CN105702093A - 一种基于经纬度采集点的车道判定方法及定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于经纬度采集点的车道判定方法，对目标道路设定若干参考点，获得目标道路的主坐标矩阵、各车道的分坐标矩阵，确定目标车辆所在车道，收集目标车辆所在车道的相邻车道内各参考车辆的坐标值，通过矩阵计算获得目标车辆与参考车辆之间的实际距离，通过比较实际距离和安全距离，判定目标车辆是否可以变道；同时公开了应用于这种方法的定位装置。本发明的优点是：相比于独立的GPS具有更高的可靠性，相比于雷达具有更好的道路容错性，安全度更高，数据反馈也更快，通过建立车辆经纬矩阵坐标系、差分矫正提交距离计算的精度，以对车辆可否变道作出预先判定。

Description

一种基于经纬度采集点的车道判定方法及定位装置

技术领域

本发明涉及一种定位方法及定位装置，特别是一种对车辆所行驶的车道进行位置判定的方法和定位装置。

背景技术

随着经济的发展，汽车的拥有量在迅速增长，同时，汽车事故也频频发生，汽车追尾是主要的交通事故之一。

提起汽车追尾事故，在复杂道路上，其主要的成因是因为车辆车距控制不好，或者是因为前车突然变道，后车来不及减速导致的。所以对于一定道路内车辆位置的判断，就显得尤为重要，如果可以预先判定相邻车道的车辆情况，就可以为变道提前做好准备，降低追尾事故发生的可能性。

现有的相邻车道车辆情况判断主要有通过雷达测距判断或者GPS定位判断，虽然其实验技术已经较为成熟，但依旧存在着较多的技术问题：

对于雷达测量而言，其主要通过雷达进行广范围的测距，从而给驾驶者提供一定的驾驶参照，但其受到道路路况的限制较大，车道上的一些护栏等物体很容易影响雷达的正常工作；

对于GPS定位，众所周知，GPS对于信号的要求较高，在一些GPS信号不是很好的路段，GPS定位会存在较大的定位偏移，数据可采信度很低。

发明内容

发明目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种对车辆所行驶的车道进行位置判定的方法，能够迅速判定是否可以变道，并提供了应用于这种方法的定位装置。

技术方案：一种基于经纬度采集点的车道判定方法，包括以下步骤：

步骤一：对目标道路设定若干参考点，标示参考点的坐标值，获得目标道路的主坐标矩阵；

步骤二：对目标道路上不同车道内的参考点进行分区，获得各车道的分坐标矩阵；

步骤三：设定车辆变道的安全距离；

步骤四：收集目标车辆行驶时的坐标值，确定目标车辆所在的主坐标矩阵和分坐标矩阵，从而确定目标车辆在目标道路内的所在车道；

步骤五：在目标车辆变道前，收集目标车辆所在车道的相邻车道内各参考车辆的坐标值，通过矩阵计算获得目标车辆与参考车辆之间的实际距离；

步骤六：比较实际距离和安全距离，判定目标车辆是否可以变道，若实际距离大于安全距离，则得出目标车辆可以变道的判定结果，若实际距离小于安全距离，则得出目标车辆不可以变道的判定结果；

以上所述的坐标值均为以经度和纬度确定的坐标值。

步骤五中，所述实际距离指：当参考车辆位于目标车辆前进方向的前方右侧时，取目标车辆右前方的参考点和参考车辆左后方的参考点之间的距离为实际距离；当参考车辆位于目标车辆前进方向的前方左侧时，取目标车辆左前方的参考点和参考车辆右后方的参考点之间的距离为实际距离；当参考车辆位于目标车辆前进方向的后方右侧时，取目标车辆右后方的参考点和参考车辆左前方的参考点之间的距离为实际距离；当参考车辆位于目标车辆前进方向的后方左侧时，取目标车辆左后方的参考点和参考车辆右前方的参考点之间的距离为实际距离。

为了提高实际距离计算的准确性，还需要对收集的目标车辆、参考车辆的坐标值进行修正，包括以下步骤：

建立车辆经纬矩阵坐标系：设定车辆的宽为X、长为Y，以车辆左后角位置为原点O，生成车辆位置矩阵坐标系；设定参考点的密度为Z，以(X/2，Y/2)的位置作为车辆坐标值收集点，根据收集点相对于车辆长宽方向的位置以及车辆当时所在的经纬度，在车辆位置矩阵(X，Y)第一象限的矩阵范围内生成车辆经纬矩阵坐标系，获得车辆各个位置的经纬位置参数(i，j)；

差分矫正：设定车辆车速为W，车辆行驶时相对正北方向的瞬时偏角为θ，车辆的瞬时实际经纬位置为(i^N，j^N)，车辆下一秒的实际经纬位置为(i^N+1，j^N+1)，车辆下一秒的预定经纬位置为(i^N+1’，j^N+1’)，计算(i^N+1，j^N+1)和(i^N+1’，j^N+1’)之间的距离L、相对偏角δ，对车辆行驶距离M和L、θ和δ进行差值对比，从而获得修正偏差，以此对车辆坐标值收集点收集的数据进行修正。

所述车辆各个位置的经纬位置参数(i，j)为所述主坐标矩阵中的坐标值。

一种应用于以上所述的基于经纬度采集点的车道判定方法的定位装置，包括：采集经纬度坐标的采集模块，对参考车辆和目标车辆之间实际距离与安全距离进行判定的逻辑模块，进行距离等数据计算的计算集成模块，对判定结果进行提示的提示模块。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是：

1、通过对现有道路进行矩阵化，设置阵列的参考点，通过静态的参考点来获得车辆的具***置，相比于独立的GPS具有更高的可靠性，相比于雷达具有更好的道路容错性，安全度更高，数据反馈也更快；

2、通过差分矫正降低了车辆在不稳定速度行驶时数据的误差；

3、通过建立车辆经纬矩阵坐标系，弥补了单一GPS设备无法适应不同规格车辆的测距，以及GPS数据偏离较大的问题；

4、针对车距可能受车辆实际尺寸影响较大的问题，设定了一个判定算法，以消除不同尺寸车辆可能带来的距离的误差。

附图说明

图1为参考车辆与目标车辆的四种相对位置的示意图，其中A为目标车辆、B为参考车辆、N为实际距离；

图2为车辆经纬矩阵坐标系的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

一种基于经纬度采集点的车道判定方法，具体包括以下步骤：

步骤一：对目标道路设定若干参考点，图1中以“+”表示，通过经度和纬度标示参考点的坐标值，获得目标道路的主坐标矩阵。

步骤二：对目标道路上不同车道内的参考点进行分区，获得对应于各车道的分坐标矩阵。

步骤三：设定车辆变道的安全距离。

步骤四：目标车辆行驶时，通过收集目标车辆实时的经度和纬度坐标值，从而确定目标车辆所在的主坐标矩阵，从而调用分坐标矩阵，来确定目标车辆在目标道路内的哪个车道。

步骤五：在目标车辆欲变道前，收集目标车辆所在车道的相邻车道内各参考车辆的经度和纬度坐标值，通过矩阵计算获得目标车辆与参考车辆之间的实际距离。

根据目标车辆与参考车辆的相对行驶状态，如附图1所示，实际距离指：当参考车辆B位于目标车辆A前进方向的前方右侧时，取目标车辆右前方的参考点和参考车辆左后方的参考点之间的距离为实际距离N；当参考车辆B位于目标车辆A前进方向的前方左侧时，取目标车辆左前方的参考点和参考车辆右后方的参考点之间的距离为实际距离N；当参考车辆B位于目标车辆A前进方向的后方右侧时，取目标车辆右后方的参考点和参考车辆左前方的参考点之间的距离为实际距离N；当参考车辆B位于目标车辆A前进方向的后方左侧时，取目标车辆左后方的参考点和参考车辆右前方的参考点之间的距离为实际距离N。

对收集的目标车辆、参考车辆的经度和纬度坐标值还需进行修正，以提高实际距离计算的准确性，包括以下步骤：

首先，建立车辆经纬矩阵坐标系：设定车辆的宽为X、长为Y，以车辆左后角位置为原点O，生成车辆位置矩阵坐标系；设定参考点的密度为Z，即相邻参考点“+”的横向、纵向间距相等，均为Z，以(X/2，Y/2)的位置作为车辆坐标值收集点，根据收集点相对于车辆长宽方向的位置以及车辆当时所在的经纬度，在车辆位置矩阵(X，Y)第一象限的矩阵范围内生成车辆经纬矩阵坐标系，如附图2所示，获得车辆各个位置的经纬位置参数(i，j)，可见，该参数(i，j)与主坐标矩阵中的参考点的经度和纬度坐标值是一致的。

然后，差分矫正：设定车辆车速为W，单位m/s，车辆行驶时相对正北方向的瞬时偏角为θ，车辆的瞬时实际经纬位置为(i^N，j^N)，车辆下一秒的实际经纬位置为(i^N+1，j^N+1)，车辆下一秒的预定经纬位置为(i^N+1’，j^N+1’)，根据主坐标矩阵计算(i^N+1，j^N+1)和(i^N+1’，j^N+1’)之间的距离L、相对偏角δ，对一秒时间内车辆行驶距离M和L、θ和δ进行差值对比，从而获得修正偏差，通过该修正偏差对车辆坐标值收集点收集的数据进行修正。也可以时间T对应的M和L、θ和δ进行差值对比。

步骤六：比较实际距离和安全距离，判定目标车辆是否可以变道，若实际距离大于安全距离，则得出目标车辆可以变道的判定结果，若实际距离小于安全距离，则得出目标车辆不可以变道的判定结果。

应用于本发明车道判定方法的定位装置，包括：采集经纬度坐标的采集模块，对参考车辆和目标车辆之间实际距离与安全距离进行判定的逻辑模块，进行距离等数据计算的计算集成模块，对判定结果进行提示的提示模块。

Claims (5)

1.一种基于经纬度采集点的车道判定方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：对目标道路设定若干参考点，标示参考点的坐标值，获得目标道路的主坐标矩阵；

步骤二：对目标道路上不同车道内的参考点进行分区，获得各车道的分坐标矩阵；

步骤三：设定车辆变道的安全距离；

步骤四：收集目标车辆行驶时的坐标值，确定目标车辆所在的主坐标矩阵和分坐标矩阵，从而确定目标车辆在目标道路内的所在车道；

步骤五：在目标车辆变道前，收集目标车辆所在车道的相邻车道内各参考车辆的坐标值，通过矩阵计算获得目标车辆与参考车辆之间的实际距离；

步骤六：比较实际距离和安全距离，判定目标车辆是否可以变道，若实际距离大于安全距离，则得出目标车辆可以变道的判定结果，若实际距离小于安全距离，则得出目标车辆不可以变道的判定结果；

以上所述的坐标值均为以经度和纬度确定的坐标值。

2.根据权利要求1所述的一种基于经纬度采集点的车道判定方法，其特征在于：步骤五中，所述实际距离指：

当参考车辆位于目标车辆前进方向的前方右侧时，取目标车辆右前方的参考点和参考车辆左后方的参考点之间的距离为实际距离；当参考车辆位于目标车辆前进方向的前方左侧时，取目标车辆左前方的参考点和参考车辆右后方的参考点之间的距离为实际距离；当参考车辆位于目标车辆前进方向的后方右侧时，取目标车辆右后方的参考点和参考车辆左前方的参考点之间的距离为实际距离；当参考车辆位于目标车辆前进方向的后方左侧时，取目标车辆左后方的参考点和参考车辆右前方的参考点之间的距离为实际距离。

3.根据权利要求1所述的一种基于经纬度采集点的车道判定方法，其特征在于：对收集的目标车辆、参考车辆的坐标值进行修正，包括以下步骤：

建立车辆经纬矩阵坐标系：设定车辆的宽为X、长为Y，以车辆左后角位置为原点O，生成车辆位置矩阵坐标系；设定参考点的密度为Z，以(X/2，Y/2)的位置作为车辆坐标值收集点，根据收集点相对于车辆长宽方向的位置以及车辆当时所在的经纬度，在车辆位置矩阵(X，Y)第一象限的矩阵范围内生成车辆经纬矩阵坐标系，获得车辆各个位置的经纬位置参数(i，j)；

差分矫正：设定车辆车速为W，车辆行驶时相对正北方向的瞬时偏角为θ，车辆的瞬时实际经纬位置为(i^N，j^N)，车辆下一秒的实际经纬位置为(i^N+1，j^N+1)，车辆下一秒的预定经纬位置为(i^N+1’，j^N+1’)，计算(i^N+1，j^N+1)和(i^N+1’，j^N+1’)之间的距离L、相对偏角δ，对车辆行驶距离M和L、θ和δ进行差值对比，从而获得修正偏差，以此对车辆坐标值收集点收集的数据进行修正。

4.根据权利要求3所述的一种基于经纬度采集点的车道判定方法，其特征在于：所述车辆各个位置的经纬位置参数(i，j)为所述主坐标矩阵中的坐标值。

5.一种应用于权利要求1-4任一所述的基于经纬度采集点的车道判定方法的定位装置，其特征在于包括：

采集经纬度坐标的采集模块，

对参考车辆和目标车辆之间实际距离与安全距离进行判定的逻辑模块，

进行距离等数据计算的计算集成模块，

对判定结果进行提示的提示模块。