CN113405549A - 车辆定位方法、组件、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请提供的车辆定位方法、组件、电子设备及存储介质，该方法包括：判断车载定位***获取的GPS信号状态是否有效；若确定GPS信号状态无效，则根据车载定位***中的捷联惯导解算结果，确定车辆在车载定位***的电子地图中的所处环境状态类型；根据环境状态类型，确定对应的滤波数据及滤波参数；根据滤波数据、滤波参数及自适应卡尔曼滤波模型对捷联惯导解算结果进行修正；根据捷联惯导解算的修正结果，确定车辆定位结果。利用车辆在电子地图中的所处环境状态类型确定出与环境状态类型最匹配的滤波数据及滤波参数，进而根据最匹配的滤波数据及滤波参数对捷联惯导解算结果进行修正后，能够获得准确的修正结果及车辆定位结果。
Description
技术领域
本申请实施例涉及定位技术领域，尤其涉及一种车辆定位方法、组件、电子设备及存储介质。
背景技术
随着生活水平的提高，驾车出行成为人们的日常选择。在车辆驾驶的过程中，为了给人们提供导航信号或路线指引，对车辆进行定位成为必不可缺的环节。
在现有技术中，一般是利用全球定位***(Global Positioning System，简称GPS)对车辆进行定位的，但是在车辆位于卫星信号盲区的特殊环境时，GPS接收机上方有遮挡物体的情况下会出现信号失锁的问题，此时GPS的定位信号的传输将受到限制。此时，车辆定位的准确性将无法得到保证。
发明内容
针对上述问题，本申请提供了一种车辆定位方法、组件、电子设备及存储介质。
第一方面，本申请提供了一种车辆定位方法，包括：
判断车载定位***获取的GPS信号状态是否有效；
若确定GPS信号状态无效，则根据车载定位***中的捷联惯导解算结果，确定车辆在车载定位***的电子地图中的所处环境状态类型；
根据环境状态类型，确定对应的滤波数据及滤波参数；
根据滤波数据、滤波参数及自适应卡尔曼滤波模型对捷联惯导解算结果进行修正；
根据捷联惯导解算的修正结果，确定车辆定位结果。
第二方面，本申请提供了一种车辆定位装置，包括：
判断模块，用于判断车载定位***获取的GPS信号状态是否有效；
第一确定模块，用于若确定GPS信号状态无效，则根据车载定位***中的捷联惯导解算结果，确定车辆在车载定位***的电子地图中的所处环境状态类型；
第二确定模块，用于根据环境状态类型，确定对应的滤波数据及滤波参数；
修正模块，用于根据滤波数据、滤波参数及自适应卡尔曼滤波模型对捷联惯导解算结果进行修正；
第三确定模块，用于根据捷联惯导解算的修正结果，确定车辆定位结果。
第三方面，本申请提供了一种车载定位组件，包括：
车载定位***以及车辆定位控制器；
其中，车载定位***包括GPS接收机、捷联惯导定位模块，电子地图模块、滤波模块；
车辆定位控制器用于采用第一方面任一项的方法，控制述车载定位***进行车辆定位。
第四方面，本申请提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器和存储器；
存储器存储计算机执行指令；
至少一个处理器执行存储器存储的计算机执行指令，使得至少一个处理器执行如前任一项的方法。
第五方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当处理器执行计算机执行指令时，实现如前任一项的方法。
第六方面，本申请提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如前任一项的方法。
本申请提供的车辆定位方法、组件、电子设备及存储介质，通过判断车载定位***获取的GPS信号状态是否有效；若确定GPS信号状态无效，则根据车载定位***中的捷联惯导解算结果，确定车辆在车载定位***的电子地图中的所处环境状态类型；根据环境状态类型，确定对应的滤波数据及滤波参数；根据滤波数据、滤波参数及自适应卡尔曼滤波模型对捷联惯导解算结果进行修正；根据捷联惯导解算的修正结果，确定车辆定位结果。本申请提供的车辆定位方法能够在GPS信号无效的情况下，利用车辆在电子地图中的所处环境状态类型确定出与环境状态类型最匹配的滤波数据及滤波参数，进而根据最匹配的滤波数据及滤波参数，并采用自适应卡尔曼滤波模型对捷联惯导解算结果进行修正后，能够获得准确的修正结果，进而能够获得准确的车辆定位结果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请所基于的网络架构的示意图；
图2为本申请实施例提供的一种车辆定位方法的流程示意图；
图3为本申请实施例提供的又一种车辆定位方法的流程示意图；
图4为本申请提供的一种车辆定位装置的结构示意图；
图5为本申请提供的一种高精度的定位***的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的电子设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
随着生活水平的提高，驾车出行成为人们的日常选择。在车辆驾驶的过程中，为了给人们提供导航信号或路线指引，对车辆进行定位成为必不可缺的环节。
在现有技术中，一般是利用全球定位***(Global Positioning System，简称GPS)对车辆进行定位的，但是在车辆位于特殊环境时，如城市建筑密集区域、隧道涵洞、树木高大茂密的道路等卫星信号盲区，GPS接收机上方有遮挡物体的情况下会出现信号失锁的问题，此时GPS的定位信号的传输将受到限制。此时，车辆定位的准确性将无法得到保证。
针对上述问题，本发明提出一种基于电子地图的车辆定位方法，其在在GPS、IMU、OD多传感器融合的基础上，不增加硬件成本的前提下，解决现有车载定位***无法在卫星信号盲区进行准确定位的问题，实现车载导航***的全路段定位。
具体来说，本申请提供了一种车辆定位方法、装置、组件、电子设备及存储介质。
参考图1，图1为本申请所基于的网络架构的示意图，如图1所示的，本申请基于的一种网络架构可包括车辆定位装置1、车载定位***2以及车辆3。
其中，车辆定位装置1以及车载定位***2均安装在车辆3上。车载定位***2可用于在车辆定位装置1的控制下，执行车辆定位，获取车辆位置的车辆定位结果。
其中，车载定位***2中包括多种定位设备，其包括但不限于GPS接收机、捷联惯导定位模块，电子地图模块、滤波模块。其中，GPS接收机用于接收GPS信号，包含$GPRMC、$GPGGA两种标准报文，可以获取位置、速度、航向角等信息；电子地图模块用于存储电子地图相关数据。
车辆定位装置1可为用于控制车载定位***2进行运算的硬件或软件，当其为软件时，其可以安装在具备运算功能的电子设备中，其中的电子设备包括但不限于车载电脑和车载终端等等。
第一方面，参考图2，图2为本申请实施例提供的一种车辆定位方法的流程示意图。本申请实施例提供的车辆定位方法，包括：
步骤101、判断车载定位***获取的GPS信号状态是否有效。
步骤102，若确定GPS信号状态无效，则根据车载定位***中的捷联惯导解算结果，确定车辆在车载定位***的电子地图中的所处环境状态类型。
步骤103，根据环境状态类型，确定对应的滤波数据及滤波参数。
步骤104、根据滤波数据、滤波参数及自适应卡尔曼滤波模型对捷联惯导解算结果进行修正。
步骤105、根据捷联惯导解算的修正结果，确定车辆定位结果。
本申请实施例提供的车辆定位方法的执行主体为前述的车辆定位装置。
本申请提供的车辆定位方法可适用于车辆在多种环境下的车辆定位，其环境具体可具有道路信息的区域，包含但不限于卫星信号盲区，特别适用于卫星信号不良的高速\干线运输。
需要说明的是，该车辆定位方法可同现有的GPS定位技术一并使用，如，在车辆执行自动驾驶任务或进行导航任务时，可同步利用GPS技术和本申请提供的车辆定位方法同步为自动驾驶任务或进行导航任务提供定位服务，以对基于GPS技术的车辆定位进行补充。此外，该车辆定位方法也可独立为车辆在自动驾驶任务或进行导航任务中提供定位服务，特别是针对于前述的包括卫星信号不良的高速\干线运输等无法很好接收GPS信号的场景下，其方法普适性更好，定位效果更佳。
本申请提供的车辆定位方法，在执行步骤101之前，可选地，在车辆启动时对于车载定位***进行初始化处理，以对其车载定位***中的各参数进行初始化。
具体来说，GPS接收机的初始化中只需将其通电并放置在开阔地区数秒后即可自动完成。捷联惯导定位模块来说，其初始化则需要同时满足车速超过阈值且GPS接收机初始化完成两项条件，其中，车速可通过车速传感器获取，其车速阈值可取10km/h。
然后，车载定位装置将利用GPS接收机获取的有效GPS信号为捷联惯导定位模块的初始位姿赋值，以完成捷联惯导定位模块的初始化。
在GPS接收机获取的有效GPS信号有效情况下，对车载定位***中的滤波模块中的自适应卡尔曼滤波的初始滤波参数进行设置，至此完成了***初始化。
在完成对于车载定位***的初始化之后，车辆定位装置将对车载定位***进行捷联惯导解算，获得捷联惯导解算结果。其中车载定位***中的捷联惯导定位模块可对于运动的车辆进行误差补偿，即根据车载定位***中的各测量信息解算出车辆的航向、姿态、速度和位置。
在实际***中为了降低捷联陀螺和加速度计的输出噪声对***解算精度的影响，并且能够完全利用输出信息，陀螺和加速度计的输出全部采用增量形式，即加速度计输出为速度增量，陀螺输出为角增量(液浮陀螺或挠性陀螺及加速度计输出采用I-F或V-F转换成脉冲输出，激光陀螺本身就是脉冲输出)。在此情况下，姿态解算和导航解算只能通过求解差分方程来完成，而当运载体存在线振动和角振动，或运载体做机动运动时，在姿态解算中会存在圆锥误差，在速度解算中会存在划桨误差，在位置解算中会存在涡卷误差。在这些误差中，圆锥误差会对捷联惯导精度的影响最严重，划桨误差次之，涡卷误差最轻，在相应算法中需要作严格补偿。
具体来说，在本实施例中，车辆定位装置将对车载定位***进行捷联惯导解算处理，基于IMU推算完成整个捷联惯导解算，并定期采用有效GPS信息及默认的自适应卡尔曼滤波参数，通过传统松耦合的方式修正IMU推算结果。这部分为现有技术，并不在进行详细介绍。
与现有技术不同的是，为了能够使得本申请提供的车辆定位方法在GPS信号无效的情况下，也能实现对于车辆的准确定位。在本申请还将包括判断车载定位***获取的GPS信号状态是否有效的步骤。
在其他方式中，对于GPS信号状态是否有效的判定采用如下方式实现：
若在接收到的GPS信号中，GPS信号的个数大于或等于个数阈值且有效GPS信号的个数大于信号阈值时，则GPS信号状态有效；若在接收到的GPS信号中，GPS信号的个数小于个数阈值或有效GPS信号的个数小于或等于信号阈值时，则GPS信号状态无效。
具体来说，表1是提供了一种判断GPS信号状态判定方式。
表1
在表1中，个数阈值为6，信号阈值为5。个数阈值大于或等于信号阈值，可以理解的是，表1中个数阈值和信号阈值的取值只是进行的示例性说明，还可以为其他满足条件的取值。
也就是说，车载定位***获取的GPS信号是由多个卫星发送的，通过利用表1的判定策略，只有在GPS信号的个数及有效GPS信号个数均满足对应的个数要求时，GPS信号状态才为有效状态。在GPS信号的个数不满足对应的个数要求，并且/或者有效GPS信号不满足对应的个数要求时，GPS信号状态均为无效状态。
其中，判断GPS信号是否为有效CPS信号的方式为现有方式，在此不再详细说明。
需要说明的是，当车辆处于包括城市建筑密集区域、隧道涵洞、树木高大茂密的道路等卫星信号盲区等特殊环境下，其GPS信号状态往往处于无效状态。这也将导致基于GPS信号实现的对于捷联惯导解算结果的修正，其精准性将存在问题。基于这种情况，在本申请中，将根据车载定位***中的捷联惯导解算结果，确定车辆在车载定位***的电子地图中的所处环境状态类型，并确定对应的滤波数据及滤波参数，并采用自适应卡尔曼滤波模型对捷联惯导解算结果进行修正，以得到车辆的定位结果。
也就是说，当确定车载定位***获取的GPS信号状态无效时，装置将调用车载定位***的电子地图，利用捷联惯导解算结果中的位姿信息确定出车辆在电子地图中的位姿信息，进而确定出车辆在电子地图中所处的环境状态类型，根据环境状态类型，确定进行自适应卡尔曼滤波的滤波数据以及滤波参数，并基于得到的滤波数据和滤波参数对捷联惯导解算结果进行修正；最后，根据捷联惯导解算的修正结果，确定车辆定位结果。
可选的，在根据捷联惯导解算的修正结果，确定车辆定位结果时，若判断此时GPS信号有效，还需要比较捷联惯导解算的修正结果和GPS定位结果之间的误差，当两者定位误差的绝对值小于预设的第一定位误差阈值，且两者定向误差的绝对值小于预设的第一定向误差阈值时，可将采用基于捷联惯导解算处理的修正结果作为定位结果，否则采用GPS定位结果作为定位结果，这样的处理方式能够减少由于自适应卡尔曼滤波未收敛而带来的定位误差而对定位结果的影响。
其中，第一定位误差阈值可根据车载定位***启动时或捷联惯导解算重置完成后IMU和GPS位置点的欧式距离差确定；而第一定向误差则可根据车载定位***启动时或捷联惯导解算重置完成后IMU和GPS之间的航向角差确定。
本实施例提供的车辆定位方法，通过判断车载定位***获取的GPS信号状态是否有效；若确定GPS信号状态无效，则根据车载定位***中的捷联惯导解算结果，确定车辆在车载定位***的电子地图中的所处环境状态类型；根据环境状态类型，确定对应的滤波数据及滤波参数；根据滤波数据、滤波参数及自适应卡尔曼滤波模型对捷联惯导解算结果进行修正；根据捷联惯导解算的修正结果，确定车辆定位结果。能够在GPS信号无效的情况下，利用车辆在电子地图中的所处环境状态类型确定出与环境状态类型最匹配的滤波数据及滤波参数，进而根据最匹配的滤波数据及滤波参数，并采用自适应卡尔曼滤波模型对捷联惯导解算结果进行修正后，能够获得准确的修正结果，进而能够获得准确的车辆定位结果。
在其他可选实施例中，当确定车载定位***获取的GPS信号状态有效时，与现有技术类似的是，装置将根据车载定位***获取的有效的GPS信号、以及对车载定位***进行初始化处理的得到的自适应卡尔曼滤波参数，采用自适应滤波算法对车载定位***获得的捷联惯导解算处理结果进行修正，进而将修正后的捷联惯导解算结果输入到电子地图中，根据捷联惯导解算结果，确定车辆在电子地图中的车辆定位结果。
在车辆定位方法中，为了使得定位效果更好，对于不同的GPS信号失效的情况，本申请提供了不同的定位方式。其中，环境状态类型主要分为车辆处于长期信号失锁的信号盲区(例如：隧道、涵洞等)以及车辆处于短期信号失锁的信号盲区状态(如“城市峡谷”区域、树木高大茂密的道路等)这两类。面对不同的环境状态类型，本申请还提供了另一种车辆定位方法，以保证在不同类型的环境下，采用与环境状态类型更为吻合的处理方式，以实现对于车辆的定位。
图3为本申请提供的又一种车辆定位方法的流程示意图，如图3所示的，该车辆定位方法包括：
步骤201、对车载定位***进行初始化处理。
步骤202、对车载定位***进行捷联惯导解算，获得捷联惯导解算结果。
步骤203、判断车载定位***获取的GPS信号状态是否有效。
若有效，执行步骤204；若无效，执行步骤205。
步骤204、根据车载定位***获取的有效的GPS信号、以及对车载定位***进行初始化处理的得到的自适应卡尔曼滤波参数，对车载定位***获得的捷联惯导解算结果进行修正。
需要说明的是，在对捷联惯导解算结果进行修正进行修正后，将修正后的捷联惯导解算结果输入到电子地图中，根据捷联惯导解算结果，确定车辆在电子地图中的车辆定位结果。
步骤205、根据车载定位***中的捷联惯导解算结果，确定车辆在车载定位***的电子地图中的所处环境状态类型，并根据环境状态类型，确定对应的滤波数据及滤波参数。
可选地，步骤205中，根据车载定位***中的捷联惯导解算结果，确定车辆在车载定位***的电子地图中的所处环境状态类型，具体包括：
步骤205a，根据车载定位***中的捷联惯导解算结果，确定车辆在车载定位***的电子地图中的所处环境特征。
步骤205b，若确定所处环境特征为封闭环境特征，则确定环境状态类型为车辆处于长期信号失锁的信号盲区状态。
步骤205c，若确定所处环境特征为开放环境特征，则确定环境状态类型为车辆处于短期信号失锁的信号盲区状态。
具体地，在捷联惯导解算结果中包括车辆的位姿信息，可根据车辆的位姿信息在电子地图中确定与该位姿信息最接近的并且在电子地图道路上的位姿信息，将该最接近的并且在电子地图道路上的位姿信息作为车辆在电子地图中的位姿信息。然后根据车辆在电子地图中的位姿信息确定车辆在电子地图中所处的环境特征。
若车辆在电子地图中所处的环境特征中包括隧道、涵洞、地下通道等明显无法接收GPS信号的环境特征，则确定所处环境特征为封闭环境特征，则环境状态类型为长期信号失锁的信号盲区状态。若车辆在电子地图中所处的环境特征中包括地表道路，即无封闭环境特征，则确定所处环境特征为开放环境特征，则确定环境状态类型为短期信号失锁的信号盲区状态。
若确定环境状态类型为车辆处于长期信号失锁的信号盲区状态，执行步骤206；
若确定车辆当前环境状态类型为车辆处于短期信号失锁的信号盲区状态，执行步骤207。
步骤206、计算电子地图中的位姿信息与捷联惯导解算结果中的位姿信息之间的第一差值，将第一差值确定为滤波数据，将预设的隧道及涵洞对应的滤波参数确定为滤波参数。
本实施例中，在环境状态类型为车辆处于长期信号失锁的信号盲区状态时，能够计算出车辆在电子地图中的位姿信息。所以利用电子地图中的位姿信息与捷联惯导解算结果中的位姿信息计算滤波数据。具体地，计算电子地图中的位姿信息与捷联惯导解算结果中的位姿信息之间的差值，该差值为第一差值，将第一差值确定为滤波数据。
可选地，在计算出车辆在电子地图中的位姿信息时，根据捷联惯导解算结果，确定车辆在电子地图中的位姿信息。
具体地，根据捷联惯导解算结果中的位姿信息在电子地图中确定出与捷联惯导解算结果中的位姿信息最接近的位姿信息，最接近的位姿信息位于电子地图的道路上；将最接近的位姿信息确定为车辆在电子地图中的位姿信息。
更为具体地，将捷联惯导解算结果中的位姿信息映射到电子地图中，以获取到车辆映射位姿，再采用预设的匹配算法，将车辆映射位姿与电子地图进行匹配，匹配出最有可能的车辆位姿信息，该最有可能的车辆位姿信息为车辆在电子地图中的位姿信息。该最有可能的车辆位姿位于电子地图的道路上，并且是与捷联惯导解算结果中的车辆位姿信息最接近的位姿信息。
其中，预设的匹配算法本实施例中不作限定。
本实施例中，预先设置了不同环境状态类型下的滤波参数。则获取在车辆处于长期信号失锁的信号盲区状态下预先设置的滤波参数，即获取预先设置的隧道及涵洞对应的滤波参数，将该滤波参数确定为车辆处于长期信号失锁的信号盲区状态时，自适应卡尔曼滤波的滤波参数。
需要说明的是，执行完步骤206后执行步骤208。
步骤207、计算车载定位***的里程计速度数据与捷联惯导解算结果中的速度数据之间的第二差值，将第二差值确定为滤波数据；将预设的信号遮挡区的滤波参数确定为滤波参数。
本实施例中，在环境状态类型为车辆处于短期信号失锁的信号盲区状态时，能够获取到里程计速度数据。所以利用里程计速度数据与捷联惯导解算结果中的速度数据计算滤波数据。具体地，计算里程计速度数据与捷联惯导解算结果中的速度数据之间的差值，该差值为第二差值，将第二差值确定为滤波数据。
本实施例中，获取到在车辆处于短期信号失锁的信号盲区状态下预先设置的滤波参数，即获取预先设置的信号遮挡区对应的滤波参数，将该滤波参数确定为车辆处于短期信号失锁的信号盲区状态时，自适应卡尔曼滤波的滤波参数。
步骤208、根据滤波数据、滤波参数及自适应卡尔曼滤波模型对捷联惯导解算结果进行修正。
可选地，本实施例中，步骤208包括以下步骤：
步骤2081，将滤波数据及滤波参数输入到自适应卡尔曼滤波模型中。
步骤2082，采用自适应卡尔曼滤波模型计算捷联惯导解算结果对应的修正误差。
步骤2083，根据修正误差对捷联惯导解算结果进行修正。
其中，自适应卡尔曼滤波模型是捷联惯导在卡尔曼滤波中推到出来的***模型，自适应卡尔曼滤波模型可表示为式I和式II所示：
δxk＝Φk/k-1δxk-1+Wk-1 式I
Zk＝Hkδxk+Vk 式II
其中，δxk为***状态变量，也为第k次迭代计算时捷联惯导解算结果对应的修正误差。Φk/k-1为***状态转移矩阵，Wk-1为***噪声向量，Hk为***量测矩阵，Vk为量测噪声向量。Zk表示为滤波数据。
其中，***状态变量可表示为式III所示：
其中，式III中的15个变量分别为东向、北向、天向失准角修正误差，东向、北向、天向速度修正误差，纬度、经度、高度修正误差。x、y、z方向的陀螺零偏漂移以及加速度计零偏值。x、y、z方向的陀螺零偏漂移以及加速度计零偏值是捷联惯导解算的参数。
与***状态变量相对应，***噪声向量为：
其中，Φk/k-1矩阵在***状态变量确定后，可随捷联惯导解算算法推导出，在此不做赘述；Hk在确定观测量后可表示为式V所示：
H＝[07×2 I7×7 07×6] 式V
相应的，量测噪声向量Vk可表示为式VI所示：
式VI中各变量分别对应航向角、东向、北向、天向、纬度、经度高程的量测噪声。
具体地，本实施例中，将滤波数据及滤波参数输入到自适应卡尔曼滤波模型中，对自适应卡尔曼滤波模型采用迭代的方式进行求解，在一次迭代过程中进行式VII所示的计算过程：
其中，在式VII中，五个式子分别表示为动态***预测矩阵、状态协方差预测矩阵、滤波增益矩阵、状态更新矩阵、状态协方差更新矩阵。
在式VII中，δxk-1为第k次迭代后的修正后的误差，Pk-1、Qk-1及Rk均为滤波参数，Zk为滤波数据。
需要说明的是，可在式VII中加入自适应预测因子α和自适应噪声调节因子β。其中，α和β的位置不作限定，如可将α加入到式VII的第二个式子中，将β加入到式VII的第三个式子中。
在第一次迭代计算中，δx0的取值为0，P0、Q0及R1的取值就是对应环境状态类型下的滤波参数的取值。Z1为计算出的环境状态类型下的滤波数据。在第一次迭代计算完后，获得第二次迭代时的P1、δx1。根据δx1对捷联惯导解算结果进行修正，得到修正后的捷联惯导结算结果，并根据修正后的捷联惯导结算结果计算第二次迭代时的滤波数据Z2。Q0及R1作为滤波参数的取值不变。并将P1、δx1、Q0及R1带入到VII中进行第三次的迭代计算，以此类推，直到达到收敛条件为止。收敛条件可以为第k次的修正误差与第k+1次的修正误差近似相等，或者迭代次数达到预设迭代次数。
需要说明的是，上述的不同环境状态对应的滤波参数中，当GPS信号有效性、道路场景发生切换时，以上滤波参数皆会被重置。
步骤209、根据捷联惯导解算的修正结果，确定车辆定位结果。
此外，在上述实施方式的基础上，若车辆当前环境状态类型为车辆处于短期信号失锁的信号盲区状态，则步骤209之后，还包括：
重新获取GPS信号并在确定重新获取GPS信号的信号状态为有效时，根据重新获取GPS信号确定GPS定位结果；根据GPS定位结果和确定车辆定位结果之间的定位误差和向误差确定是否重新执行对车载定位***进行初始化处理的步骤。
具体来说，在GPS信号无效且车辆处于隧道涵洞场景中，当GPS再次有效时刻，仍然需比较捷联惯导结算结果和GPS定位结果，当两者定位误差的绝对值小于第二定位误差阈值，且两者定向误差小于第二定向误差阈值时，说明修正的捷联惯导结算结果准确；否则，装置需要重置车载定位***及相应的自适应卡尔曼滤波参数，之后继续执行重新执行对车载定位***进行初始化处理。其中，第二定位误差阈值由车辆出隧道时IMU和GPS位置点的欧式距离差确定；第二定向误差阈值由车辆出隧道时IMU和GPS之间的航向角差确定。
本申请提供的车辆定位方法，通过对车载定位***进行初始化处理；对车载定位***进行捷联惯导解算，获得捷联惯导解算结果；判断车载定位***获取的GPS信号状态是否有效，若否，则根据车载定位***中的捷联惯导解算结果，确定车辆在车载定位***的电子地图中的所处环境状态类型，并根据环境状态类型，确定对应的滤波数据及滤波参数；根据滤波数据、滤波参数及自适应卡尔曼滤波模型对捷联惯导解算结果进行修正；根据捷联惯导解算的修正结果，确定车辆定位结果。实现在包括城市建筑密集区域、隧道涵洞、树木高大茂密的道路等卫星信号盲区等特殊环境下的车辆全路段的准确定位。
第二方面，图4为本申请提供的一种车辆定位装置的结构示意图，如图4所示的，该车辆定位装置，包括：
判断模块10，用于判断车载定位***获取的GPS信号状态是否有效。
第一确定模块20，用于若确定GPS信号状态无效，则根据车载定位***中的捷联惯导解算结果，确定车辆在车载定位***的电子地图中的所处环境状态类型；
第二确定模块30，用于根据环境状态类型，确定对应的滤波数据及滤波参数。
修正模块40，用于根据滤波数据、滤波参数及自适应卡尔曼滤波模型对捷联惯导解算结果进行修正。
第三确定模块50，用于根据捷联惯导解算的修正结果，确定车辆定位结果。
可选的，第一确定模块20，具体用于根据车载定位***中的捷联惯导解算结果，确定车辆在车载定位***的电子地图中的所处环境特征；若确定所处环境特征为封闭环境特征，则确定环境状态类型为长期信号失锁的信号盲区状态；若确定所处环境特征为开放环境特征，则确定环境状态类型为短期信号失锁的信号盲区状态。
可选地，若确定环境状态类型为车辆处于长期信号失锁的信号盲区状态，则第一确定模块20，还用于在确定GPS信号状态无效之后，根据捷联惯导解算结果，确定车辆在电子地图中的位姿信息。
可选地，第一确定模块20，在根据捷联惯导解算结果，确定车辆在电子地图中的位姿信息时，具体用于：根据捷联惯导解算结果中的位姿信息在电子地图中确定出与捷联惯导解算结果中的位姿信息最接近的位姿信息，最接近的位姿信息位于电子地图的道路上；将最接近的位姿信息确定为车辆在电子地图中的位姿信息。
可选地，第二确定模块30，具体用于若确定环境状态类型为车辆处于长期信号失锁的信号盲区状态，则计算电子地图中的位姿信息与捷联惯导解算结果中的位姿信息之间的第一差值，将第一差值确定为滤波数据，将预设的隧道及涵洞对应的滤波参数确定为滤波参数；若确定车辆当前环境状态类型为车辆处于短期信号失锁的信号盲区状态，则计算车载定位***的里程计速度数据与捷联惯导解算结果中的速度数据之间的第二差值，将第二差值确定为滤波数据；将预设的信号遮挡区的滤波参数确定为滤波参数。
可选地，修正模块40，具体用于将滤波数据及滤波参数输入到自适应卡尔曼滤波模型中；采用自适应卡尔曼滤波模型计算捷联惯导解算结果对应的修正误差；根据修正误差对捷联惯导解算结果进行修正。
可选地，车辆定位装置还包括：第四确定模块，用于若车辆当前环境状态类型为车辆处于短期信号失锁的信号盲区状态，则重新获取GPS信号并在确定重新获取GPS信号的信号状态为有效时，根据重新获取GPS信号确定GPS定位结果；根据GPS定位结果和车辆定位结果之间的位姿误差确定是否执行对车载定位***进行初始化处理。
可选地，车辆定位装置还包括：获取模块和计算模块。
获取模块，用于若确定GPS信号状态有效，则获取有效GPS信号对应的GPS定位信息、捷联惯导解算结果及对车载定位***进行初始化处理得到的滤波参数。计算模块，用于计算有效GPS信号对应的车辆定位结果与捷联惯导解算结果之间的第三差值。修正模块，还用于根据第三差值、车载定位***进行初始化处理得到的滤波参数及自适应卡尔曼滤波模型对捷联惯导解算结果进行修正。
可选地，车载定位***获取的GPS信号是由多个卫星发送的。
相应地，判断模块10，具体用于若在接收到的GPS信号中，GPS信号的个数大于或等于个数阈值且有效GPS信号的个数大于信号阈值时，则GPS信号状态有效；若在接收到的GPS信号中，GPS信号的个数小于个数阈值或有效GPS信号的个数小于或等于信号阈值时，则GPS信号状态无效。
本申请提供的车辆定位装置，可以执行图2和图3所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果与图2和图3所示方法实施例类似，在此不再一一赘述。
下一方面，图5为本申请提供的一种车载定位组件的结构示意图，本实施例提供的车载定位组件，包括：车载定位***以及车辆定位控制器；其中，车载定位***包括GPS接收机、捷联惯导定位模块，电子地图模块、滤波模块；车辆定位控制器用于采用前述任一项的方法，控制述车载定位***进行车辆定位。本实施方式对此不进行赘述。
下一方面，本实施例还提供了电子设备，可用于执行上述方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，本实施例此处不再赘述。
参考图6，其示出了适于用来实现本申请实施例的电子设备900的结构示意图，该电子设备900可以为终端设备或服务器。其中，终端设备可以包括但不限于诸如移动电话、笔记本电脑、数字广播接收器、个人数字助理(Personal Digital Assistant，简称PDA)、平板电脑(Portable Android Device，简称PAD)、便携式多媒体播放器(Portable MediaPlayer，简称PMP)、车载终端(例如车载导航终端)等等的移动终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端。图6示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图6所示，电子设备900可以包括定位装置(例如中央处理器、图形处理器等)901，其可以根据存储在只读存储器(Read Only Memory，简称ROM)902中的程序或者从存储装置908加载到随机访问存储器(Random Access Memory，简称RAM)903中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 903中，还存储有电子设备900操作所需的各种程序和数据。定位装置901、ROM 902以及RAM 903通过总线904彼此相连。输入/输出(I/O)接口905也连接至总线904。
通常，以下装置可以连接至I/O接口905：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、摄像头、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置906；包括例如液晶显示器(Liquid CrystalDisplay，简称LCD)、扬声器、振动器等的输出装置907；包括例如磁带、硬盘等的存储装置908；以及通信装置909。通信装置909可以允许电子设备900与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图6示出了具有各种装置的电子设备900，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。
特别地，根据本申请的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本申请的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信装置909从网络上被下载和安装，或者从存储装置908被安装，或者从ROM902被安装。在该计算机程序被定位装置901执行时，执行本申请实施例的方法中限定的上述功能。
需要说明的是，本申请上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的***、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本申请中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。
上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。
上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备执行上述实施例所示的方法。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本申请的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LocalArea Network，简称LAN)或广域网(Wide Area Network，简称WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的***、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
描述于本申请实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。其中，单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定，例如，第一获取单元还可以被描述为“获取至少两个网际协议地址的单元”。
本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括：现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、片上***(SOC)、复杂可编程逻辑设备(CPLD)等等。
在本申请的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行***、装置或设备使用或与指令执行***、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体***、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
Claims (12)
1.一种车辆定位方法，其特征在于，包括：
判断车载定位***获取的GPS信号状态是否有效；
若确定GPS信号状态无效，则根据车载定位***中的捷联惯导解算结果，确定车辆在车载定位***的电子地图中的所处环境状态类型；
根据环境状态类型，确定对应的滤波数据及滤波参数；
根据滤波数据、滤波参数及自适应卡尔曼滤波模型对捷联惯导解算结果进行修正；
根据捷联惯导解算的修正结果，确定车辆定位结果。
2.根据权利要求1所述的车辆定位方法，其特征在于，根据车载定位***中的捷联惯导解算结果，确定车辆在车载定位***的电子地图中的所处环境状态类型；
根据车载定位***中的捷联惯导解算结果，确定车辆在车载定位***的电子地图中的所处环境特征；
若确定所处环境特征为封闭环境特征，则确定环境状态类型为车辆处于长期信号失锁的信号盲区状态；
若确定所处环境特征为开放环境特征，则确定环境状态类型为车辆处于短期信号失锁的信号盲区状态。
3.根据权利要求2所述的车辆定位方法，其特征在于，若确定环境状态类型为车辆处于长期信号失锁的信号盲区状态，则在确定GPS信号状态无效之后，还包括：
根据捷联惯导解算结果，确定车辆在电子地图中的位姿信息。
4.根据权利要求3所述的车辆定位方法，其特征在于，根据捷联惯导解算结果，确定车辆在电子地图中的位姿信息，包括：
根据捷联惯导解算结果中的位姿信息在电子地图中确定出与捷联惯导解算结果中的位姿信息最接近的位姿信息，最接近的位姿信息位于电子地图的道路上；
将最接近的位姿信息确定为车辆在电子地图中的位姿信息。
5.根据权利要求2所述的车辆定位方法，其特征在于，根据环境状态类型，确定对应的滤波数据及滤波参数，包括：
若确定环境状态类型为车辆处于长期信号失锁的信号盲区状态，则计算电子地图中的位姿信息与捷联惯导解算结果中的位姿信息之间的第一差值，将第一差值确定为滤波数据，将预设的隧道及涵洞对应的滤波参数确定为滤波参数；
若确定车辆当前环境状态类型为车辆处于短期信号失锁的信号盲区状态，则计算车载定位***的里程计速度数据与捷联惯导解算结果中的速度数据之间的第二差值，将第二差值确定为滤波数据；将预设的信号遮挡区的滤波参数确定为滤波参数。
6.根据权利要求1所述的车辆定位方法，其特征在于，根据滤波数据、滤波参数及自适应卡尔曼滤波模型对捷联惯导解算结果进行修正，包括：
将滤波数据及滤波参数输入到自适应卡尔曼滤波模型中；
采用自适应卡尔曼滤波模型计算捷联惯导解算结果对应的修正误差；
根据修正误差对捷联惯导解算结果进行修正。
7.根据权利要求6所述的车辆定位方法，其特征在于，若车辆当前环境状态类型为车辆处于短期信号失锁的信号盲区状态，则根据滤波数据、滤波参数及自适应卡尔曼滤波模型对捷联惯导解算结果进行修正之后，还包括：
重新获取GPS信号并在确定重新获取GPS信号的信号状态为有效时，根据重新获取GPS信号确定GPS定位结果；
根据GPS定位结果和车辆定位结果之间的位姿误差确定是否执行对车载定位***进行初始化处理。
8.根据权利要求1所述的车辆定位方法，其特征在于，若确定GPS信号状态有效，则还包括：
获取有效GPS信号对应的GPS定位信息、捷联惯导解算结果及对车载定位***进行初始化处理得到的滤波参数；
计算有效GPS信号对应的车辆定位结果与捷联惯导解算结果之间的第三差值；
根据第三差值、车载定位***进行初始化处理得到的滤波参数及自适应卡尔曼滤波模型对捷联惯导解算结果进行修正。
9.根据权利要求1-8任一项所述的车辆定位方法，其特征在于，车载定位***获取的GPS信号是由多个卫星发送的；
相应的，判断车载定位***获取的GPS信号状态是否有效，包括：
若在接收到的GPS信号中，GPS信号的个数大于或等于个数阈值且有效GPS信号的个数大于信号阈值时，则GPS信号状态有效；
若在接收到的GPS信号中，GPS信号的个数小于个数阈值或有效GPS信号的个数小于或等于信号阈值时，则GPS信号状态无效。
10.一种车辆定位组件，其特征在于，包括：车载定位***以及车辆定位控制器；
其中，车载定位***包括GPS接收机、捷联惯导定位模块，电子地图模块、滤波模块；
车辆定位控制器用于采用权利要求1-9任一项的方法，控制述车载定位***进行车辆定位。
11.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器和存储器；
存储器存储计算机执行指令；
至少一个处理器执行存储器存储的计算机执行指令，使得至少一个处理器执行如权利要求1-9任一项的方法。
12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当处理器执行计算机执行指令时，实现如权利要求1-9任一项的方法。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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