的磁导航方法主要分为两大类：一类是前馈反馈控制的经典方法，另一类是基于地图的方法。前馈反馈控制方法由于系统稳定性的问题，需要在车前和车尾按照两排磁传感器来稳定系统。这类方法实际上是以前后两排磁传感器来预测前方参考轨迹信息，从而获得一定程度上的前瞻距离。基于地图的方法的基本思路是根据车辆当前所处磁钉编号来从先验地图中获得前方道路的信息，从而实现前瞻距离较大的预瞄控制。两类方法在应用上，前者只能在曲率较小且曲率突变小的场景下使用，而后者则可以应用于各类交通场景。在实现上，前者需要安装两排磁传感器，而后者仅需要一排，但后者需要建立精度较高的地图，而且在车辆启动阶段需要用GPS等设备初始化其位置，以粗略估计车辆下方磁钉的编号。
技术实现思路
针对现有这类应用，本专利技术的目的是提出一种基于路基磁钉的车辆局部定位方法来解决在较小曲率环境中对磁钉路线没有任何信息情况下的车辆行驶问题，从而可以省去GPS等初始定位设备。这种情形往往发生在车辆启动阶段。为实现以上目的，本专利技术采用以下技术方案。提出一种基于路基磁钉的车辆局部定位方法，包括路基磁钉、车体、磁尺、航位推算传感器和相对定位算法。所述路基磁钉铺设在路面表面，确定车辆的形势参考轨迹。所述车体承载传感器和控制器来实现无人驾驶的功能。所述磁尺用于检测磁钉，并计算磁钉相对于磁尺的横向偏差。所述航位推算传感器用来检测车辆移动的里程和转过的角度，并用于将车辆坐标系从一个时刻变换到另一时刻。所述相对定位算法在硬件传感器的基础上完成车辆的局部定位。具体地，所述相对定位算法包括磁钉检测算法、横向偏差计算算法、磁钉跟踪算法和局部道路模型计算算法。所述磁钉检测算法是根据磁尺数据判断磁尺下方是否有磁钉。所述横向偏差计算算法，算法根据曲线拟合的思想来拟合磁尺的数据，得到磁钉相对于磁尺的横向偏差。所述磁钉跟踪算法是对每一个经过磁尺的磁钉进行跟踪，当检测到磁钉并计算出该磁钉的横向偏差后，该磁钉在当前车辆坐标系下的坐标就是已知的了。然后随着车的运动，根据航位推算机制来反推算该磁钉在后续每一个时刻在车辆坐标系下的坐标。从而实现对于该磁钉的跟踪。当对每一个经过磁尺的磁钉进行跟踪后，可以得到若干个磁钉在当前车辆坐标系下的坐标。所述局部道路模型计算算法是用已知形式的道路模型来拟合被跟踪的若干磁钉，并得到反映当前道路信息的模型曲线方程。该曲线方程将给用来预测前方道路信息和设计车辆控制算法。与现有技术相比，所提出的基于路基磁钉的车辆局部定位方法，能够在只装一排磁传感器的情况下，解决小曲率道路上车辆的磁导航问题。所提方法可以弥补基于地图方法的不足，尤其是车辆的启动阶段到实现初始定位时间段的较好的导航方式。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显。图1为本专利技术所提基于路基磁钉的车辆局部定位方法实施例示意图；图中：1为车体，2为磁尺，3为被跟踪的磁钉，4局部道路模型曲线，5为预测的预瞄点。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明，以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。如图1所示为本实施例的方案示意图。本专利技术所提方法依赖于车体1、磁尺2、路面磁钉3和航位推算传感器（图中未画出）。磁尺用于检测磁钉和计算磁钉相对于磁尺的横向偏差。航位推算传感器用来进行航位推算，并将上一时刻的车辆坐标系下的信息变换到本时刻的车辆坐标系下。方法的工作过程如下。首先，当一个磁钉被发现并计算得到其横向偏差后，由于磁尺在车辆上的安装位置是已知的，所以可以计算得到该磁钉在当前车辆坐标系下的坐标。随着车的移动，该磁钉在车辆坐标系下的坐标也是变化的，变化后的坐标可以由航位推算来计算。这样就实现了车辆行驶过程中对该磁钉的跟踪。当然，由于航位推算的精度随着推算距离的增大而变差，当跟踪距离增大后，该磁钉的位置信息误差逐渐发散，所以一般对一个磁钉跟踪一个适当距离后就不再跟踪。如果对于每一个磁尺检测到的磁钉都跟随一段时间，就可以得到最近通过磁尺的若干个磁钉在当前坐标系下的坐标信息，如图1中的3就表示同一时刻已知的被跟踪的磁钉。其次，对于已经跟踪得到的一系列磁钉，由于知道它们在当前车辆坐标系下的坐标，所以可以使用预先设定的局部道路模型来拟合这些点，从而得到局部道路的模型曲线。在小曲率和曲率变化小的假设下，前方道路也近似满足该模型曲线，所以可以利用所得的模型曲线来预测前方道路上的一点作为预瞄点（如附图1中的5）。有了预瞄点后，就可以构造控制器，实现有一定前瞻距离的控制。从上述本专利技术工作过程可以看出，所提出的方法仅仅依赖于磁尺计算得到的横向偏差和航位推算结果就可以实现小曲率环境下的有前瞻的控制。理论上，方法可以使用与小曲率环境中如高速公路场景的磁导航应用。在城市环境等曲率突变较大的场景下，所提方法也可以作为系统启动后到获取有效初始定位点之前的导航方案。一般在这一阶段，车辆往往在直道或很缓的弯道上行驶。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于路基磁钉的车辆局部定位方法，其特征在于，包括路基磁钉、车体、磁尺、航位推算传感器和相对定位算法。

【技术特征摘要】
1.一种基于路基磁钉的车辆局部定位方法，其特征在于，包括路基磁钉、车体、磁尺、航位推算传感器和相对定位算法。2.根据权利要求1所述的一种基于路基磁钉的车辆局部定位方法，其特征在于，所述路基磁钉铺设在路面，用来确定车辆行驶的参考轨迹。3.根据权利要求1所述的一种基于路基磁钉的车辆局部定位方法，其特征在于，所述车体承载传感器和控制器来实现无人驾驶的功能。4.根据权利要求1所述的一种基于路基磁钉的车辆局部定位方法，其特征在于，所述磁尺用于检测磁钉，识别磁钉的NS极性，并可以由磁尺数据计算磁钉相对于磁尺的横向偏差。5.根据权利要求1所述的一种基于路基磁钉的车辆局部定位方法，其特征在于，所述航位推算传感器用来检测车辆走过的里程和转过的角度，并用于将车辆坐标系从一个时刻变换到另一时刻。6.根据权利要求1所述的一种基于路基磁钉的车辆局部定位方法，其特征在于，所述相对定位算法在硬件传感器的基础上完成车辆的局部定位。7.根据权利要求1所述的一种基于路基磁钉的车辆局部定位方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱刚，杨明，王冰，孙一飞，
申请(专利权)人：苏州青飞智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32