CN108267148A - 基于v2x车辆定位装置及运用其的位置融合*** - Google Patents

基于v2x车辆定位装置及运用其的位置融合*** Download PDF

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Abstract

本发明公开基于V2X车辆定位装置及运用其的位置融合***，利用现有V2X的路测基站模块、车辆上为了适应智能交通网络安装的车载模块，不添加硬件设备情况下，借用智能交通网络中路测基站模块本身的精确位置信息，根据车辆速度、数据帧中时间戳、接收数据帧的时间、数据帧速度等特性，简易获得车辆距离一个精确地标（路测基站模块）距离，从而提高了智能交通环境下，车辆定位精度，不依赖移动通信网络和卫星定位***，不受天气、城市峡谷效应的影响，提供可靠的定位服务，且硬件无增加。

Description

基于V2X车辆定位装置及运用其的位置融合***
技术领域
本发明涉及无线车辆定位技术领域，具体涉及基于V2X车辆定位装置及运用其的位置融合***。
背景技术
当前智能网联汽车技术发展迅猛，将给交通运输领域带来革命性变革。但是智能网联汽车的应用需要实现高精定位，目前高精定位技术主要有：全球导航卫星***（GlobalNavigation Statellite System，GNSS）和基于高精地图的定位方式（Simultaneouslocalization and mapping，SLAM）。
全球导航卫星***信号是通过无线电信号进行传播及通讯的，所以在一些特殊的环境、条件下，是会受到干扰及影响的。例如： 卫星讯号干扰；天气因素(如太阳黑子，恶劣天气）、电离层、闪电、气候（阴雨，乌云）等均会影响GNSS的信号，遮蔽物下(如高架，高楼、建筑物里、车辆里、隔热纸、金属成份遮蔽)会降低讯号强度，有可能导致定位不准确甚至无法定位。
而高精地图的定位方式主要使用实时定位与地图构建（Simultaneouslocalization and mapping,SLAM），利用传感器识别环境特征和高精地图的特征进行匹配，从而实现定位。主要包括视觉和激光雷达两种。基于视觉的方案传感器成本低，但是算法复杂，实现难度高，精度相对较低；基于激光雷达的方案虽然精度高、算法简单，但是传感器成本太高，不利于大规模商用。
发明内容
本发明公开了基于V2X车辆定位装置，为利用现有智能交通车辆硬件网络（Vehicle to X，V2X）实现低成本高精度的智能交通车辆网络环境下车辆的精确定位。
本发明公开的基于V2X车辆定位装置，包括路测基站模块和车载模块；
所述路测基站模块布置在智能交通网络路段，其存储有基站自身、基站四周一定距离内本地地图及位置信息；所述车载模块布置在车辆内，车辆内存储本地地图，当车辆运行到路测基站模块管辖范围内，所述路测基站模块向车载模块发送道路交通信号信息；
当车辆运行到路测基站模块管辖范围内，路测基站模块与车载模块进行数据帧通信；
根据发出数据帧与接收数据帧的时间差、数据帧传输速度计算车辆到路测基站模块距离；
根据车辆的运动方向、车辆到路测基站模块距离，路测基站模块内或车辆内的本地地图匹配获得车辆在地图的行驶位置和方向，从而得到车辆精确位置。
进一步地，
路测基站模块接收车载模块发送的数据帧获得车辆的运动速度、运动方向信息，根据数据帧的时间戳与收到时间的差值获得数据帧传输时间T，根据数据帧传输速度，计算车辆到路测基站模块距离；
路测基站模块根据车辆的运动方向、车辆到路测基站模块距离，与路测基站模块内的本地地图匹配获得车辆在地图的行驶位置和方向，从而得到车辆精确位置，并将车辆的精确位置信息传送给车载模块。
进一步地，
车载模块接收路测基站模块发送的数据帧，数据帧包含：路测基站模块基本信息、路测基站模块ID信息、精确位置信息；车载模块根据接收数据帧的时间戳及接受到的时间，获得数据帧输时间T，根据数据帧传输速度，计算车载模块到路测基站模块的距离；
车载模块根据车辆的运动方向、到路测基站模块的距离，以及路测基站模块的精确位置，与车辆中存储的本地地图匹配获得车辆在地图上的行驶位置和方向，从而得到车辆精确位置。
进一步地，路测基站模块计算的车辆到路测基站模块距离包含车辆发出数据帧后依然为运动状态的误差校正值，该误差校正值由：车辆的运动速度、运动方向，数据帧传输时间T，路测基站模块发送数据帧时间间隔决定。
进一步地，车载模块计算的车辆到路测基站模块距离包含路测基站模块发出数据帧后车辆依然为运动状态的误差校正值，该误差校正值由车辆的运动速度、运动方向，数据帧传输时间T，路测基站模块发送数据帧时间间隔决定。
运用上述基于V2X车辆定位装置的位置融合***，还包括GNSS模块，所述GNSS模块获取车辆卫星定位位置；车辆将基于V2X车辆定位装置计算的车辆精确位置与基于GNSS模块获得的车辆卫星定位位置加权融合获得车辆定位数据。
本发明有益技术效果为：利用现有V2X的路测基站模块、车辆上为了适应智能交通网络安装的车载模块，不添加硬件设备情况下，借用智能交通网络中路测基站模块本身的精确位置信息，根据车辆速度、数据帧中时间戳、接收数据帧的时间、数据帧速度等特性，简易获得车辆距离一个精确地标（路测基站模块）距离，从而提高了智能交通环境下，车辆定位精度，不依赖移动通信网络和卫星定位***，不受天气、城市峡谷效应的影响，提供可靠的定位服务，且硬件无增加。
附图说明
图1为车辆精确位置在路测基站模块侧计算方案流程图；
图2为车辆精确位置在车载模块侧计算方案流程图。
具体实施方式
下面根据附图对本发明做进一步说明。
智能交通网络V2X，在道路和停车场里安装路测基站模块（Road Side Unit，RSU），在每个路测基站模块信号覆盖的区域内，适应智能交通的车辆均装有车载模块（On BoardUnit，OBU）。路测基站模块与车载模块可双向通信，传递道路交通信号信息。道路交通信号信息包括：交通信号灯信息、前方拥堵信息、车祸信息等等。
实施例1：如图1所示，基于V2X车辆定位装置，包括路测基站模块和车载模块；路测基站模块布置在智能交通网络路段，其存储有基站自身、基站四周一定距离内本地地图及位置信息；所述车载模块布置在车辆内，车辆内存储本地地图，当车辆运行到路测基站模块管辖范围内，所述路测基站模块向车载模块发送道路交通信号信息；
当车辆运行到路测基站模块管辖范围内，路测基站模块接收车载模块发送的数据帧获得车辆的运动速度、运动方向信息，根据数据帧的时间戳与收到时间的差值获得数据帧传输时间T，根据数据帧传输速度，计算车辆到路测基站模块距离；
路测基站模块根据车辆的运动方向、车辆到路测基站模块距离，与路测基站模块内的本地地图匹配获得车辆在地图的行驶位置和方向，从而得到车辆精确位置，并将车辆的精确位置信息传送给车载模块。
路测基站模块计算的车辆到路测基站模块距离包含车辆发出数据帧后依然为运动状态的误差校正值，该误差校正值由：车辆的运动速度、运动方向，数据帧传输时间T，路测基站模块发送数据帧时间间隔决定。
实施例2：如图2所示，基于V2X车辆定位装置，包括路测基站模块和车载模块；路测基站模块布置在智能交通网络路段，其存储有基站自身、基站四周一定距离内本地地图及位置信息；所述车载模块布置在车辆内，车辆内存储本地地图，当车辆运行到路测基站模块管辖范围内，所述路测基站模块向车载模块发送道路交通信号信息；
当车辆运行到路测基站模块管辖范围内，车载模块接收路测基站模块发送的数据帧，数据帧包含：路测基站模块基本信息、路测基站模块ID信息、精确位置信息；车载模块根据接收数据帧的时间戳及接受到的时间，获得数据帧输时间T，根据数据帧传输速度，计算车载模块到路测基站模块的距离；
车载模块根据车辆的运动方向、到路测基站模块的距离，以及路测基站模块的精确位置，与车辆中存储的本地地图匹配获得车辆在地图上的行驶位置和方向，从而得到车辆精确位置。
车载模块计算的车辆到路测基站模块距离包含路测基站模块发出数据帧后车辆依然为运动状态的误差校正值，该误差校正值由车辆的运动速度、运动方向，数据帧传输时间T，路测基站模块发送数据帧时间间隔决定。
如图1、图2所示，采用上述实施例1、实施例2基于V2X车辆定位装置的车辆位置融合***，还包括GNSS模块，所述GNSS模块获取车辆卫星定位位置；车辆将基于V2X车辆定位装置计算的车辆精确位置与基于GNSS模块获得的车辆卫星定位位置加权融合获得车辆定位数据。

Claims (6)

1.基于V2X车辆定位装置，包括路测基站模块和车载模块；
所述路测基站模块布置在智能交通网络路段，其存储有基站自身、基站四周一定距离内本地地图及位置信息；所述车载模块布置在车辆内，车辆内存储本地地图，当车辆运行到路测基站模块管辖范围内，所述路测基站模块向车载模块发送道路交通信号信息；其特征在于：
当车辆运行到路测基站模块管辖范围内，路测基站模块与车载模块进行数据帧通信；
根据发出数据帧与接收数据帧的时间差、数据帧传输速度计算车辆到路测基站模块距离；
根据车辆的运动方向、车辆到路测基站模块距离，路测基站模块内或车辆内的本地地图匹配获得车辆在地图的行驶位置和方向，从而得到车辆精确位置。
2.如权利要求1所述的基于V2X车辆定位装置，其特征在于：
路测基站模块接收车载模块发送的数据帧获得车辆的运动速度、运动方向信息，根据数据帧的时间戳与收到时间的差值获得数据帧传输时间T，根据数据帧传输速度，计算车辆到路测基站模块距离；
路测基站模块根据车辆的运动方向、车辆到路测基站模块距离，与路测基站模块内的本地地图匹配获得车辆在地图的行驶位置和方向，从而得到车辆精确位置，并将车辆的精确位置信息传送给车载模块。
3.如权利要求1所述的基于V2X车辆定位装置，其特征在于：
车载模块接收路测基站模块发送的数据帧，数据帧包含：路测基站模块基本信息、路测基站模块ID信息、精确位置信息；车载模块根据接收数据帧的时间戳及接受到的时间，获得数据帧输时间T，根据数据帧传输速度，计算车载模块到路测基站模块的距离；
车载模块根据车辆的运动方向、到路测基站模块的距离，以及路测基站模块的精确位置，与车辆中存储的本地地图匹配获得车辆在地图上的行驶位置和方向，从而得到车辆精确位置。
4.如权利要求2所述的基于V2X车辆定位装置，其特征在于：路测基站模块计算的车辆到路测基站模块距离包含车辆发出数据帧后依然为运动状态的误差校正值，该误差校正值由：车辆的运动速度、运动方向，数据帧传输时间T，路测基站模块发送数据帧时间间隔决定。
5.如权利要求3所述的基于V2X车辆定位装置，其特征在于：车载模块计算的车辆到路测基站模块距离包含路测基站模块发出数据帧后车辆依然为运动状态的误差校正值，该误差校正值由车辆的运动速度、运动方向，数据帧传输时间T，路测基站模块发送数据帧时间间隔决定。
6.采用权利要求1至5任一所述的基于V2X车辆定位装置的车辆位置融合***，其特征在于：还包括GNSS模块，所述GNSS模块获取车辆卫星定位位置；车辆将基于V2X车辆定位装置计算的车辆精确位置与基于GNSS模块获得的车辆卫星定位位置加权融合获得车辆定位数据。
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