基于智慧路灯杆的复杂城市地形导航系统及导航方法技术方案

本发明专利技术公开了基于智慧路灯杆的复杂城市地形导航系统及导航方法，通过车辆的超声波探测装置发出对路灯侧装置的搜索请求，路灯侧装置的超声雷达通过4G收发装置回复包括自身RFID装置ID和固定坐标在内的响应信息；使路灯侧装置连续发送用于测距的超声波信号，而车载定位装置的超声波探测装置根据收到的来自3个路灯侧装置的二类响应信号，计算车辆与每个路灯侧装置的距离，依据三点定位法实时计算车辆自身的三维坐标位置，然后通过语音提醒装置报告车辆的实时位置以及报告前方路线，通过显示屏报告实时位置和前方指向。通过以上措施，以达到具有对三维复杂地形、不受地形干扰的定位和导航能力，以及在安装新的路灯侧定位装置时，无需更新、升级车载定位装置，即可自动具有对新定位场景的适应能力。对新定位场景的适应能力。对新定位场景的适应能力。

【技术实现步骤摘要】
基于智慧路灯杆的复杂城市地形导航系统及导航方法


[0001]本专利技术涉及智慧交通
，具体涉及基于智慧路灯杆的复杂城市地形导航系统和导航方法。

技术介绍

[0002]在一些山地为主的城市，高差起伏多变，道路在空间上交错，GPS定位漂移概率更高，导航出现问题的概率似乎比其他地方更高。2017年5月底，5层落差、8个方向、20条匝道的黄桷湾立交桥全部完工，重庆也被戏称成为了“8D城市”。在地图数据正确的情况下，道路之间离得太近，GPS定位不准确可能导致起始位置偏移到另一条路上去。为此，有必要使用在通用GPS导航之外的定位更精确、不受地形干扰的导航定位方法。

技术实现思路

[0003]为了克服上述现有技术的不足，本专利技术旨在提供一种基于智慧路灯杆的复杂城市地形导航系统和导航方法，通过车辆的超声波探测装置发出对路灯侧装置的搜索请求，使路灯侧装置连续发送用于测距的超声波信号，而车载定位装置的超声波探测装置根据收到的来自3个路灯侧装置的二类响应信号，计算车辆与每个路灯侧装置的距离，依据三点定位法实时计算车辆自身的三维坐标位置，然后通过语音提醒装置报告车辆的实时位置以及报告前方路线，通过显示屏报告实时位置和前方指向。通过以上措施，以达到具有对三维复杂地形、不受地形干扰的定位和导航能力。
[0004]为此，本专利技术提出一种基于智慧路灯杆的复杂城市地形导航系统，包括路灯侧装置和车载定位装置；路灯侧装置包括处理器以及与其相连接的超声雷达和4G收发装置，所述超声雷达还连接RFID装置；所述车载定位装置包括计算装置以及与其相连接的超声波探测装置、4G收发装置、语音提醒装置和显示屏，其中：路灯侧装置的4G收发装置与车载定位装置的4G收发装置都接入4G公共网络；所述路灯侧装置的超声雷达用于辅助车辆定位计算，RFID装置用于存储路灯侧装置的固定ID，其4G收发装置用于与车载定位装置之间进行信息传送；所述超声波探测装置用于通过测距和三点定位计算车辆的精确位置；语音提醒装置用于提醒导航位置，显示屏用于显示车辆定位的实时位置；所述路灯侧装置的超声雷达可发射用于测距的超声波信号，超声波探测装置可发送用于对路灯侧装置搜索的搜索请求。
[0005]进一步地，所述超声雷达和超声波探测装置可发射的超声波信号传送距离限制为50米以内，从而避免多个智慧路灯的超声雷达和超声波探测装置的超声波被遮挡，提升导航系统精确度。
[0006]本专利技术还提出一种基于智慧路灯杆的复杂城市地形导航方法，包括如下步骤：S1、部署路灯侧装置和车载定位装置，其中，所述路灯侧装置包括处理器以及与其相连接的超声雷达和4G收发装置，所述超声雷达还连接RFID装置；所述车载定位装置包括计算
装置以及与其相连接的超声波探测装置、4G收发装置、语音提醒装置和显示屏；S2、车辆通过超声波探测装置，发出对路灯侧装置的搜索请求，记为一类请求，其中：所述一类请求包括车载定位装置内部的4G收发装置的网络连接信息，所述网络连接信息包括IP地址；S3、路灯侧装置的超声雷达接收一类请求，通过4G收发装置，依据所收到一类请求所包含的4G收发装置网络连接信息，回复包括自身RFID装置ID和固定坐标在内的响应信息，记为一类响应信息；S4、车载定位装置的4G收发装置收到一系列一类响应信息后，选择其中3个路灯侧装置，通过4G收发装置发出测距请求，记为二类请求，所述二类请求包括车载定位装置ID、目标路灯侧装置的RFID装置ID和传送频率f0；S5、路灯侧装置的4G收发装置收到二类请求，开始连续发送用于测距的超声波信号，记为二类响应信号；所述二类响应信号为线性调频信号，并且跟国际标准时间进行时间同步；其频率变化公式为f(t)=f0+k*{t},其中t表示国际标准时间，{t}表示对数值t取小数运算，k表示调频斜率，f0表示国际标准时0秒时的初始超声波频率；S6、车载定位装置的超声波探测装置根据收到的来自3个路灯侧装置的二类响应信号，计算车辆与每个路灯侧装置的距离；具体地，超声波探测装置计算二类响应信号在国际标准时间ts时刻的超声波频率fs，ts单位是秒；此时距离d的计算公式为d=({ts}-(fs-f0)/k)*v，其中{ts}表示对数值ts取小数运算，v表示空气声速；然后，结合一类响应信息所包含的每个路灯侧装置固定坐标，依据三点定位法实时计算车辆自身的三维坐标位置；S7、车载定位装置通过语音提醒装置报告车辆的实时位置以及报告前方路线，通过显示屏报告实时位置和前方指向。
[0007]进一步地，所述车载定位装置内部的4G收发装置的网络连接信息为TCP，所述一类请求还包括TCP服务的端口号，在车载定位装置的计算装置内建立用于接听路灯侧装置的一类响应信息回复的TCP服务端；S3回复过程和S4测距请求均使用TCP协议收发数据。
[0008]进一步地，所述车载定位装置内部的4G收发装置的网络连接信息为UDP，所述一类请求还包括UDP服务的端口号。
[0009]进一步地，S2搜索请求在超声波探测装置上的波形调制方式是QPSK。
[0010]本专利技术具有有益效果：首先，本专利技术通过车辆的超声波探测装置发出对路灯侧装置的搜索请求，使路灯侧装置连续发送用于测距的超声波信号，而车载定位装置的超声波探测装置根据收到的来自3个路灯侧装置的二类响应信号，计算车辆与每个路灯侧装置的距离，依据三点定位法实时计算车辆自身的三维坐标位置，从而具有对三维复杂地形、不收地形干扰的定位和导航能力。
[0011]其次，通过在车载定位装置内部的4G收发装置建立为TCP服务端，使路灯侧装置主动向车辆回复包括RFID装置ID和固定坐标在内的响应信息，从而在安装新的路灯侧定位装置时，无需更新、升级车载定位装置，即可自动具有对新定位场景的适应能力。
附图说明
[0012]图1是基于智慧路灯杆的复杂城市地形导航系统的组成结构示意图。
[0013]图2是基于智慧路灯杆的复杂城市地形导航方法的流程图。
具体实施方式
[0014]为了加深对本专利技术的理解，下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明，该实施例仅用于解释本专利技术，并不对本专利技术的保护范围构成限定。
[0015]本专利技术涉及一种基于智慧路灯杆的复杂城市地形导航系统，其组成结构如图1所示，包括路灯侧装置1和车载定位装置2；路灯侧装置1包括处理器101以及与其相连接的超声雷达102和4G收发装置104，所述超声雷达101还连接RFID装置103；所述车载定位装置2包括计算装置201以及与其相连接的超声波探测装置202、4G收发装置203、语音提醒装置204和显示屏205。 其中：路灯侧装置1的4G收发装置104与车载定位装置2的4G收发装置203都接入4G公共网络3。
[0016]所述路灯侧装置的超声雷达102用于辅助车辆定位计算，RFID装置103用于存储路灯侧装置的固定ID，其4G收发装置104用于与车载定位装置之间进行信息传送；所述超声波探测装置202用于通过测距和三点定位计算车辆的精确位置；语音提醒装置204用于提醒导航位置，显示屏20本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于智慧路灯杆的复杂城市地形导航系统，包括路灯侧装置和车载定位装置，其特征在于，路灯侧装置包括处理器以及与其相连接的超声雷达和4G收发装置，所述超声雷达还连接RFID装置；所述车载定位装置包括计算装置以及与其相连接的超声波探测装置、4G收发装置、语音提醒装置和显示屏，其中：4G收发装置与车载定位装置的4G收发装置都接入4G公共网络；超声雷达用于辅助车辆定位计算，RFID装置用于存储路灯侧装置的固定ID，其4G收发装置用于与车载定位装置之间进行信息传送；所述超声波探测装置用于通过测距和三点定位计算车辆的精确位置；语音提醒装置用于提醒导航位置，显示屏用于显示车辆定位的实时位置；所述路灯侧装置的超声雷达可发射用于测距的超声波信号，车载定位装置的超声波探测装置发送用于对路灯侧装置搜索的搜索请求。2.根据权利要求1所述的复杂城市地形导航系统，其特征在于，所述超声雷达和超声波探测装置发射的超声波信号传送距离限制为50米以内。3.基于智慧路灯杆的复杂城市地形导航方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、部署路灯侧装置和车载定位装置，其中，所述路灯侧装置包括处理器以及与其相连接的超声雷达和4G收发装置，所述超声雷达还连接RFID装置；所述车载定位装置包括计算装置以及与其相连接的超声波探测装置、4G收发装置、语音提醒装置和显示屏；S2、车辆通过超声波探测装置，发出对路灯侧装置的搜索请求，记为一类请求，其中：所述一类请求包括车载定位装置内部的4G收发装置的网络连接信息，所述网络连接信息包括IP地址；S3、路灯侧装置的超声雷达接收一类请求，通过4G收发装置，依据所收到一类请求所包含的4G收发装置网络连接信息，回复包括自身RFID装置ID和固定坐标在内的响应信息，记为一类响应信息；S4、车载定位装置的4G收发装置收到一系列一类响应信息后，选择其中3个路灯侧装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：李定成，林泽，
申请(专利权)人：南京南邮信息产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：