CN108961811A - 停车场车辆定位方法、***、移动终端及存储介质 - Google Patents

停车场车辆定位方法、***、移动终端及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种停车场车辆定位方法、***、移动终端及存储介质，所述方法包括：第一级定位过程：在任一车辆为定位模式时，通过车载地图、GPS确定停车场位置、停车场的入口、车辆位置和车辆的航向角并将车辆定位误差缩小至第一误差范围；第二级定位过程：通过栅格地图，车辆的运动姿态以及检测的可行驶区域进一步确定车辆位置并将车辆定位误差缩小至数值均小于第一误差范围的第二误差范围；第三级定位过程：通过地标地图中的地标信息和车辆的运动姿态进一步确定车辆位置并将车辆定位误差缩小至数值均小于第二误差范围的第三误差范围。本发明通过逐级对车辆进行定位，有效提高了停车场的定位精度，为停车场车辆的自主泊车提供了有效手段。

Description

停车场车辆定位方法、***、移动终端及存储介质
技术领域
本发明涉及计算机通讯及网络安全领域，特别是涉及一种停车场车辆定位方法、***、移动终端及存储介质。
版权申明
本专利文件披露的内容包含受版权保护的材料。该版权为版权所有人所有。版权所有人不反对任何人复制专利与商标局的官方记录和档案中所存在的该专利文件或者该专利披露。
背景技术
汽车保有量的增加促进了大型停车场的发展，在迈入二十一世纪以来，我们的大型停车场越来越多，而停车场规模的日益扩大，带来一系列的泊车与取车的问题，已经成为世界范围内每个大中型城市普遍面临的社会问题。
首先，在城市车辆日渐增多，交通拥堵越发严重的情况下，在城市中的停车难度大大增加。很多司机都感觉很难驾驭泊车技术。其次，车主一方面在泊车时面临着因寻找车位而逐渐增加的巡游路程，另一方面也增加了车主走出停车场的步行距离，加大了车主的体力、时间与能源成本；同时，大型停车场的车位众多且指示不够明确，茫茫车位给寻车造成了极大的困扰。
在车辆发展越来越发达的今天，车辆的智能化是车辆未来发展的一大趋势，在实现车辆自主泊车的过程中，如何有效获取停车场的地图及对停车场内的车辆定位是急需解决的技术问题。
目前车辆在室外的定位主要以卫星定位(包括差分)技术为主。但是容易收到高大建筑物以及树木的影响，很多场景下无法达到理想精度。另外，在室内没有卫星信号，无法使用卫星定位。
目前的室内定位技术也有Wi-Fi，蓝牙，UWB等无线技术，但是涉及对室内基础设施的安装、数据采集以及维护，因此受限制较大。
发明内容
为了解决上述的以及其他潜在的技术问题，本发明的实施例提供了一种停车场车辆定位方法，所述停车场车辆定位方法包括：第一级定位过程：在任一车辆为定位模式时，通过车载地图、GPS确定停车场位置、停车场的入口、车辆位置和车辆的航向角并将车辆定位误差缩小至第一误差范围；第二级定位过程：通过栅格地图，车辆的运动姿态以及检测的可行驶区域进一步确定车辆位置并将车辆定位误差缩小至数值均小于所述第一误差范围的第二误差范围；第三级定位过程：通过地标地图中的地标信息和车辆的运动姿态进一步确定车辆位置并将车辆定位误差缩小至数值均小于所述第二误差范围的第三误差范围。
于本发明的一实施例中，所述地标信息包括停车位的角点坐标、停车场内的立柱边沿、立柱投影以及防撞条边沿。
于本发明的一实施例中，所述可行驶区域包括直行路面、出入口路面和交叉口路面。
于本发明的一实施例中，所述车辆的运动姿态包括位置信息和航向角；根据方向盘转角、车轮脉冲、车辆惯性测量单元的速度参数以及GPS获取所述车辆的运动姿态。
本发明的实施例还提供一种停车场车辆定位***，所述停车场车辆定位***包括：第一级定位单元，在任一车辆为定位模式时，通过车载地图、GPS确定停车场位置、停车场的入口、车辆位置和车辆的航向角并将车辆定位误差缩小至第一误差范围；第二级定位单元，通过栅格地图，车辆的运动姿态以及检测的可行驶区域进一步确定车辆位置并将车辆定位误差缩小至数值均小于所述第一误差范围的第二误差范围通过栅格地图，车辆的运动姿态以及检测的可行驶区域进一步确定车辆位置并将车辆定位误差缩小至数值均小于所述第一误差范围的第二误差范围；第三级定位单元，通过地标地图中的地标信息和车辆的运动姿态进一步确定车辆位置并将车辆定位误差缩小至数值均小于所述第二误差范围的第三误差范围。
于本发明的一实施例中，所述地标信息包括停车位的角点坐标、停车场内的立柱边沿、立柱投影以及防撞条边沿。
于本发明的一实施例中，所述可行驶区域包括直行路面、出入口路面和交叉口路面。
于本发明的一实施例中，所述车辆的运动姿态包括位置信息和航向角；根据方向盘转角、车轮脉冲、车辆惯性测量单元的速度参数以及GPS获取所述车辆的运动姿态。
本发明的实施例提供了一种移动终端，包括处理器和存储器，所述存储器存储有程序指令，所述处理器运行程序指令实现如上所述的方法中的步骤。
本发明的实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述的方法中的步骤。
如上所述，本发明的停车场车辆定位方法、***、移动终端及存储介质具有以下有益效果：
本发明实施例利用车辆的运动姿态、车载地图、用于推测车辆的运动姿态变化的里程计、检测的可行驶区域、GPS、栅格地图、地标地图逐级对车辆进行定位，有效提高了定位精度，以供车辆根据车载地图对和当前车辆的定位规划导航路径，实现自主泊车。本发明为停车场车辆的自主泊车提供了有效手段，具有较高的应用价值和市场前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1显示为本发明的停车场车辆定位方法的流程示意图。
图2显示为本发明的停车场地图构建方法中停车场栅格地图的示意图。
图3显示为本发明的停车场车辆定位方法中停车场地标地图的示意图。
图4显示为本发明的停车场车辆定位***的原理框图。
元件标号说明
100 停车场车辆定位***
110 第一级定位单元
120 第二级定位单元
130 第三级定位单元
S110～S130 步骤
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参阅图1至图4。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本实施例的目的在于提供一种停车场车辆定位方法、***、移动终端及存储介质，用于解决现有技术中难以有效对停车场内的车辆定位的技术问题。以下将详细阐述本发明的停车场车辆定位方法、***、移动终端及存储介质的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本发明的停车场车辆定位方法、***、移动终端及存储介质。
本实施例所提供的停车场车辆定位方法、***、移动终端及存储介质应用于室内以及室外的单层或多层停车场。
本实施例所提供的停车场车辆定位的方法和***采用具有时间不变性的环境特征作为地图信息，可以稳定地实现定位。本实施例采用了两种信息，一种是具备一定语义信息的地面信息，比如停车位的顶点、立柱在地面的投影等，其优点是定位精度较高。另一种是栅格地图，其中每个格子对映的值代表该区域是否为可行驶道路，其优点是可定位的尺度较大。如果仅采用第一种信息，该信息在停车场中存在大量的结构化重复。对于每一个感知状态，在地图中可能都存在多个匹配的位置。如果仅采用第二种信息，依赖于传感器对于可行驶道路的检测精度，无法实现高精度定位。所以本发明采用3步定位的方法，逐步获取定位的初始化位置，提高定位精度。
如图1所示，本发明的实施例提供了一种停车场车辆定位方法，用于在任一车辆为定位模式时，利用车辆的运动姿态、车载地图、用于推测车辆的运动姿态变化的里程计、所述栅格地图、所述地标地图逐级对车辆进行定位，以供车辆根据车载地图对和当前车辆的定位规划导航路径。于本实施例中，对车辆进行定位是指定位车辆的位置与航向角。也就是说，本实施例中，对车辆的定位是逐级定位。具体地，如图1所示，所述停车场车辆定位方法包括：
S110，第一级定位过程：在任一车辆为定位模式时，通过车载地图、GPS确定停车场位置、停车场的入口、车辆位置和车辆的航向角并将车辆定位误差缩小至第一误差范围。
具体地，第一级定位是利用GPS对车辆在停车场内道路、出口、或入口处进行定位。获取车辆的大致位置。具体地，第一级是根据GPS坐标在已知的车载地图中判断入口序号，根据该入口道路方向判断初步车辆的航向角。所述第一级定位可以将车辆定位误差精度缩小至第一误差范围，其中，所述第一误差范围例如小于5米。
S120，第二级定位过程：通过栅格地图(如图2所示)，车辆的运动姿态以及检测的可行驶区域进一步确定车辆位置并将车辆定位误差缩小至数值均小于所述第一误差范围的第二误差范围。
具体地，于本实施例中，所述可行驶区域包括但不限于直行路面、出入口路面和交叉口路面。第二级定位通过所述栅格地图对车辆进一步进行低精度定位，缩小定位误差，其中，栅格地图中每个栅格中存储该栅格所覆盖区域的属性。例如1代表路面，0代表非路面。例如，通过栅格地图定位道路交叉口等位置。通常定位误差小于50cm。具体地，根据已知栅格地图，结合车辆运动里程计，以及感知结果，在第一步的范围内计算概率最大的位置(包括航向角)。这里的感知具体是指车身摄像头对道路可行驶区域的检测结果，并且经过反投影至地面以及停车场地图的坐标系下。通过相应定位算法计算车辆在地图中各位置(包括航向角)出现的概率。
所述第二级定位可以将车辆定位误差精度缩小至第二误差范围，其中，所述第二误差范围例如小于0.5米。
S130，第三级定位过程：如图3所示，通过地标地图(如图3所示)中的地标信息和车辆的运动姿态进一步确定车辆位置并将车辆定位误差缩小至数值均小于所述第二误差范围的第三误差范围。
具体地，于本实施例中，第三级定位是进一步通过地标地图进行高精度定位，通常定位误差小于20cm。具体地，根据已知地标地图，车辆里程计，感知结果，在第二步的范围内计算概率最大的位置(包括航向角)。这里的感知是根据摄像头图像检测地面停车位的定点，立柱等具备准确位置的标志物。同样需要将地标信息的坐标转换到地图的坐标系下。
所述第三级定位可以将车辆定位误差精度缩小至第三误差范围，其中，所述第三误差范围例如小于0.1米。
以上可用的定位算法包括但不限于EKF(扩展卡尔曼滤波)家族，Grid filter(网格滤波)，Particle filter(粒子滤波)。定位算法的细节是成熟技术，也不在此赘述。
于本实施例中，所述车辆的运动姿态包括但不限于位置信息和航向角。车辆的运动姿可由里程计推测，所述里程计包括四轮转动脉冲和方向盘转角，可以推算出车辆相对运输姿态变化。具体地，根据方向盘转角、车轮脉冲、车辆惯性测量单元(IMU)的速度参数(例如加速度、角速度)以及GPS获取所述车辆的运动姿态。利用GPS获取车辆的位置信息，利用方向盘转角、车轮脉冲、车辆惯性测量单元(IMU)的速度参数(例如加速度、角速度)获取车辆的航向角。
航向角可以利用角速度计计算、也可以通过车辆四轮转动脉冲和方向盘转角、也可以通过Visual SLAM计算，也可以将上述各数据源进行融合。这样可以得到对位置和航向角的预测。由于航向角的获取已经被本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。
于本实施例中，在定位过程中，再结合摄像头感知的结果，再得到对位置和航向角的更新。预测和更新是不断迭代的过程。
于本实施例中，所述地标信息包括但不限于停车位的角点坐标、停车场内的立柱边沿、立柱投影以及防撞条边沿。这些地标在地图中的信息具体指在地面的坐标(x,y)，也可以包含地标的方向(x,y,theta)。其中，从车辆四周的图像中提取指定的地标信息是图像处理领域中比较成熟的技术，在此不再赘述。
部分基于视觉的地图选择SIFT，FAST之类的地标信息。但是这些地标信息受环境变化大。时间不变性不好。所以无法保存在地图中。本实施例在定位时，选用的地标信息包括停车位的定点、立柱边沿以及其在地面的投影等。
其中，停车位的角点坐标的检测可参考现有技术中的任一检测手段，是本领域比较成熟的技术。于本实施例中，立柱边沿检测利用停车场大部分立柱有黄黑间隔的防撞条这一特征，提取具备相同的2D坐标，但高度等间隔的特点进行检测。
本发明的实施例提供了一种移动终端，包括处理器和存储器，所述存储器存储有程序指令，所述处理器运行程序指令实现如上所述的方法中的步骤。所述移动终端例如为智能手机、车载终端等。
本发明的实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述的方法中的步骤。
为实现上述停车场车辆定位方法，如图4所示，本实施例还对应提供了一种停车场车辆定位***100，所述停车场车辆定位***100用于在任一车辆为定位模式时，利用车辆的运动姿态、车载地图、用于推测车辆的运动姿态变化的里程计、所述栅格地图、所述地标地图逐级对车辆进行定位，以供车辆根据车载地图对和当前车辆的定位规划导航路径并控制车辆自主停到指定停车位。
具体地，如图4所示，所述停车场车辆定位***100包括：第一级定位单元110，第二级定位单元120以及第三级定位单元130。
以下对本实施例的所述停车场车辆定位***100进行详细说明。
具体地，于本实施例中，所述第一级定位单元110在任一车辆为定位模式时，通过车载地图、GPS确定停车场位置、停车场的入口、车辆位置和车辆的航向角并将车辆定位误差缩小至第一误差范围。
具体地，所述第一级定位单元110是利用GPS对车辆在停车场内道路、出口、或入口处进行定位。获取车辆的大致位置。具体地，第一级是根据GPS坐标在已知的车载地图中判断入口序号，根据该入口道路方向判断初步航向角。
所述第一级定位单元110可以将车辆定位误差精度缩小至第一误差范围，其中，所述第一误差范围例如小于5米。
具体地，于本实施例中，所述第二级定位单元120通过栅格地图(如图2所示)，车辆的运动姿态以及检测的可行驶区域进一步确定车辆位置并将车辆定位误差缩小至数值均小于所述第一误差范围的第二误差范围。
于本实施例中，于本实施例中，所述第二级定位单元120与一停车场地图构建***相连，并从停车场地图构建***获取所述栅格地图。所述第二级定位单元120通过所述栅格地图对车辆进一步进行低精度定位，缩小定位误差，其中，栅格地图中每个栅格中存储该栅格所覆盖区域的属性。例如1代表路面，0代表非路面。例如，通过栅格地图定位道路交叉口等位置。通常定位误差小于50cm。具体地，根据已知栅格地图，结合车辆运动里程计，以及感知结果，在第一步的范围内计算概率最大的位置(包括航向角)。这里的感知具体是指车身摄像头对道路可行驶区域的检测结果，并且经过反投影至地面以及停车场地图的坐标系下。通过相应定位算法计算车辆在地图中各位置(包括航向角)出现的概率。
所述第二级定位单元120可以将车辆定位误差精度缩小至第二误差范围，其中，所述第二误差范围例如小于1米。
具体地，于本实施例中，所述第三级定位单元130通过地标地图(如图3所示)中的地标信息和车辆的运动姿态进一步确定车辆位置并将车辆定位误差缩小至数值均小于所述第二误差范围的第三误差范围。
于本实施例中，第三级定位单元130是进一步通过地标地图进行高精度定位，通常定位误差小于20cm。具体地，根据已知地标地图，车辆里程计，感知结果，在第二步的范围内计算概率最大的位置(包括航向角)。这里的感知是根据摄像头图像检测地面停车位的定点，立柱等具备准确位置的标志物。同样需要将地标信息的坐标转换到地图的坐标系下。
所述第三级定位单元130可以将车辆定位误差精度缩小至第三误差范围，其中，所述第三误差范围例如小于0.1米。
以上可用的定位算法包括但不限于EKF(扩展卡尔曼滤波)家族，Grid filter(网格滤波)，Particle filter(粒子滤波)。定位算法的细节是成熟技术，也不在此赘述。
于本实施例中，所述第三级定位单元130与一停车场地图构建***相连，从所述停车场地图构建***获取所述地标地图。
于本实施例中，所述车辆的运动姿态包括位置信息和航向角。车辆的运动姿可由里程计推测，所述里程计包括四轮转动脉冲和方向盘转角，可以推算出车辆相对运输姿态变化。具体地，根据方向盘转角、车轮脉冲、车辆惯性测量单元(IMU)的速度参数(例如加速度、角速度)以及GPS获取所述车辆的运动姿态。利用GPS获取车辆的位置信息，利用方向盘转角、车轮脉冲、车辆惯性测量单元(IMU)的速度参数(例如加速度、角速度)获取车辆的航向角。
航向角可以利用角速度计计算、也可以通过车辆四轮转动脉冲和方向盘转角、也可以通过Visual SLAM计算，也可以将上述各数据源进行融合。这样可以得到对位置和航向角的预测。由于航向角的获取已经被本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。
于本实施例中，可以结合摄像头感知的结果，再得到对位置和航向角的更新。预测和更新是不断迭代的过程。
于本实施例中，所述地标信息包括但不限于停车位的角点坐标、停车场内的立柱边沿、立柱投影以及防撞条边沿。这些地标在地图中的信息具体指在地面的坐标(x,y)，也可以包含地标的方向(x,y,theta)。其中，从车辆四周的图像中提取指定的地标信息是图像处理领域中比较成熟的技术，在此不再赘述。
部分基于视觉的地图选择SIFT，FAST之类的地标信息。但是这些地标信息受环境变化大。时间不变性不好。所以无法保存在地图中。本实施例在定位时，选用的地标信息包括停车位的定点、立柱边沿以及其在地面的投影等。
其中，停车位的角点坐标的检测可参考现有技术中的任一检测手段，是本领域比较成熟的技术。于本实施例中，立柱边沿检测采用Visual SLAM中的地标信息，利用停车场大部分立柱有黄黑间隔的防撞条这一特征，提取具备相同的2D坐标，但高度等间隔的特点进行检测。
综上所述，本发明实施例利用车辆的运动姿态、车载地图、用于推测车辆的运动姿态变化的里程计、检测的可行驶区域、GPS、栅格地图、地标地图逐级对车辆进行定位，有效提高了定位精度，以供车辆根据车载地图对和当前车辆的定位规划导航路径，实现自主泊车。本发明为停车场车辆的自主泊车提供了有效手段，具有较高的应用价值和市场前景。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中包括通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种停车场车辆定位方法，其特征在于：所述停车场车辆定位方法包括以下步骤：
第一级定位过程：在任一车辆为定位模式时，通过车载地图、GPS确定停车场位置、停车场的入口、车辆位置和车辆的航向角并将车辆定位误差缩小至第一误差范围；
第二级定位过程：通过栅格地图，车辆的运动姿态以及检测的可行驶区域进一步确定车辆位置并将车辆定位误差缩小至数值均小于所述第一误差范围的第二误差范围；
第三级定位过程：通过地标地图中的地标信息和车辆的运动姿态进一步确定车辆位置并将车辆定位误差缩小至数值均小于所述第二误差范围的第三误差范围。
2.根据权利要求1所述的停车场车辆定位方法，其特征在于：所述地标信息包括停车位的角点坐标、停车场内的立柱边沿、立柱投影以及防撞条边沿。
3.根据权利要求1所述的停车场车辆定位方法，其特征在于：所述可行驶区域包括直行路面、出入口路面和交叉口路面。
4.根据权利要求1所述的停车场车辆定位方法，其特征在于：所述车辆的运动姿态包括位置信息和航向角；根据方向盘转角、车轮脉冲、车辆惯性测量单元的速度参数以及GPS获取所述车辆的运动姿态。
5.一种停车场车辆定位***，其特征在于：所述停车场车辆定位***包括：
第一级定位单元，在任一车辆为定位模式时，通过车载地图、GPS确定停车场位置、停车场的入口、车辆位置和车辆的航向角并将车辆定位误差缩小至第一误差范围；
第二级定位单元，通过栅格地图，车辆的运动姿态以及检测的可行驶区域进一步确定车辆位置并将车辆定位误差缩小至数值均小于所述第一误差范围的第二误差范围通过栅格地图，车辆的运动姿态以及检测的可行驶区域进一步确定车辆位置并将车辆定位误差缩小至数值均小于所述第一误差范围的第二误差范围；
第三级定位单元，通过地标地图中的地标信息和车辆的运动姿态进一步确定车辆位置并将车辆定位误差缩小至数值均小于所述第二误差范围的第三误差范围。
6.根据权利要求5所述的停车场车辆定位***，其特征在于：所述地标信息包括停车位的角点坐标、停车场内的立柱边沿、立柱投影以及防撞条边沿。
7.根据权利要求5所述的停车场车辆定位***，其特征在于：所述可行驶区域包括直行路面、出入口路面和交叉口路面。
8.根据权利要求5所述的停车场车辆定位***，其特征在于：所述车辆的运动姿态包括位置信息和航向角；根据方向盘转角、车轮脉冲、车辆惯性测量单元的速度参数以及GPS获取所述车辆的运动姿态。
9.一种移动终端，包括处理器和存储器，所述存储器存储有程序指令，其特征在于：所述处理器运行程序指令实现如权利要求1至4任一权利要求所述的方法中的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：该程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一权利要求所述的方法中的步骤。
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