CN106443737A - 基于多点gps的无人驾驶汽车行驶中的航迹推算算法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于多点GPS的无人驾驶汽车行驶中的航迹推算方法，具有如下步骤：步骤1：首先通过激光扫描雷达建立环境地图，获取车辆周围的地理位置信息；步骤2：两个GPS导航***分别安装在车辆的左、右侧，两个GPS导航***对车辆进行定位；步骤3：通过两个GPS导航***分别获取左边目标地点以及车身方位角信息以及获取右边目标地点以及车身方位角信息；步骤4：采用航迹推算算法分别对两个定位***获取到的信息进行处理，计算出车辆的位置信息和行驶轨迹。本发明采用两个GPS导航***定位，降低了GPS导航***在动态环境下出现的失灵现象；航迹推算算法的改进，加快了定位的速度，同时也提高了定位的准确性。

Description

基于多点GPS的无人驾驶汽车行驶中的航迹推算算法

技术领域

本发明涉及无人驾驶汽车行驶中的航迹推算算法，尤其是一种基于多点GPS的无人驾驶汽车行驶中的航迹推算算法。

背景技术

无人驾驶车辆在国际上也称为机器人车辆，属于室外移动机器人的一种，是一个集环境感知、规划与决策、控制等多项功能于一体的综合智能***，涵盖了机械、控制、传感器技术、信号处理、模式识别、人工智能和计算机技术等多学科知识。近年来，各国加大了对无人驾驶汽车的研究，无人驾驶汽车的发展也成为衡量一个国家工业化发展程度的重要标志。无人驾驶汽车作为一个复杂的智能***，涉及的内容主要有如下几个方面：体系结构、环境感知、定位导航、路径规划、运动控制和一体化设计。

在导航定位***中，最常用的是GPS卫星导航定位技术，但是GPS导航***在动态环境和遮挡地域可能出现接收机不易捕获和跟踪GPS信号，导致GPS功能失效，造成无人驾驶汽车行驶轨迹出现断点，轨迹不连续，当断点持续的时间较长时，无人驾驶汽车将会出现监控空白，存在严重的安全隐患。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于多点GPS的无人驾驶汽车行驶中的航迹推算方法，降低GPS导航***在动态环境下出现的失灵现象。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于多点GPS的无人驾驶汽车行驶中的航迹推算方法，具有如下步骤：

步骤1：首先通过激光扫描雷达建立环境地图，获取车辆周围的地理位置信息；

步骤2：两个GPS导航***分别安装在车辆的左、右侧，两个GPS导航***对车辆进行定位；

步骤3：通过两个GPS导航***分别获取左边目标地点以及车身方位角信息以及获取右边目标地点以及车身方位角信息；

步骤4：采用航迹推算算法分别对两个定位***获取到的信息进行处理，计算出车辆的位置信息和行驶轨迹。

具体地，所述航迹推算算法步骤如下：

(1)该算法采用绝对坐标系，用纵坐标轴(Y)指向北方即磁北向，用横轴(X)指向东方；

(2)获取采样时间间隔i(i＝0，1，2，····n)的纵向距离为d(i)；

(3)获取无人驾驶汽车纵向与磁北向的夹角α(i)，磁北向与真北向之间的夹角为α_b；

(4)无人驾驶汽车纵向与真北向的夹角α′(i)为如下公式所得出；

α′(i)＝α(i)+α_b；

(5)根据以下公式确定无人驾驶汽车在第n个采样时刻的位置(x(n)，y(n))：

(6)设定采样周期T固定，在第i(i＝0，1，2，····n)个采样时刻无人驾驶汽车的纵向速度为v(i)，小车的行驶轨迹由以下公式得出：

本发明的有益效果是：本发明采用两个GPS导航***定位，降低了GPS导航***在动态环境下出现的失灵现象；航迹推算算法的改进，加快了定位的速度，同时也提高了定位的准确性。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是本发明的控制流程图；

图2是本发明的航迹推算算法流程图；

图3是本发明的航迹推算坐标定位图；

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示，一种基于多点GPS的无人驾驶汽车行驶中的航迹推算方法，具有如下步骤：

步骤1：首先通过激光扫描雷达建立环境地图，获取车辆周围的地理位置信息；

步骤2：两个GPS导航***分别安装在车辆的左、右侧，两个GPS导航***对车辆进行定位；

步骤3：通过两个GPS导航***分别获取左边目标地点以及车身方位角信息以及获取右边目标地点以及车身方位角信息；

步骤4：采用航迹推算算法分别对两个定位***获取到的信息进行处理，计算出车辆的位置信息和行驶轨迹。

具体地，如图2，土3所示，所述航迹推算算法步骤如下：

(1)该算法采用绝对坐标系，用纵坐标轴(Y)指向北方即磁北向，用横轴(X)指向东方；

(2)获取采样时间间隔i(i＝0，1，2，····n)的纵向距离为d(i)；

(3)获取无人驾驶汽车纵向与磁北向的夹角α(i)，磁北向与真北向之间的夹角为α_b；

(4)无人驾驶汽车纵向与真北向的夹角α′(i)为如下公式所得出；

α′(i)＝α(i)+α_b；

(5)根据以下公式确定无人驾驶汽车在第n个采样时刻的位置(x(n)，y(n))：

(6)设定采样周期T固定，在第i(i＝0，1，2，····n)个采样时刻无人驾驶汽车的纵向速度为v(i)，小车的行驶轨迹由以下公式得出：

本发明对无人驾驶汽车的导航不稳定性提供了解决方案。改进航迹推算算法，加快了GPS导航***的定位，同时，提高了定位的准确性，降低了GPS导航***在动态环境和遮挡区域可能出现接收机不易捕获和跟踪GPS信号，导致GPS功能失效的可能，保证了无人驾驶汽车的稳定运行。

车身所载的两个GPS导航***，分别获取左、右目标地点及车身方位角信息；

改进航迹推算算法，该算法相对于原有的航迹推算算法，加快了位置定位的速度，同时也提高了定位的准确性；

本发明采用两个GPS导航***定位，降低了GPS导航***在动态环境下出现的失灵现象；航迹推算算法的改进，加快了定位的速度，同时也提高了定位的准确性。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (2)

1.一种基于多点GPS的无人驾驶汽车行驶中的航迹推算方法，其特征在于：具有如下步骤：

步骤1：首先通过激光扫描雷达建立环境地图，获取车辆周围的地理位置信息；

步骤2：两个GPS导航***分别安装在车辆的左、右侧，两个GPS导航***对车辆进行定位；

步骤3：通过两个GPS导航***分别获取左边目标地点以及车身方位角信息以及获取右边目标地点以及车身方位角信息；

步骤4：采用航迹推算算法分别对两个定位***获取到的信息进行处理，计算出车辆的位置信息和行驶轨迹。

2.根据权利要求1所述的基于多点GPS的无人驾驶汽车行驶中的航迹推算方法，其特征在于：所述航迹推算算法步骤如下：

(1)该算法采用绝对坐标系，用纵坐标轴(Y)指向北方即磁北向，用横轴(X)指向东方；

(2)获取采样时间间隔i(i＝0，1，2，····n)的纵向距离为d(i)；

(3)获取无人驾驶汽车纵向与磁北向的夹角α(i)，磁北向与真北向之间的夹角为α_b；

(4)无人驾驶汽车纵向与真北向的夹角α′(i)为如下公式所得出；

α′(i)＝α(i)+α_b；

(5)根据以下公式确定无人驾驶汽车在第n个采样时刻的位置(x(n)，y(n))：

$x\left(n\right)=x_0+\underset{i=0}{\overset{n-1}{\Σ}}d\left(i\right){\mathrm{sin\α}}^{\′}\left(i\right);$

$y\left(n\right)=y_0+\underset{i=0}{\overset{n-1}{\Σ}}d\left(i\right){\mathrm{cos\α}}^{\′}\left(i\right);$

(6)设定采样周期T固定，在第i(i＝0，1，2，····n)个采样时刻无人驾驶汽车的纵向速度为v(i)，小车的行驶轨迹由以下公式得出：

$x\left(n\right)=x_0+T\underset{i=0}{\overset{n-1}{\Σ}}v\left(i\right){\mathrm{sin\α}}^{\′}\left(i\right);$

$y\left(n\right)=y_0+T\underset{i=0}{\overset{n-1}{\Σ}}v\left(i\right){\mathrm{cos\α}}^{\′}\left(i\right).$