一种基于V2V瞬时数据交换的车辆GPS增强定位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于V2V瞬时数据交换的车辆GPS增强定位方法，是在智能网联汽车车载GPS受攻击干扰场景下，通过V2V瞬时数据交换与距离测算对受扰动的GPS进行增强定位，提升车辆实时定位精度和可靠性。包括：1、选取定位车辆与周围车辆交互场景下建立主动测距时间矩阵；2.建立基于V2V的定位车辆实时位置矩阵与基于GPS的定位车辆实时位置矩阵；3、设置定位车辆GPS的扰动阈值，计算扰动偏差率；4、构建特征系数增强模型，对定位车辆存在GPS扰动的位置进行定位增强。本发明专利技术为智能网联汽车提供高可靠与定位精度，从而为智能网联汽车先进驾驶系统的安全可靠实现和智能化控制提供有力支撑。撑。撑。

【技术实现步骤摘要】
一种基于V2V瞬时数据交换的车辆GPS增强定位方法


[0001]本专利技术属于智能网联汽车自动驾驶领域，具体的说一种基于V2V瞬时数据交换的车辆GPS增强定位方法。

技术介绍

[0002]智能网联汽车，是一种可以通过车辆网技术并通过计算机系统控制来实现辅助或自动驾驶的智能网联汽车。智能网联汽车可以依靠先进的车载传感器、控制器、执行器等装置，融合现代通信与网络技术，实现车、路、人、云的智能信息交换、共享，具备复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能。自动驾驶技术是指能够通过车载传感系统感知道路环境、自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标的一种智能网联汽车新技术，广泛应用于智能网联汽车领域。智能网联汽车是经济和科技发展的产物，在城市交通、货运物流以及军事应用等领域都有着广阔而美好的发展前景。
[0003]在智能网联汽车自动驾驶环境下，实时获取准确可靠的汽车定位信息数据是实现智能网联汽车自动驾驶导航功能的前提和基础。目前全球导航卫星系统已经普及且广泛应用于为汽车定位领域，但具有诸多局限性：一方面，GNSS误差范围在10m左右，该定位精度不能满足当前L2及以上级别的自动驾驶应用；另一方面，环境因素对GNSS定位的精度与信号的稳定性影响较大；由于传感器本身存在的局限性或外部干扰导致获取的定位信息不够全面、精确，实现高动态，复杂环境下的车辆高精度定位仍存在许多挑战。而车辆网让车辆在作为孤立的单位存在，车与万物可相互通信，使传统汽车智能化，网联化，其中，V2V通信技术在一定程度可以弥补车载传感器非视距下(Not Line Of Sight，NLOS)的视野，使车辆可以获得一系列诸如道路实时路况、盲区状况等重要的交通信息，进而让驾驶者及时的获取车辆周围较为完善环境信息，提前做好应对策略避免车辆之间以及车辆与行人之间发生碰撞，有助于提高道路交通效率和提升车辆行驶的安全性。因此，如何将V2V的相对定位方法与车辆传统定位方法融合，从而大幅提高智能网联汽车的定位精度，已成为一个亟待解决的问题，其对现代整个智能网联汽车先进驾驶系统的安全可靠实现至关重要，具有重要的实践意义和研究价值。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了克服以上现有技术的不足，提出一种基于V2V瞬时数据交换的车载GPS 增强定位方法，以期提高对智能网联汽车的实时定位精度和可靠性，使得智能网联汽车在面对GPS丢失或微失效场景中依然可以获得车辆实时位置信息，以弥补车载传感器的精度缺陷，从而为智能网联汽车先进驾驶系统的安全可靠实现和智能化控制提供有力支撑。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：本专利技术一种基于V2V瞬时数据交换的车辆GPS增强定位方法的特点是按如下步骤进行：步骤1、在智能网联汽车的多车运行场景下，在第k时刻下当前定位车辆主动与周
围n辆车辆进行数据交换，并建立主动测距时间矩阵P
k
=(p
1,k
, p
2,k
,
…
, p
i,k ,
…
, p
n,k
)
T
，p
i,k
表示第k时刻下当前定位车辆与周围第i辆车辆的测距时间；步骤1.1、在第k时刻下当前定位车辆主动在t
start,k
时刻向周围n辆车辆群发送用于测距请求的“Demand”数据帧；步骤1.2、任意周围第i辆车辆收到测距请求的“Demand”数据帧后，将本车的晶振偏移r
si,k
、本车GPS信号误差θ
i,k
和处理时间段T
i,k
封装在用于测距确认的“Confirm”数据帧中，发送给当前定位车辆；步骤1.3、当前定位车辆收到周围第i辆车辆的
ꢀ“
Confirm”数据帧后，记录帧到达时刻t
i,k
，并解析“Confirm”数据帧后获取T
i,k
、θ
i,k
和r
si,k
；步骤1.4、当前定位车辆依次处理所有周围车辆的“Confirm”数据帧，从而获取周围n辆车辆的帧到达时刻t
1,k
,t
2,k
,
…ꢀ
,t
i,k
,
…ꢀ
,t
n,k
与处理时间段T
1,k
,T
2,k
,
…ꢀ
,T
i,k
,
…ꢀ
,T
n,k
；并利用式(1)构建车辆主动测距时间矩阵P
k
：P
k
= (1+r
o
)/2
∙
a
k
‑
1/2
ꢀ∙ꢀ
(I
n
´
n
+A
k
)
∙
b
k
‑ꢀ
(1+r
o
)/2
ꢀ∙ꢀ
t
start,k
∙ꢀ
η
n
´1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)式(1)中，a
k
表示第k时刻的帧到达时刻矩阵，且a
k =(t
1,k , t
2,k
,
…ꢀ
, t
n,k
)
T
，b
k
表示第k时刻的处理时间段矩阵，且b
k
=(T
1,k
, T
2,k
,
…ꢀ
, T
n,k
)
T
，η
n
´1表示常数矩阵，且η
n
´1=(1,1,
…
,1)
T
，A
k
表示第k时刻的晶振偏移矩阵，且A
k
=(r
s1,k
, r
s2,k
,
…ꢀ
, r
sn,k
)
∙
E
n
´
n
，I
n
´
n
为n阶单位矩阵，r
o
为当前定位车辆的晶振漂移；步骤2、根据当前定位车辆的主动测距时间矩阵P
k
=(p
1,k
, p
2,k
,
…ꢀ
, p
i,k ,
…ꢀ
, p
n,k
)
T
，分别构建第k时刻下的基于V2V的实时位置集合S
k
={s
1,k , s
2,k ,
…ꢀ
, s
i,k ,
…ꢀ
, s
n,k
}和第k时刻下的基于GPS的实时位置集合J
k
={j
1,k , j
2,k 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于V2V瞬时数据交换的车辆GPS增强定位方法，其特征是按如下步骤进行：步骤1、在智能网联汽车的多车运行场景下，在第k时刻下当前定位车辆主动与周围n辆车辆进行数据交换，并建立主动测距时间矩阵P
k
=(p
1,k
, p
2,k
,
…
, p
i,k ,
…
, p
n,k
)
T
，p
i,k
表示第k时刻下当前定位车辆与周围第i辆车辆的测距时间；步骤2、根据当前定位车辆的主动测距时间矩阵P
k
=(p
1,k
, p
2,k
,
…ꢀ
, p
i,k ,
…ꢀ
, p
n,k
)
T
，分别构建第k时刻下的基于V2V的实时位置集合S
k
={s
1,k , s
2,k ,
…ꢀ
, s
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…ꢀ
, s
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}和第k时刻下的基于GPS的实时位置集合J
k
={j
1,k , j
2,k ,
…
, j
i,k ,
…ꢀ
, j
n,k
}，其中，s
i,k
表示第k时刻下的当前定位车辆相对于周围第i辆车辆的V2V位置向量，j
i,k
表示第k时刻下的当前定位车辆相对于周围第i辆车辆的GPS位置向量；步骤3、预设置当前定位车辆的GPS扰动阈值为y，y
Î
(0.4 , 0.6)，计算测距扰动偏差率；步骤4、构建特征系数增强模型，建立当前定位车辆的GPS增强位置集合L
k
={ l
1,k , l
2,k ,
…ꢀ
, l
i,k ,
…ꢀ
, l
n,k
}，其中，l
i,k
表示第k时刻下的当前定位车辆相对于周围第i辆车辆的增强位置向量。2.根据权利要求1所述的基于V2V瞬时数据交换的车辆GPS增强定位方法，其特征是，所述步骤1包括：步骤1.1、在第k时刻下当前定位车辆主动在t
start,k
时刻向周围n辆车辆群发送用于测距请求的“Demand”数据帧；步骤1.2、任意周围第i辆车辆收到测距请求的“Demand”数据帧后，将本车的晶振偏移r
si,k
、本车GPS信号误差θ
i,k
和处理时间段T
i,k
封装在用于测距确认的“Confirm”数据帧中，发送给当前定位车辆；步骤1.3、当前定位车辆收到周围第i辆车辆的
ꢀ“
Confirm”数据帧后，记录帧到达时刻t
i,k
，并解析“Confirm”数据帧后获取T
i,k
、θ
i,k
和r
si,k
；步骤1.4、当前定位车辆依次处理所有周围车辆的“Confirm”数据帧，从而获取周围n辆车辆的帧到达时刻t
1,k
,t
2,k
,
…ꢀ
,t
i,k
,
…ꢀ
,t
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与处理时间段T
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,T
2,k
,
…ꢀ
,T
i,k
,
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,T
n,k
；并利用式(1)构建车辆主动测距时间矩阵P
k
：P
k = (1+r
o
)/2
∙
a
k
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1/2
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(I
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´
n
+A
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t
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∙ꢀ
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n
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(1)式(1)中，a
k
表示第k时刻的帧到达时刻矩阵，且a
k =(t
1,k , t
2,k
,
…ꢀ
, t
n,k
)
T
，b
k
表示第k时刻的处理时间段矩阵，且b
k
=(T
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, T
2,k
,
…ꢀ
, T
n,k
)
T
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n
´1表示常数矩阵，且η
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´1=(1,1,
…
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T
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k
表示第k时刻的晶振偏移矩阵，且A
k
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s1,k
, r
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,
…ꢀ
, r
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)
∙
E
n
´
n
，I
n
´
n
为n阶单位矩阵，r
o
为当前定位车辆的晶振漂移。3.根据权利要求2所述的基于V2V瞬时数据交换的车辆GPS增强定位方法，其特征是，所述步骤2包括：步骤2.1、利用式(2)得到第k时刻下基于V2V的当前定位车辆与周围第i辆车辆的相对距离d
i,k
：d
i,k
=(ι/μ2)
ꢀ∙ꢀ
p
i,k ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)式(2)中， ι为数据发送速度，μ2为空气中的相对系数；步骤2.2、利用式(3)计算第k时刻下基于V2V的当前定位车辆相对于周围第i辆车辆的真方位角α
i,k
：
α
i,k
= arcsin(d
i,k
∙
(cos(R
k
‑
p/2)/tan(R
k
+R
m,k
)))
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)式(3)中，R
k
表示第k时刻的坐标方位角，R
m,k
表示第k时刻的磁北方位角；步骤2.3、利用式(4)计算第k时刻下的当前定位车辆与周围第i辆周围车辆的V2V位置向量s
i,k
：s
i,k
=(d
i,k , α
i,k
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)步骤2.4 、重复步骤2.1至步骤2.3，从而得到第k时刻下的当前定位车辆与周围各车辆的V2V位置集合S
k
={s
1,k , s
2,k ,
…ꢀ
, s
i,k ,
…ꢀ
, s
n,k
}；步骤2.5、利用式(5)得到第k时刻下基于GPS的当前定位车辆与周围第i辆车辆的相对距离D
i,k
：D
i,k
=r
x,k
+
Ϩ
+θ
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+θ
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+h
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(5)式(5)中，r
x,k
表示第k时刻下当前定位车辆与第x颗卫...

【专利技术属性】
技术研发人员：王跃飞，王天翔，孙睿，许于涛，张天耀，饶正卿，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：