一种用单天线GNSS进行车辆定位定向的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用单天线GNSS进行车辆定位定向的方法及装置，包括单天线、方向盘传感器和计算显示单元，所述单天线安装在车辆后轮轮轴的中点上方，用于获取北斗、GPS信息，所述方向盘传感器获取方向盘转动角度，所述计算显示单元则用于执行如上述使用单天线GNSS技术进行车辆定位定向的方法并显示结果,本发明专利技术采用单天线进行车辆定向定姿不仅降低成本而且安装实施简单便捷不影响上路驾驶，跟双天线比较，更加符合道路行驶条件；方向盘角度获取不受外界影响，相对健壮；刷新速度快。刷新速度快。刷新速度快。

【技术实现步骤摘要】
一种用单天线GNSS进行车辆定位定向的方法及装置


[0001]本专利技术涉及卫星定位
，尤其涉及利用单天线GNSS技术和方向盘转动角度进行定位定向的方法。

技术介绍

[0002]随着卫星导航技术的发展，车辆定位技术也获得了长足发展，目前主流的北斗定位、gps 定位，已经达到了米级，驾培驾考行业广泛应用的RTK定位技术，更是做到了厘米级定位。和定位相比，车辆定向定姿进展较慢，目前3种主流的技术。
[0003]一种是基于北斗 gps 轨迹点，前后两个点向量相减，得到航向角。此技术广泛应用于手机导航，gps 北斗模块内。其优点在于实现简单，无需额外硬件，算法简单。缺点也很明显，低速不准，没有考虑车辆挡位信息。
[0004]另一种是基于双天线rtk 定位，使用移动基站+移动测站，求两个天线之间的相对距离，从而算出车辆航向角。其优点在于精度较高，理论精度一米基线，角度偏差在1度以内。缺点在于，复杂昂贵，需额外增加一套天线和与之配套的板卡，另安装比较麻烦影响行驶，因天线数量翻倍，从而由于rtk失锁导致的故障率错误率理论上也翻倍。
[0005]北斗/gps+惯导+融合，其优点在于精度比任何单一方案都高，缺点在于：精密惯导比较贵；车辆抖动对惯导不友好；零漂、累计误差不好解决；安装标定比较麻烦；使用一段时间后效果逐渐衰退。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的，就是克服现有技术的不足，提供一种利用单天线GNSS技术和方向盘转动角度进行定位定向的方法及装置。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种用单天线GNSS进行车辆定位定向的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.在车辆后轮轮轴的中点，竖直上方安装有卫星定位接收器，标定方向盘角度与车辆前轮偏角的关系，从而确定方向盘与车辆转弯半径的关系；S2.通过轨迹拟合曲线得到轨迹中任意点的切向方向，即车辆的航向角；S3.通过车辆转弯半径可以推导航向角变化量，从而推算新的航向角；S4.为了所述航向角更精准，推算最后一段距离的航向角变化量及航向角对 S2、S3 的结果进行融合;S5.当定位到新的坐标时重复S2、S3、S4得到当前位置的车辆航向角。
[0008]进一步的，所述步骤S1标定方法包括对车辆行驶轨迹建模：过两前轮圆心的两条垂直线与后轮轴延长线相交与一点O点，设C点是后轮轮轴的中点,C点的竖直上方安装有卫星定位接收器，C点的平面坐标(x,y)，设A点为左前轮中点，B点为左后轮中点，d为轮距，axle为前后轮轴轴距，因三角形OAB为直角三角形，所以左前轮转角a等于AOB角b，
；;C点的转弯半径;若转弯半径已知，左前轮转角;从转向角度可以推出转弯半径，反之亦然，先测得方向盘度数对应的C点转弯半径，然后再计算得到当前方向盘所对应的前轮转角度数，如方向盘度数为w时，C点转弯半径为 ，那么对应的前轮转角为;设左前轮转角与方向盘度数的关系为，那么关系系数 。每间隔一定的方向盘角度计算一次k值，则可以得到左前轮转角与方向盘角度的关系，间隔的方向盘角度越小，前轮转角与方向盘角度的关系越精准，最后得到转弯半径r与方向盘角度的关系；进一步的，所述步骤S2解算车辆的航向角方法还包括：车辆运动过程中，卫星定位接收机每间隔时间t获得一次坐标，将坐标进行三次项拟合得到拟合函数，把拟合函数进行一次求导，得到曲线上任意点的切向斜率k,则 ，定义航向角为车辆朝向与y轴的角度，范围是0到360度, 若车辆向x增大的方向行驶且车辆是前进挡，或者是向x减小的方向行驶且车辆是倒挡，那么航向角，如果是向x增大的方向行驶且车辆是倒车挡，或者是向x减小的方向行驶且车辆是前进挡，那么航向角。
[0009]进一步的，所述步骤S3新的航向角推算方法包括定义航向角为车辆朝向与y轴的角度，范围是0到360度，车辆右打方向盘以恒定的方向盘角度w向前行驶, 后轮中点C点依次经过单位时间t坐标D点、单位时间t1坐标F点，行驶轨迹为圆弧，G点为圆心,车辆转弯半径;设D点的车辆航向角为yaw，那么D点指向圆心G点的角度为，若为左打方向盘那么；设圆心G点坐标为(, )，那么，；圆心G点到D点的朝向为;圆心G点到F点的朝向为，如果 >0,<0，angleGF还需加180度，如果<0, <0,angleGF还需减去180度;则航向角变化量;新的航向角。
[0010]进一步的，所述步骤S4所述推算最后一段距离的航向角变化量及航向角对S2、S3的结果进行融合包括以卫星定位接收器接收到的坐标，所述为最新的坐标，轨迹拟合得到拟合曲线,求导后求切向方向可得到坐标时的车辆航向角，利用方向盘度数推算出点到
点的航向角变化量，那么
[0011]点的航向角为，同理利用方向盘度数可以依次推算出,,,即为最新坐标的航向角。
[0012]一种用单天线GNSS进行车辆定位定向的装置，其特征在于，包括单天线、方向盘传感器和计算显示单元，所述单天线安装在车辆后轮轮轴的中点上方，用于获取北斗、GPS信息，所述方向盘传感器获取方向盘转动角度，所述计算显示单元则用于执行如上述用单天线GNSS技术进行车辆定位定向的方法并显示结果。
[0013]本专利技术的有益效果是：提供一种用单天线GNSS进行车辆定位定向的方法及装置，包括如下步骤：S1.在车辆后轮轮轴的中点，竖直上方安装有卫星定位接收器，标定方向盘角度与车辆前轮偏角的关系，从而确定方向盘与车辆转弯半径的关系；S2.通过轨迹拟合曲线得到轨迹中任意点的切向方向，即车辆的航向角；S3.通过车辆转弯半径可以推导航向角变化量，从而推算新的航向角；S4为了所述航向角更精准，对 S2、S3 的结果进行融合: 采用前后两次采样点的方向盘度数，进一步推算最后一段距离的航向角变化量及航向角;S5当定位到新的坐标时重复S2、S3、S4得到当前位置的车辆航向角；本专利技术采用单天线进行车辆定向定姿不仅降低成本而且安装实施简单便捷不影响上路驾驶，跟双天线比较，更加符合道路行驶条件；方向盘角度获取不受外界影响，相对健壮；刷新速度可以很快。
附图说明
[0014]为了易于说明，本专利技术由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。
[0015]图1是本专利技术所述一种用单天线GNSS进行车辆定位定向的方法及装置的流程图；图2是本专利技术所述一种用单天线GNSS进行车辆定位定向的方法及装置的步骤S1车辆行驶轨迹建模示意图；图3是本专利技术所述一种用单天线GNSS进行车辆定位定向的方法及装置的步骤S3车辆行驶轨迹建模示意图；图4是本专利技术所述一种用单天线GNSS进行车辆定位定向的装置的示意图；图5是本专利技术所述一种用单天线GNSS进行车辆定位定向的方法及装置的步骤S4推算最后一段距离的航向角变化量及航向角对S2、S3的结果进行融合流程图。
具体实施方式
[0016]下面参照附图对本专利技术所述的一种用单天线GNSS进行车辆定位定向的方法及装置做进一步说明:实施例一：如图4所示，本实施例提出的一种用单天线GNSS进行车辆定位定向的装置包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用单天线GNSS进行车辆定位定向的方法及装置，其特征在于，包括如下步骤：S1.在车辆后轮轮轴的中点，竖直上方安装有卫星定位接收器，标定方向盘角度与车辆前轮偏角的关系，从而确定方向盘与车辆转弯半径的关系；S2.通过轨迹拟合曲线得到轨迹中任意点的切向方向，即车辆的航向角；S3.通过车辆转弯半径可以推导航向角变化量，从而推算新的航向角；S4.为了所述航向角更精准，推算最后一段距离的航向角变化量及航向角对S2、S3的结果进行融合;S5.当定位到新的坐标时重复S2、S3、S4得到当前位置的车辆航向角。2.根据权利要求1所述的一种用单天线GNSS进行车辆定位定向的方法及装置，其特征在于，所述步骤S1标定方法包括对车辆行驶轨迹建模：过两前轮圆心的两条垂直线与后轮轴延长线相交与一点O点，设C点是后轮轮轴的中点,C点的竖直上方安装有卫星定位接收器，C点的平面坐标(x,y)，设A点为左前轮中点，B点为左后轮中点，d为轮距，axle为前后轮轴轴距，三角形OAB为直角三角形，所以左前轮转角a等于AOB角b，；;C点的转弯半径;左前轮转角;设左前轮转角与方向盘度数的关系为 ，那么关系系数 ，每间隔一定的方向盘角度计算一次k值，则可以得到左前轮转角与方向盘角度的关系，最后得到转弯半径r与方向盘角度的关系。3.根据权利要求2所述的一种用单天线GNSS进行车辆定位定向的方法及装置，其特征在于，所述步骤S2解算车辆的航向角还包括：车辆运动过程中，卫星定位接收机每间隔时间t获得一次坐标，将坐标进行三次项拟合得到拟合函数，把拟合函数进行一次求导，得到曲线上任意点的切向斜率k,，定义航向角为车辆朝向与y轴的角度，范围是0到360度, 若车辆向x增大的方向行驶且车辆是前进挡，或者是向x减小的方向行驶且车辆是倒挡，那么航向角...

【专利技术属性】
技术研发人员：干晓明，李孔永，
申请(专利权)人：广州英卓电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：