CN103247199A - 一种机动车移动位置和姿态的精确测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机动车移动位置和姿态的精确测量方法，包括有测量前的准备和实时测量步骤，测量前的准备包括有建立RTKGPS基准站、建立无线数据通信链路、绘制考试场地或考试道路电子地图、在机动车上安装车载检测设备和测量机动车轮廓关键点的相对坐标；实时测量包括测量计算机动车在考试场地或考试道路电子地图上的精确三维位置坐标、姿态角以及与其它各种标志、标线和静态物体的位置关系。本发明无需在考试场地或考试道路上设置测量设备，测量时直接采用车载检测设备与基准站的通讯实现检测，降低了机动车位置和姿态检测设备使用时的运营成本；且检测方式简单，操作方便，可不间断进行检测，测量精准度高。

Description

一种机动车移动位置和姿态的精确测量方法

技术领域

本发明涉及机动车驾驶技能自动检测技术领域，具体是一种基于载波相位实时动态差分技术（RTK）、全球卫星定位技术（GPS）、地理信息***处理技术（GIS）、无线数据通讯技术和计算机技术实现的、用于对已知场地或道路上机动车的位置和姿态进行实时、精确测量的方法。

背景技术

驾驶人在取得机动车驾驶证前，需要通过场地驾驶技能和道路驾驶技能的考试，即俗称的“科目二考试”和“科目三考试”；前者用于考核驾驶人在常见道路、常见交通环境、常见气候条件和突发交通状况下对机动车的操控能力，以及对交通事件的处理能力；后者用于考核驾驶人在实际道路驾驶机动车时对机动车的操控能力、对交通法规的识别和遵守能力、对道路交通情况的处理能力、以及文明驾驶、安全驾驶的意识。

在科目二考试和科目三考试中，有许多项目的考核涉及对机动车是否碰杆、是否压线、车身是否出线、车身与道路上停车线之间的距离、车轮是否压饼等项目的检测；原有的科目二自动化考试***需要在考试场地上埋设大量传感器来对车辆的位置状态、行驶信息进行采集，科目三只能做到人工考试；这使得机动车驾驶技能的考试难于实现自动化，自动化评判项目比例低，且考试场地建设成本大，维修维护困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种机动车移动位置和姿态的精确测量方法，可对机动车位置和姿态进行实时精确的检测，进而实现机动车驾驶技能考试的自动化。

本发明的技术方案为：

一种机动车移动位置和姿态的精确测量方法，具体包括以下步骤：

（1）、测量前的准备:包括有建立RTK GPS基准站、建立无线数据通信链路、绘制考试场地或考试道路电子地图、在机动车上安装车载检测设备和测量机动车轮廓关键点的相对坐标；

a、建立RTK GPS基准站：以RTK GPS基准站为原点确立整个考试场地或考试道路的三维空间坐标系，以东西向、南北向和高度分别作为三维坐标系的X轴、Y轴、Z轴；

b、建立无线数据通信链路：在RTK GPS基准站和RTK GPS移动站之间建立无线数据通信链路；

c、绘制考试场地或考试道路电子地图：将手持式RTK GPS移动站放置于考试场地或考试道路上的各种标志、标线和静态物体所处的位置处，并通过载波相位信息实时动态差分技术进行测绘，得到各种标志、标线和静态物体在考试场地或考试道路的空间坐标系中的精确坐标值或坐标方程，最后将绘制好的考试场地或考试道路电子地图存储于检测计算机中；

d、在机动车上安装车载检测设备：载检测设备包括两个安装于机动车车体外部的车载式RTK GPS移动站、一个无线数据接受电台和一个检测计算机；

e、测量机动车轮廓关键点的相对坐标:将手持式RTK GPS移动站放置于机动车轮廓的各关键点位置并通过载波相位信息实时动态差分技术进行测绘，得到机动车轮廓的各关键点相对于两个车载式RTK GPS移动站的三维坐标值；

（2）、实时测量：测量计算机动车在考试场地或考试道路电子地图上的精确三维位置坐标、姿态角以及与其它各种标志、标线和静态物体的位置关系，具体包括以下步骤：

a、首先利用两个车载式RTK GPS移动站，在机动车移动时可以得到机动车上两个车载式RTK GPS移动站的经度、纬度和高度数据，并将此数据传送到检测计算机中，检测计算机经过坐标变换，得到两个车载式RTK GPS移动站的三维位置坐标，并通过计算得到机动车的姿态角；

b、检测计算机根据两个车载式RTK GPS移动站的三维位置坐标和机动车轮廓的各关键点相对于两个车载式RTK GPS移动站的三维坐标值数据，计算得到机动车轮廓各关键点的三维位置坐标，即得到机动车在考试场地或考试道路电子地图中的准确轮廓位置；

c、检测计算机根据机动车轮廓各关键点的三维位置坐标和各种标志、标线和静态物体在考试场地或考试道路的空间坐标系中的精确坐标值或坐标方程计算得到机动车相对各种标志、标线和静态物体的距离。

所述的载波相位信息实时动态差分技术包括以下步骤：首先RTK GPS基准站把通过GPS卫星自身观测得到的载波相位信息传送到RTK GPS移动站上，然后RTK GPS移动站接收RTK GPS基准站发送的载波相位信息，同时RTK GPS移动站实时接收GPS卫星发送的移动站自身载波相位信息，最后根据差分解算，得到RTK GPS移动站在考试场地或考试道路三维空间坐标系中的坐标值。

所述的机动车轮廓的关键点包括有前、后保险杠的凸出点，机动车投影在大地平面的四个端点，机动车左、右面的凸出点，机动车左、右后视镜的凸出点，机动车四个车轮的内、外侧触地点。

所述的无线数据通信链路即在RTK GPS基准站上连接无线数据发射电台，在RTK GPS移动站连接与无线数据发射电台配合的无线数据接受电台，通过两者的发射-接受实现无线信息传输。

所述的两个车载式RTK GPS移动站安装于机动车的车顶，且位于机动车前后中心连线上。

所述的机动车轮廓的各关键点相对于两个车载式RTK GPS移动站的三维坐标值的测量计算方法是：首先通过载波相位信息实时动态差分技术得到静止的机动车上的两个车载式RTK GPS移动站的三维坐标值分别为S10(x₁₀,y₁₀,z₁₀)、S20(x₂₀,y₂₀,z₂₀)，并通过载波相位信息实时动态差分技术得到某机动车轮廓某一关键点Pi的三维坐标值为Pi0(P_ix0,P_iy0,P_iz0)，则Pi点分别与两个车载式RTK GPS移动站相对的三维坐标值为PiS1(P_ix0-x₁₀,P_iy0-y₁₀,P_iz0-z₁₀)、PiS2(P_ix0-x₂₀,P_iy0-y₂₀,P_iz0-z₂₀)；依次类推，可以得到机动车轮廓的各关键点的相对三维坐标值。

所述的机动车的姿态角的计算即采用“二点定位法”计算得到，具体包括以下步骤：机动车上两个车载式RTK GPS移动站的坐标值随机动车移动而发生变化，其坐标值通过载波相位信息实时动态差分技术实时测得为S1(x₁,y₁,z₁)、S2(x₂,y₂,z₂)，且S1、S2点组成的向量

与机动车运动方向一致；机动车与三个坐标面YOZ、XOZ、XOY的夹角等于向量

与这三个坐标面的夹角θx、θy、θz，其中：

${\mathrm{\θ}}_x=\arcsin \frac{|x2-x1|}{\sqrt{{(x2-x1)}^2+{(y2-y1)}^2+{(z2-z1)}^2}},$

若x2>x1，θx为正；若x2<x1，θx为负；

${\mathrm{\&theta;}}_y=\arcsin \frac{|y2-y1|}{\sqrt{{(x2-x1)}^2+{(y2-y1)}^2+{(z2-z1)}^2}},$

若y2>y1，θy为正；若y2<y1，θy为负；

${\mathrm{\&theta;}}_z=\arcsin \frac{|z2-z1|}{\sqrt{{(x2-x1)}^2+{(y2-y1)}^2+{(z2-z1)}^2}},$

若z2>z1，θz为正；若z2<z1，θz为负；

所述的机动车轮廓关键点的三维位置坐标定义为Pi(P_ix,P_iy,P_iz)，其三维实时坐标值为：

$P{\left[\begin{array}{c}{P}_{\mathrm{ix}}\\ P_{\mathrm{iy}}\\ P_{\mathrm{iz}}\end{array}\right]}_i=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos {\mathrm{\&theta;}}_x& -\sin \\ 0& \sin {\mathrm{\&theta;}}_x& \cos {\mathrm{\&theta;}}_x\end{array},{\mathrm{\&theta;}}_x\right]\left[\begin{array}{ccc}\cos {\mathrm{\&theta;}}_y& 0& -\sin {\mathrm{\&theta;}}_y\\ 0& 1& 0\\ \sin {\mathrm{\&theta;}}_y& 0& \cos {\mathrm{\&theta;}}_y\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}\cos {\mathrm{\&theta;}}_z& -\sin {\mathrm{\&theta;}}_z& 0\\ \sin {\mathrm{\&theta;}}_z& \cos {\mathrm{\&theta;}}_z& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}x10\\ y10\\ z10\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{P}_{\mathrm{ix}0}-x10\\ P_{\mathrm{iy}0}-y10\\ P_{\mathrm{iz}0}-z10\end{array}\right];$

最后通过得到的Pi(P_ix,P_iy,P_iz)与考试场地或考试道路电子地图比较后，得到机动车车身在该考试场地或考试道路上的准确轮廓位置。

所述的机动车相对各种标志、标线和静态物体的距离具体采用以下步骤计算得到：

①、机动车与标线间的位置关系：

标线的空间直线方程采用下式来表示：{A1x+B1y+C1z+D1=0，A2x+B2y+C2z+D2=0},其中，A1、B1、C1、D1、A2、B2、C2、D2均为直线方程系数，空间直线方程的起始点和结束点分别为(x1,y1,z1)，(x2,y2,z2）]；则机动车车身轮廓的关键点Pi(P_ix,P_iy,P_iz)到该标线的距离d为：

$d=\frac{|\mathrm{\&delta;}1\stackrel{\&RightArrow;}{n2}-\mathrm{\&delta;}2\stackrel{\&RightArrow;}{n1}|}{|\stackrel{\&RightArrow;}{n1}\&times;\stackrel{\&RightArrow;}{n2}|};$

其中：δ1=A1P_ix+B1P_iy+C1P_iz+D1，δ2=A2P_ix+B2P_iy+C2P_iz+D2， $\stackrel{\&RightArrow;}{n1}=\{A1,B1,C1\},$ $\stackrel{\&RightArrow;}{n2}=\{A2,B2,C2\};$

②、机动车与“点状”静态物体间的位置关系：

机动车前、后、左、右四个侧面分别用以下四个空间平面方程来描述：{Aix+Biy+Ciz+Di=0，i=1，2，3，4}，其中，i代表不同侧面的定义，Ai、Bi、Ci、Di均为方程系数，“点状”静态物体的三维坐标为S(S_x,S_y,S_z)，则机动车四个侧面分别到“点状”静态物体的距离di为：

$\mathrm{di}=\frac{|\mathrm{Ai}{S}_x+\mathrm{Bi}{S}_y+\mathrm{Ci}{S}_z+\mathrm{Di}|}{\sqrt{{\mathrm{Ai}}^2+{\mathrm{Bi}}^2+{\mathrm{Ci}}^2}},i=\mathrm{1,2,3,4};$

③、机动车与静态物体间的位置关系：

静态物体在考试场地或考试道路的电子地图中用一个区域π{(X_Wl,X_w2),(Y_w1,Y_w2),(Z_w1,Z_w2)}来表示，机动车四个车轮的位置通常用其内、外侧着地点Wi{Wi_x,Wi_y,Wi_z}，i=1，2来确定，其中，i代表车轮内外侧的定义，然后找车车轮的实时位置坐标Wi是否位于静态物体区域π内来判断是否压轧静态物体。

本发明的优点：

（1）、本发明无需在考试场地或考试道路安装任何机动车位置和姿态检测设备，节省大量场地检测设备和基础建设投入，投资少，施工周期短；

（2）、本发明用于检测信号和计算处理的车载检测设备集中安装于考车上，降低了机动车位置和姿态检测设备使用时的运营成本，由于在考试场地和考试道路上没有设备，不需要设备维护，无配件消耗，管理成本低；

（3）、本发明在机动车驾驶技能考试***中使用，可以提高考试项目的自动化检测比例，大大提高机动车驾驶技能考试***的规范化、自动化、智能化程度；

（4）、本发明提高了机动车驾驶技能考试和训练效率，可以连续不间断地发车，可以选择多个起点和终点，可以考试和训练同时进行；

（5）、本发明的使用，可以在同一个考场或考试道路进行各种不同车型的考训，节约大量土地资源，大大降低考训中心或学校的土地建设成本，满足社会发展对驾驶技能培训和考试的需求；

（6）、本发明提高了驾驶技能自动化考试***的升级扩展能力，评判规则的修改只需升级软件就可完成，考试能力增减只需修改考试项目数量配置文件即可。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明RTK GPS基准站的工作原理图。

图3是本发明车载检测设备的工作原理图。

具体实施方式

一种机动车移动位置和姿态的精确测量方法，具体包括以下步骤：

（1）、测量前的准备:包括有建立RTK GPS基准站2、建立无线数据通信链路、绘制考试场地或考试道路电子地图、在机动车3上安装车载检测设备4和测量机动车轮廓关键点的相对坐标；

a、建立RTK GPS基准站：以RTK GPS基准站2为原点确立整个考试场地或考试道路的三维空间坐标系，以东西向、南北向和高度分别作为三维坐标系的X轴、Y轴、Z轴；

b、建立无线数据通信链路：在RTK GPS基准站2和RTK GPS移动站之间建立无线数据通信链路；无线数据通信链路即在RTK GPS基准站2上连接无线数据发射电台5，在RTK GPS移动站连接与无线数据发射电台5配合的无线数据接受电台，通过两者的发射-接受实现无线信息传输;

c、绘制考试场地或考试道路电子地图：将手持式RTK GPS移动站放置于考试场地或考试道路上的各种标志、标线和静态物体所处的位置处，并通过载波相位信息实时动态差分技术进行测绘，得到各种标志、标线和静态物体在考试场地或考试道路的空间坐标系中的精确坐标值或坐标方程，最后将绘制好的考试场地或考试道路电子地图存储于检测计算机中；其中，载波相位信息实时动态差分技术包括以下步骤：首先RTK GPS基准站2把通过GPS卫星1自身观测得到的载波相位信息传送到RTK GPS移动站上，然后RTK GPS移动站接收RTK GPS基准站2发送的载波相位信息，同时RTK GPS移动站实时接收GPS卫星1发送的移动站自身载波相位信息，最后根据差分解算，得到RTK GPS移动站在考试场地或考试道路三维空间坐标系中的坐标值；

d、在机动车上安装车载检测设备：载检测设备4包括两个安装于机动车3的车顶且位于机动车3前后中心连线上的车载式RTK GPS移动站42、一个无线数据接受电台41和一个检测计算机43；

e、测量机动车轮廓关键点的相对坐标:将手持式RTK GPS移动站放置于机动车3轮廓的各关键点位置并通过载波相位信息实时动态差分技术进行测绘，得到机动车轮廓的各关键点(机动车轮廓的关键点包括有前、后保险杠的凸出点，机动车投影在大地平面的四个端点，机动车左、右面的凸出点，机动车左、右后视镜的凸出点，机动车四个车轮的内、外侧触地点)相对于两个车载式RTKGPS移动站42的三维坐标值；机动车轮廓的各关键点相对于两个车载式RTK GPS移动站的三维坐标值的测量计算方法是：首先通过载波相位信息实时动态差分技术得到静止的机动车上的两个车载式RTK GPS移动站42的三维坐标值分别为S10(x₁₀,y₁₀,z₁₀)、S20(x₂₀,y₂₀,z₂₀)，并通过载波相位信息实时动态差分技术得到某机动车3轮廓某一关键点Pi的三维坐标值为Pi0(P_ix0,P_iy0,P_iz0)，则Pi点分别与两个车载式RTK GPS移动站42相对的三维坐标值为PiS1(P_ix0-x₁₀,P_iy0-y₁₀,P_iz0-z₁₀)、PiS2(P_ix0-x₂₀,P_iy0-y₂₀,P_iz0-z₂₀)；依次类推，可以得到机动车3轮廓的各关键点的相对三维坐标值

（2）、实时测量：测量计算机动车3在考试场地或考试道路电子地图上的精确三维位置坐标、姿态角以及与其它各种标志、标线和静态物体的位置关系，具体包括以下步骤：

a、首先利用两个车载式RTK GPS移动站42，在机动车3移动时可以得到机动车上两个车载式RTK GPS移动站42的经度、纬度和高度数据，并将此数据传送到检测计算机43中，检测计算机43经过坐标变换，得到两个车载式RTK GPS移动站42的三维位置坐标，并通过计算得到机动车的姿态角；

b、检测计算机43根据两个车载式RTK GPS移动站42的三维位置坐标和机动车轮廓的各关键点相对于两个车载式RTK GPS移动站42的三维坐标值数据，计算得到机动车3轮廓各关键点的三维位置坐标，即得到机动车3在考试场地或考试道路电子地图中的准确轮廓位置；

上述机动车3的姿态角的计算即采用“二点定位法”计算得到，具体包括以下步骤：机动车上两个车载式RTK GPS移动站的坐标值随机动车移动而发生变化，其坐标值通过载波相位信息实时动态差分技术实时测得为S1(x₁,y₁,z₁)、S2(x₂,y₂,z₂)，且S1、S2点组成的向量

与机动车运动方向一致；机动车与三个坐标面YOZ、XOZ、XOY的夹角等于向量

与这三个坐标面的夹角θx、θy、θz，其中：

${\mathrm{\&theta;}}_x=\arcsin \frac{|x2-x1|}{\sqrt{{(x2-x1)}^2+{(y2-y1)}^2+{(z2-z1)}^2}},$

若x2>x1，θx为正；若x2<x1，θx为负；

${\mathrm{\&theta;}}_y=\arcsin \frac{|y2-y1|}{\sqrt{{(x2-x1)}^2+{(y2-y1)}^2+{(z2-z1)}^2}},$

若y2>y1，θy为正；若y2<y1，θy为负；

${\mathrm{\&theta;}}_z=\arcsin \frac{|z2-z1|}{\sqrt{{(x2-x1)}^2+{(y2-y1)}^2+{(z2-z1)}^2}},$

若z2>z1，θz为正；若z2<z1，θz为负；

所述的机动车轮廓关键点的三维位置坐标定义为Pi(P_ix,P_iy,P_iz)，其三维实时坐标值为：

$P{\left[\begin{array}{c}{P}_{\mathrm{ix}}\\ P_{\mathrm{iy}}\\ P_{\mathrm{iz}}\end{array}\right]}_i=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos {\mathrm{\&theta;}}_x& -\sin \\ 0& \sin {\mathrm{\&theta;}}_x& \cos {\mathrm{\&theta;}}_x\end{array},{\mathrm{\&theta;}}_x\right]\left[\begin{array}{ccc}\cos {\mathrm{\&theta;}}_y& 0& -\sin {\mathrm{\&theta;}}_y\\ 0& 1& 0\\ \sin {\mathrm{\&theta;}}_y& 0& \cos {\mathrm{\&theta;}}_y\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}\cos {\mathrm{\&theta;}}_z& -\sin {\mathrm{\&theta;}}_z& 0\\ \sin {\mathrm{\&theta;}}_z& \cos {\mathrm{\&theta;}}_z& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}x10\\ y10\\ z10\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{P}_{\mathrm{ix}0}-x10\\ P_{\mathrm{iy}0}-y10\\ P_{\mathrm{iz}0}-z10\end{array}\right];$

最后通过得到的Pi(P_ix,P_iy,P_iz)与考试场地或考试道路电子地图比较后，得到机动车车身在该考试场地或考试道路上的准确轮廓位置；

c、检测计算机根据机动车轮廓各关键点的三维位置坐标和各种标志、标线和静态物体在考试场地或考试道路的空间坐标系中的精确坐标值或坐标方程计算得到机动车相对各种标志、标线和静态物体的距离；

机动车相对各种标志、标线和静态物体的距离具体采用以下步骤计算得到：

①、机动车与标线间的位置关系：

标线的空间直线方程采用下式来表示：{A1x+B1y+C1z+D1=0，A2x+B2y+C2z+D2=0}，其中，Al、Bl、Cl、D1、A2、B2、C2、D2均为直线方程系数，空间直线方程的起始点和结束点分别为(x1,y1,z1)，(x2,y2,z2）]；则机动车车身轮廓的关键点Pi(P_ix,P_iy,P_iz)到该标线的距离d为：

$d=\frac{|\mathrm{\&delta;}1\stackrel{\&RightArrow;}{n2}-\mathrm{\&delta;}2\stackrel{\&RightArrow;}{n1}|}{|\stackrel{\&RightArrow;}{n1}\&times;\stackrel{\&RightArrow;}{n2}|};$

其中：δ1=A1P_ix+B1P_iy+C1P_iz+D1，δ2=A2P_ix+B2P_iy+C2P_iz+D2， $\stackrel{\&RightArrow;}{n1}=\{A1,B1,C1\},$ $\stackrel{\&RightArrow;}{n2}=\{A2,B2,C2\};$

②、机动车与“点状”静态物体间的位置关系：

机动车前、后、左、右四个侧面分别用以下四个空间平面方程来描述：{Aix+Biy+Ciz+Di=0，i=1，2,3,4}，其中，i代表不同侧面的定义，Ai、Bi、Ci、Di均为方程系数，“点状”静态物体的三维坐标为S(S_x,S_y,S_z)，则机动车四个侧面分别到“点状”静态物体的距离di为：

$\mathrm{di}=\frac{|\mathrm{Ai}{S}_x+\mathrm{Bi}{S}_y+\mathrm{Ci}{S}_z+\mathrm{Di}|}{\sqrt{{\mathrm{Ai}}^2+{\mathrm{Bi}}^2+{\mathrm{Ci}}^2}},i=\mathrm{1,2,3,4};$

③、机动车与静态物体间的位置关系：

静态物体在考试场地或考试道路的电子地图中用一个区域π{(X_w1,X_w2),(Y_w1，Y_w2)，(Z_w1，Z_w2)}来表示，机动车四个车轮的位置通常用其内、外侧着地点Wi{Wi_x,Wi_y，Wi_z}，i=1，2来确定，其中，i代表车轮内外侧的定义，然后找车车轮的实时位置坐标Wi是否位于静态物体区域π内来判断是否压轧静态物体。

Claims (8)

1.一种机动车移动位置和姿态的精确测量方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

（1）、测量前的准备:包括有建立RTK GPS基准站、建立无线数据通信链路、绘制考试场地或考试道路电子地图、在机动车上安装车载检测设备和测量机动车轮廓关键点的相对坐标；

a、建立RTK GPS基准站：以RTK GPS基准站为原点确立整个考试场地或考试道路的三维空间坐标系，以东西向、南北向和高度分别作为三维坐标系的X轴、Y轴、Z轴；

b、建立无线数据通信链路：在RTK GPS基准站和RTK GPS移动站之间建立无线数据通信链路；

c、绘制考试场地或考试道路电子地图：将手持式RTK GPS移动站放置于考试场地或考试道路上的各种标志、标线和静态物体所处的位置处，并通过载波相位信息实时动态差分技术进行测绘，得到各种标志、标线和静态物体在考试场地或考试道路的空间坐标系中的精确坐标值或坐标方程，最后将绘制好的考试场地或考试道路电子地图存储于检测计算机中；

d、在机动车上安装车载检测设备：载检测设备包括两个安装于机动车车体外部的车载式RTK GPS移动站、一个无线数据接受电台和一个检测计算机；

e、测量机动车轮廓关键点的相对坐标:将手持式RTK GPS移动站放置于机动车轮廓的各关键点位置并通过载波相位信息实时动态差分技术进行测绘，得到机动车轮廓的各关键点相对于两个车载式RTK GPS移动站的三维坐标值；

（2）、实时测量：测量计算机动车在考试场地或考试道路电子地图上的精确三维位置坐标、姿态角以及与其它各种标志、标线和静态物体的位置关系，具体包括以下步骤：

a、首先利用两个车载式RTK GPS移动站，在机动车移动时可以得到机动车上两个车载式RTK GPS移动站的经度、纬度和高度数据，并将此数据传送到检测计算机中，检测计算机经过坐标变换，得到两个车载式RTK GPS移动站的三维位置坐标，并通过计算得到机动车的姿态角；

b、检测计算机根据两个车载式RTK GPS移动站的三维位置坐标和机动车轮廓的各关键点相对于两个车载式RTK GPS移动站的三维坐标值数据，计算得到机动车轮廓各关键点的三维位置坐标，即得到机动车在考试场地或考试道路电子地图中的准确轮廓位置；

c、检测计算机根据机动车轮廓各关键点的三维位置坐标和各种标志、标线和静态物体在考试场地或考试道路的空间坐标系中的精确坐标值或坐标方程计算得到机动车相对各种标志、标线和静态物体的距离。

2.根据权利要求1所述的机动车移动位置和姿态的精确测量方法，其特征在于：所述的载波相位信息实时动态差分技术包括以下步骤：首先RTK GPS基准站把通过GPS卫星自身观测得到的载波相位信息传送到RTK GPS移动站上，然后RTK GPS移动站接收RTK GPS基准站发送的载波相位信息，同时RTK GPS移动站实时接收GPS卫星发送的移动站自身载波相位信息，最后根据差分解算，得到RTK GPS移动站在考试场地或考试道路三维空间坐标系中的坐标值。

3.根据权利要求1所述的机动车移动位置和姿态的精确测量方法，其特征在于：所述的机动车轮廓的关键点包括有前、后保险杠的凸出点，机动车投影在大地平面的四个端点，机动车左、右面的凸出点，机动车左、右后视镜的凸出点，机动车四个车轮的内、外侧触地点。

4.根据权利要求1所述的机动车移动位置和姿态的精确测量方法，其特征在于：所述的无线数据通信链路即在RTK GPS基准站上连接无线数据发射电台，在RTK GPS移动站连接与无线数据发射电台配合的无线数据接受电台，通过两者的发射-接受实现无线信息传输。

5.根据权利要求1所述的机动车移动位置和姿态的精确测量方法，其特征在于：所述的两个车载式RTK GPS移动站安装于机动车的车顶，且位于机动车前后中心连线上。

6.根据权利要求1所述的机动车移动位置和姿态的精确测量方法，其特征在于：所述的机动车轮廓的各关键点相对于两个车载式RTK GPS移动站的三维坐标值的测量计算方法是：首先通过载波相位信息实时动态差分技术得到静止的机动车上的两个车载式RTK GPS移动站的三维坐标值分别为S10(x₁₀,y₁₀,z₁₀)、S20(x₂₀,y₂₀,z₂₀)，并通过载波相位信息实时动态差分技术得到某机动车轮廓某一关键点Pi的三维坐标值为Pi0(P_ix0,P_iy0,P_iz0)，则Pi点分别与两个车载式RTK GPS移动站相对的三维坐标值为PiS1(P_ix0-x₁₀,P_iy0-y₁₀,P_iz0-z₁₀)、PiS2(P_ix0-x₂₀,P_iy0-y₂₀,P_iz0-z₂₀)；依次类推，可以得到机动车轮廓的各关键点的相对三维坐标值。

7.根据权利要求1所述的机动车移动位置和姿态的精确测量方法，其特征在于：所述的机动车的姿态角的计算即采用“二点定位法”计算得到，具体包括以下步骤：机动车上两个车载式RTK GPS移动站的坐标值随机动车移动而发生变化，其坐标值通过载波相位信息实时动态差分技术实时测得为S1(x₁,y₁,z₁)、S2(x₂,y₂,z₂)，且S1、S2点组成的向量

与机动车运动方向一致；机动车与三个坐标面YOZ、XOZ、XOY的夹角等于向量

与这三个坐标面的夹角θx、θy、θz，其中：

${\mathrm{\&theta;}}_x=\arcsin \frac{|x2-x1|}{\sqrt{{(x2-x1)}^2+{(y2-y1)}^2+{(z2-z1)}^2}},$

若x2>x1，θx为正；若x2<x1，θx为负；

${\mathrm{\&theta;}}_y=\arcsin \frac{|y2-y1|}{\sqrt{{(x2-x1)}^2+{(y2-y1)}^2+{(z2-z1)}^2}},$

若y2>y1，θy为正；若y2<y1，θy为负；

${\mathrm{\&theta;}}_z=\arcsin \frac{|z2-z1|}{\sqrt{{(x2-x1)}^2+{(y2-y1)}^2+{(z2-z1)}^2}},$

若z2>z1，θz为正；若z2<z1，θz为负；

所述的机动车轮廓关键点的三维位置坐标定义为Pi(P_ix,P_iy,P_iz)，其三维实时坐标值为：

$P{\left[\begin{array}{c}{P}_{\mathrm{ix}}\\ P_{\mathrm{iy}}\\ P_{\mathrm{iz}}\end{array}\right]}_i=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos {\mathrm{\&theta;}}_x& -\sin \\ 0& \sin {\mathrm{\&theta;}}_x& \cos {\mathrm{\&theta;}}_x\end{array},{\mathrm{\&theta;}}_x\right]\left[\begin{array}{ccc}\cos {\mathrm{\&theta;}}_y& 0& -\sin {\mathrm{\&theta;}}_y\\ 0& 1& 0\\ \sin {\mathrm{\&theta;}}_y& 0& \cos {\mathrm{\&theta;}}_y\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}\cos {\mathrm{\&theta;}}_z& -\sin {\mathrm{\&theta;}}_z& 0\\ \sin {\mathrm{\&theta;}}_z& \cos {\mathrm{\&theta;}}_z& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}x10\\ y10\\ z10\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{P}_{\mathrm{ix}0}-x10\\ P_{\mathrm{iy}0}-y10\\ P_{\mathrm{iz}0}-z10\end{array}\right];$

最后通过得到的Pi(P_ix,P_iy,P_iz)与考试场地或考试道路电子地图比较后，得到机动车车身在该考试场地或考试道路上的准确轮廓位置。

8.根据权利要求1所述的机动车移动位置和姿态的精确测量方法，其特征在于：所述的机动车相对各种标志、标线和静态物体的距离具体采用以下步骤计算得到：

①、机动车与标线间的位置关系：

标线的空间直线方程采用下式来表示：{A1x+B1y+C1z+D1=0，A2x+B2y+C2z+D2=0}，其中，Al、Bl、Cl、D1、A2、B2、C2、D2均为直线方程系数，空间直线方程的起始点和结束点分别为(x1,y1,z1)，(x2,y2,z2）]；则机动车车身轮廓的关键点Pi(P_ix,P_iy,P_iz)到该标线的距离d为：

$d=\frac{|\mathrm{\&delta;}1\stackrel{\&RightArrow;}{n2}-\mathrm{\&delta;}2\stackrel{\&RightArrow;}{n1}|}{|\stackrel{\&RightArrow;}{n1}\&times;\stackrel{\&RightArrow;}{n2}|};$

其中：δ1=A1P_ix+B1P_iy+C1P_iz+D1，δ2=A2P_ix+B2P_iy+C2P_iz+D2， $\stackrel{\&RightArrow;}{n1}=\{A1,B1,C1\},$ $\stackrel{\&RightArrow;}{n2}=\{A2,B2,C2\};$

②、机动车与“点状”静态物体间的位置关系：

机动车前、后、左、右四个侧面分别用以下四个空间平面方程来描述：{Aix+Biy+Ciz+Di=0，i=1,2,3，4}，其中，i代表不同侧面的定义，Ai、Bi、Ci、Di均为方程系数，“点状”静态物体的三维坐标为S(S_x,S_y,S_z)，则机动车四个侧面分别到“点状”静态物体的距离di为：

$\mathrm{di}=\frac{|\mathrm{Ai}{S}_x+\mathrm{Bi}{S}_y+\mathrm{Ci}{S}_z+\mathrm{Di}|}{\sqrt{{\mathrm{Ai}}^2+{\mathrm{Bi}}^2+{\mathrm{Ci}}^2}},i=\mathrm{1,2,3,4};$

③、机动车与静态物体间的位置关系：

静态物体在考试场地或考试道路的电子地图中用一个区域π{(X_w1,X_w2),(Y_w1，Y_w2)，(Z_w1，Z_w2)}来表示，机动车四个车轮的位置通常用其内、外侧着地点Wi{Wi_x,Wi_y,Wi_z}，i=1，2来确定，其中，i代表车轮内外侧的定义，然后找车车轮的实时位置坐标Wi是否位于静态物体区域π内来判断是否压轧静态物体。

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