一种基于高精度地图的车辆定位增强系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于高精度地图的车辆定位增强系统及方法，通过将传感器消息与高精度地图元素进行匹配与融合，从而实现车辆域控制器中定位精度更高。具体包括：通过服务层获取数据采集层的数据，若GNSS信号质量良好，IMU,智能相机以及车身消息都能够顺利接收到消息，则进行时间戳的对齐，同时调用高精定位服务中的传感器融合算法对各个传感器的数据进行预处理，优化与融合；若没有收到GNSS数据，则优先通过之智能相机，历史GNSS消息，高精度地图服务消息对GNSS传感器进行补偿；若没有收到IMU和车身信息数据，则利用历史数据和已收到的GNSS消息对传感器组件进行补偿；如果系统既没有收到GNSS数据也没有收到相机数据，则返回等待接收传感器的消息。

【技术实现步骤摘要】
一种基于高精度地图的车辆定位增强系统及方法
本专利技术涉及车辆定位的安全辅助驾驶
，尤其是涉及一种基于高精度地图的车辆定位增强系统及方法。
技术介绍
现有的车载定位方案主要有以下三种形式：1.GNSS信号；或者依赖于GNSS信号的RTK增强；2.IMU信号与GNSS信号融合，做航位推算（DR）定位增强；3.智能相机通过视觉里程计对当前的距离进行深度估计；同时也可以与上述1和2再次融合，做定位增强。其中，GNSS可见卫星数量比较少的时候，信号质量比较差，而RTK增强的方法成本比较高，IMU与视觉里程计都有一个共同的问题：初始的偏移误差会根据持续的计算导致累计误差，长时间在地下车库以及隧道甚至高架桥中行驶的时候可能由于建筑物的遮挡和天气变化，搜索不到足够数量的GNSS卫星，不能使用GNSS信号进行矫正，累计误差增大而导致系统失效。
技术实现思路
针对上述问题，本技术创新地提出了一种基于高精度地图的车辆定位增强系统，至少包括：数据采集层，用于接收可用于定位的各类传感器数据；所述传感器至少包括GNSS系统，IMU传感器，智能相机，和车载雷达传感器，用于采集车辆当前的状态参数；服务层，用于提供系统定位增强系统的基本服务；传输层，用于系统内消息的实时传递和传输，至少包括DDS通信中间件；硬件适配层，用于适配系统内的各类硬件及传感器；驱动层，用于提供系统内各类硬件运行所需的基本驱动。其中，所述服务层至少包括：高精度地图服务模块：负责提取，解析，预处理高精度地图信息及数据，并将处理后的数据通过DDS发送高精度地图消息给系统中的其他模块；感知算法模块：输入智能相机数据，将智能相机数据进行图像处理，提取出车道线以及车道线方程，并将感知的结果通过DDS发送给系统中的其他模块；高精度定位算法模块：输入传感器数据以及高精度地图服务预处理后的地图数据，输出经过算法融合后的高精度定位信息，并将高精度定位信息发送到DDS总线上，供系统内的其他组件使用。进一步的，所述系统还包括以下执行步骤：S1：接收所述数据采集层的采集数据，根据接收到的消息进行时间戳的对齐，同时调用高精定位服务中的传感器融合算法对各个传感器的数据进行预处理，优化与融合；S2：将融合的结果发布在DDS总线上，传入到高精度地图服务模块中，通过匹配高精度地图中已经采集好的元素，更新融合的结果，并将传感器融合结果进行二次优化，形成经过高精度地图定位增强的高精定位信息，最后将高精定位信息发布在DDS总线上。其中，所述元素至少包括道路ID,车道ID,车道线，车道中心线坐标，地面标识以及路标标识的坐标。进一步的，所述系统还包括异常处理过程：启动系统，在所述步骤S001之前，没有收到GNSS数据，则优先通过智能相机，历史GNSS消息，高精度地图服务消息对GNSS传感器进行补偿，计算出汽车当前预估位置，并进行下一步的融合。所述异常处理过程还包括：当收到GNSS数据，没有收到IMU数据和车身信息数据，则利用历史数据和已收到的GNSS消息对传感器组件进行补偿；如果系统既没有收到GNSS数据也没有收到相机数据，则返回等待接收传感器的消息。作为优选的，本专利技术还提供了应用于所述的基于高精度地图的车辆定位增强系统的方法，包括以下步骤：SS1：启动系统，并等待接收传感器信息，判断是否接收到GNSS数据，若收到，则分别判断是否收到IMU数据和车身信息数据，若收到，则根据接收到的消息进行时间戳的对齐，同时调用高精定位服务中的传感器融合算法对各个传感器的数据进行预处理，优化与融合；否则，利用IMU历史数据，车身历史信息数据和已收到的GNSS消息对传感器组件进行补偿；若未收到，则优先通过智能相机，历史GNSS消息，和高精度地图服务消息对GNSS传感器进行补偿，计算出汽车当前预估位置，并进行下一步的融合；SS2：将融合的结果发布在DDS总线上，传入到高精度地图服务模块中，调用高精度地图服务模块，进行定位修正，输出高精度定位信息，并将高精度定位信息发送到DDS总线上，供系统内的其他组件使用。通过匹配高精度地图中已经采集好的元素，更新融合的结果，并将传感器融合结果进行二次优化，形成经过高精度地图定位增强的高精定位信息，最后将高精定位信息发布在DDS总线上。其中，所述元素至少包括道路ID,车道ID,车道线，车道中心线坐标，地面标识以及路标标识的坐标。所述传感器至少包括GNSS系统，IMU传感器，智能相机，和车载雷达传感器。综上所述，本专利技术提供一种基于高精度地图的车辆定位增强系统及方法，通过将传感器消息与高精度地图元素进行匹配与融合，从而实现车辆域控制器中定位精度更高。具体包括：通过服务层获取数据采集层的数据，若GNSS信号质量良好，IMU,智能相机以及车身消息都能够顺利接收到消息，则进行时间戳的对齐，同时调用高精定位服务中的传感器融合算法对各个传感器的数据进行预处理，优化与融合；若没有收到GNSS数据，则优先通过之智能相机，历史GNSS消息，高精度地图服务消息对GNSS传感器进行补偿；若没有收到IMU和车身信息数据，则利用历史数据和已收到的GNSS消息对传感器组件进行补偿；如果系统既没有收到GNSS数据也没有收到相机数据，则返回等待接收传感器的消息。附图说明图1为本专利技术所述的一种基于高精度地图的车辆定位增强系统示意图。图2为用于图1所述系统的方法流程图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示即为本专利技术所述的一种基于高精度地图的车辆定位增强系统示意图，其中，在本专利技术所述的基于高精度地图的定位增强系统中，至少包括如下：数据采集层，用于接收可用于定位的各类传感器数据；所述传感器至少包括GNSS系统，IMU传感器，智能相机，和车载雷达传感器，用于采集车辆当前的状态参数；服务层，用于提供系统定位增强系统的基本服务，主要包含三个服务：高精度地图服务：负责提取，解析，预处理高精度地图信息及数据，并将处理后的数据通过DDS发送高精度地图消息给系统中的其他模块；感知算法模块：输入智能相机数据，将智能相机数据进行图像处理，提取出车道线以及车道线方程，并将感知的结果通过DDS发送给系统中的其他模块；高精度定位算法模块：输入是传感器数据以及高精度地图服务预处理后的地图数据，输出是经过算法融合后的高精度定位信息，并将高精度定位信息发送到DDS总线上，供系统内的其他组件使用。传输层，用于系统内消息的实时传递和传输，至少包括DDS通信中间件；硬件适配层，用于适配系统内的各类硬件及传感器；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于高精度地图的车辆定位增强系统，其特征在于，至少包括：/n数据采集层，用于接收可用于定位的各类传感器数据；所述传感器至少包括GNSS系统，IMU传感器，智能相机，和车载雷达传感器，用于采集车辆当前的状态参数；/n服务层，用于提供系统定位增强系统的基本服务；/n传输层，用于系统内消息的实时传递和传输，至少包括DDS通信中间件；/n硬件适配层，用于适配系统内的各类硬件及传感器；/n驱动层，用于提供系统内各类硬件运行所需的基本驱动。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于高精度地图的车辆定位增强系统，其特征在于，至少包括：
数据采集层，用于接收可用于定位的各类传感器数据；所述传感器至少包括GNSS系统，IMU传感器，智能相机，和车载雷达传感器，用于采集车辆当前的状态参数；
服务层，用于提供系统定位增强系统的基本服务；
传输层，用于系统内消息的实时传递和传输，至少包括DDS通信中间件；
硬件适配层，用于适配系统内的各类硬件及传感器；
驱动层，用于提供系统内各类硬件运行所需的基本驱动。


2.根据权利要求1所述的基于高精度地图的车辆定位增强系统，其特征在于，所述服务层至少包括：
高精度地图服务模块：负责提取，解析，预处理高精度地图信息及数据，并将处理后的数据通过DDS发送高精度地图消息给系统中的其他模块；
感知算法模块：输入智能相机数据，将智能相机数据进行图像处理，提取出车道线以及车道线方程，并将感知的结果通过DDS发送给系统中的其他模块；
高精度定位算法模块：输入传感器数据以及高精度地图服务预处理后的地图数据，输出经过算法融合后的高精度定位信息，并将高精度定位信息发送到DDS总线上，供系统内的其他组件使用。


3.根据权利要求2所述的基于高精度地图的车辆定位增强系统，其特征在于，所述系统还包括以下执行步骤：
S1：接收所述数据采集层的采集数据，根据接收到的消息进行时间戳的对齐，同时调用高精定位服务中的传感器融合算法对各个传感器的数据进行预处理，优化与融合；
S2：将融合的结果发布在DDS总线上，传入到高精度地图服务模块中，通过匹配高精度地图中已经采集好的元素，更新融合的结果，并将传感器融合结果进行二次优化，形成经过高精度地图定位增强的高精定位信息，最后将高精定位信息发布在DDS总线上。


4.根据权利要求3所述的基于高精度地图的车辆定位增强系统，其特征在于，所述元素至少包括道路ID，车道ID，车道线，车道中心线坐标，地面标识以及路标标识的坐标。


5.根据权利要求4所述的基于高精度地图的车辆定位增强系统，其特征在于，所述系统还包括异常处理过...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨柳青，何茂林，梁迪，李西红，蒋锋，
申请(专利权)人：惠州市德赛西威智能交通技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44