CN113758482B - 车辆导航定位方法、装置、基站、***及可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车辆导航定位方法、装置、基站、***及可读存储介质，该方法包括：接收导航定位服务请求，并生成行驶规划路线信息；采集导航定位参数，根据导航定位参数计算获得无人车辆行驶中累积的定位误差值；当无人车辆行驶中累积的定位误差值达到定位误差阈值时，根据行驶规划路线信息查询最近的导航校正基站；与导航校正基站建立通信连接，通过导航校正基站获取导航校正参数，根据导航校正参数修正导航定位参数。通过计算导航定位过程中的累计误差值，并且通过导航校正基站修正导航定位参数，使得无人车辆在行驶过程中能够不断地进行误差修正，在进入工作区域时具有操作所要求的定位精度等级，从而适用于精确定位要求的应用场景。
Description
技术领域
本发明涉及车辆导航定位技术领域，尤其涉及一种车辆导航定位方法、装置、基站、***及可读存储介质。
背景技术
无人驾驶技术集人工智能、计算机视觉、组合导航、信息融合、自动控制和体系结构等众多高技术于一体，是计算机科学、自动化技术高度发展的产物；由于它在改善车辆驾驶性能、减轻驾驶人员劳动强度、降低交通事故发生率，以及在恶劣条件和极限条件下作业等方面具有普通车辆无可比拟的优点，因此成为当前热点技术研发领域。
其中，组合导航是无人驾驶技术的重要组成部分，车辆在无人干预情况下，由服务器端在规划车辆行进路线时，首先要确定车辆所在位置，即定位——相对某一个坐标系，确定车辆的位置和姿态。目前车辆定位方式一般包括：基于惯性导航、基于电子信号定位和环境特征匹配。
惯性导航技术是以陀螺仪和加速度计为敏感器件的导航参数解算技术，根据陀螺仪输出的角速度确定当前姿态，根据加速度计输出的加速度解算出车辆在当前姿态下的速度和位移。从而得到车辆的运行轨迹，并推算出当前坐标。
电子信号定位技术由接收器和定位标签组成，通过标签发射某种无线信号，如：卫星信号、蓝牙、RFID(Radio Frequency Identification，射频识别)、WIFI(Wireless-Fidelity，无线网)、UWB(Ultra Wideband，超宽带)等，通过计算信号从发送到被接收器接收的时间差，测定标签到接收器的距离。由于接收器位置已知，则可大致推算车辆当前位置。
环境特征匹配是指无人驾驶车辆获取和处理环境信息，主要用于状态感知，状态感知主要通过车载传感器对周边及本车环境信息进行采集和处理，包括交通状态感知和车身状态感知。交通状态感知功能的实现依赖于环境感知传感器及相应的感知技术。按照获取交通环境信息的途径，可将这些传感器分为两类：1)被动环境传感器，该类传感器自身不会发射信号，而是通过接收外部反射或辐射的信号获取环境信息，主要包括摄像头等视觉传感器和麦克风阵列等听觉传感器；2)主动环境传感器，该类传感器主动向外部环境发射信号进行环境感知，主要指激光雷达、毫米波雷达和超声波雷达。车身状态感知功能的实现主要基于GPS(Global Position System，全球定位***)、BDS(BeiDou NavigationSatellite System，北斗卫星导航***)、INS(Inertial Navigation System，惯性导航***)等设备，旨在获取车辆的行驶速度、姿态方位等信息，为无人驾驶车辆的定位和导航提供有效数据。
目前车辆定位方式中，电子信号定位的定位精度不高，当前电子信号定位产品定位误差普遍大于10cm(0.1m)，另外容易受到环境影响，距离和障碍物会造成信号衰减，复杂环境下的电磁干扰会造成***误差，通信延迟等问题也会影响精度。而广泛采用的惯性导航定位方式由于传感器精度不足和环境噪声影响，在一定时间后会累积大量误差，造成定位不准确，即便是采用了滤波算法，也只能改善噪声问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种车辆导航定位方法、装置、基站、***及可读存储介质，以解决现有车辆导航定位方式的定位精度低，不适用于需要车辆达到精确位置进行操作的应用场景。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
根据本发明的第一个方面，提供的一种车辆导航定位方法，应用于服务器端，该方法包括：
与车辆的无人驾驶***建立通信连接，向无人车辆发送行驶规划路线信息；
接收所述无人驾驶***上报的导航定位参数，根据所述导航定位参数计算获得无人车辆行驶中累积的定位误差值；
当所述定位误差值达到定位误差阈值时，向所述无人车辆发出导航校正执行指令。
根据本发明的第二个方面，提供的一种车辆导航定位方法，应用于无人车辆，该方法包括：
接收服务器下发的行驶规划路线信息，并向所述服务器上报导航定位参数；
当所述无人车辆行驶中累积的定位误差值达到定位误差阈值时，接收所述服务器下发的导航校正执行指令；
根据所述导航校正执行指令与导航校正基站建立通信连接，通过所述导航校正基站获取导航校正参数并上报所述服务器。
根据本发明的第三个方面，提供的一种车辆导航定位方法，应用于无人车辆，该方法包括：
接收导航定位服务请求，并生成行驶规划路线信息；
采集导航定位参数，根据所述导航定位参数计算获得无人车辆行驶中累积的定位误差值；
当所述无人车辆行驶中累积的定位误差值达到定位误差阈值时，根据所述行驶规划路线信息查询最近的导航校正基站；
与导航校正基站建立通信连接，通过所述导航校正基站获取导航校正参数，根据所述导航校正参数修正所述导航定位参数。
根据本发明的第四个方面，提供的一种车辆导航定位方法，应用于导航校正基站，该方法包括：
接收无人车辆的连接请求并生成所述无人车辆的导航校正参数，将所述导航校正参数传输到所述无人车辆；
或者，接收无人车辆的连接请求并生成所述无人车辆的导航校正参数，将所述导航校正参数传输到所述无人车辆和服务器。
根据本发明的第五个方面，提供的一种导航校正装置，所述导航校正装置安装在无人车辆上，该装置包括：
通信模组，用于与导航校正基站建立通信连接；
光学模组，用于反向寻找所述导航校正基站上的信标，确定所述导航校正基站的方位；
云台模组，用于安装所述光学模组，并通过所述云台模组的旋转角度计算所述无人车辆的航向角。
根据本发明的第六个方面，提供的一种导航校正基站，至少一所述导航校正基站安装在无人车辆的行驶区域，该导航校正基站包括：
通信模组，用于与所述无人车辆建立通信连接；
光学测距模组，用于寻找所述无人车辆上的信标并测量所述导航校正基站与所述信标之间的距离；
云台模组，用于安装所述光学测距模组，并获取所述云台模组的旋转角度。
根据本发明的第七个方面，提供的一种车辆导航定位***，所述***包括：
惯性导航定位模组，所述惯性导航定位模组集成在无人驾驶***，用于实时获取无人车辆的导航定位参数；
导航校正基站，至少一导航校正基站设置在所述无人车辆的行驶区域，用于对所述无人车辆实时位置进行测量并获取导航校正参数。
导航校正装置，安装在每一所述无人车辆，用于与所述导航校正基站建立通信连接，并与所述导航校正基站配合获取所述导航校正参数。
根据本发明的第八个方面，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有车辆导航定位程序，所述车辆导航定位程序被处理器执行时，实现上述应用于服务器端的车辆导航定位方法的步骤；和/或实现上述应用于无人车辆的车辆导航定位方法的步骤；用于导航校正基站的车辆导航定位方法的步骤。
本发明实施例提供的车辆导航定位方法、装置、基站、***及可读存储介质，通过在无人车辆的行驶区域设置导航校正基站，无人车辆通过惯性导航方式和/或电子信号定位方式根据电子地图的行驶规划路线进行行驶，通过计算导航定位过程中的累计误差值，并且通过导航校正基站消除该累计误差值并修正导航定位参数，导航校正基站可以通过高精度的光学测距方式、图像识别等环境感知传感器或者采用机械承插定位等方式使得无人车辆获得一个准确的坐标参数，使得无人车辆在行驶过程中能够不断地进行误差修正，在进入工作区域时具有操作所要求的定位精度等级，从而适用于精确定位要求的应用场景。
附图说明
图1为本发明实施例1的应用于服务器端的车辆导航定位方法的流程图。
图2为本发明实施例2的第一种应用于无人车辆的车辆导航定位方法的流程图。
图3为本发明实施例2的第二种应用于无人车辆的车辆导航定位方法的流程图。
图4为本发明实施例3的导航校正装置的模块结构图。
图5为本发明实施例4的导航校正基站的模块结构图。
图6为本发明实施例5的车辆导航定位***的模块结构图。
图7为本发明实施例涉及的一种无人车辆三维结构图。
图8为本发明实施例涉及的一种导航校正基站三维结构图。
图9为本发明实施例涉及的一种导航校正装置三维结构图。
图10为本发明实施例涉及的一种车辆导航定位***原理状态示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图10所示，车辆导航定位***可以包括无人车辆100、服务器端200、通信基站300以及通信定位卫星400等等。无人车辆100集成了无人驾驶***，无人驾驶***包括感知(Perception)，规划(Planning)和控制(Control)，实际上是一个分层的结构，感知规划和控制工作在不同的层当时相互作用。感知是指无人驾驶***从环境中收集信息并从中提取相关知识的能力。其中，环境感知(Environmental Perception)特指对于环境的场景理解能力，例如障碍物的位置，道路标志/标记的检测，行人车辆的检测等数据的语义分类。规划是无人车为了某一目标而作出一些有目的性的决策的过程，对于无人驾驶车辆而言，这个目标通常是指从出发地到达目的地，同时避免障碍物，并且不断优化驾驶轨迹和行为以保证乘客的安全舒适。规划层通常又被细分为任务规划(Mission Planning)，行为规划(Behavioral Planning)和动作规划(Motion Planning)三层。最后，控制则是无人车精准地执行规划好的动作的能力，这些动作来源于更高的层。无人车辆100基于无人驾驶***实现无人自动化驾驶，一般来说，定位(Localization)也是感知的一部分，定位是无人车确定其相对于环境的位置的能力。前述我们已经知道现有无人车辆定位方式一般包括：基于惯性导航、基于电子信号定位和环境特征匹配；通常情况下会将惯性导航与GPS等卫星定位方式相互结合，采用多传感器、融合多种方式来实现无人车辆的可靠导航定位，因此，无人车辆100、通信基站300、通信定位卫星400之间形成通信网络，另外，在一些情况下，需要服务器200对无人驾驶***进行数据管理、数据处理能力支持、后台交通监管等等，因此，在通信网络内还集成设置有服务器200作为后端控制平台。服务器200与无人车辆100、通信基站300、通信定位卫星400共同形成无人导航定位***；另外，在通信网络中还可以设置终端500，终端500通过通信基站300与服务器200之间建立通信交互，终端500也可以直接与无人车辆100的无人驾驶***进行通信交互。
基于上述车辆导航定位***，提出以下具体实施方式。
实施例1
如图1所示，本发明实施例提供的一种车辆导航定位方法，应用于服务器端，该方法包括：
S101、与车辆的无人驾驶***建立通信连接，向无人车辆发送行驶规划路线信息；
无人车辆需要集成无人驾驶***才能够实现无人自动在预设规划路线的行驶，无人驾驶***包含了多个传感器，包括长距雷达、激光雷达、短距雷达、车载摄像头、超声波、GPS、陀螺仪等。每个传感器在运行时都不断产生数据，而且***对每个传感器产生的数据都有很强的实时处理要求。比如摄像头需要达到60FPS的帧率，意味着留给每帧的处理时间只有16毫秒。但当数据量增大了之后，分配***资源便成了一个难题。例如，当大量的激光雷达点云数据进入***，占满CPU资源，就很可能令摄像头的数据不能得到及时的处理，导致无人驾驶***错过交通灯的识别，造成严重后果。因此，合理地选择计算平台完成实时的大规模传感数据处理，进行实时的驾驶预警与决策，对无人驾驶的安全性、可靠性、持续性至关重要。在提供高性能的数据处理支持的同时，计算平台还需要兼顾功耗、散热、硬件体积等问题，这对于持续的安全行驶同样重要。因此，在现有无人车计算平台中，各种硬件模块都有相关集成解决方案。不同的计算单元通过Switch或PCIe Switch相连，进行数据交换，完成协同运算。无人驾驶中除了需要对智能驾驶相关的传感器数据进行计算与决策，还需要传统汽车中各个机械部件进行配合控制，完成驾驶操作的执行与转换。这就需要控制平台：ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)与通信总线的协助；ECU从用途上讲是汽车专用微机控制器，它使用一套以精确计算和大量实验数据为基础的固定程序，不断地比较和计算各个机械部件传感器的数据，然后发出指令，完成机械控制。通信总线如CAN、USB3.0、LIN等则是在这个过程中实现汽车数据共享以及指令的有效传达。
无人驾驶***具有强大的传感器感知能力以及相应地数据处理能力；通常情况下无人驾驶***集成的计算平台能够针对用户的行驶计划进行行驶规划，并生成行驶规划路线信息。当为了节约无人驾驶***的冗余，降低无人驾驶***的硬件成本时，可以通过服务器与无人驾驶***建立联系，然后接收无人驾驶***上报的无人车辆的导航定位服务请求；获取通过终端等设备上报的无人车辆的导航定位服务请求；在服务器端进行行驶规划，并生成行驶规划路线信息，然后下发到无人驾驶***。
S102、接收所述无人驾驶***上报的导航定位参数，根据所述导航定位参数计算获得无人车辆行驶中累积的定位误差值；
无人驾驶***通过惯性导航、电子信号定位和环境特征匹配等多种传感器融合、多种导航方式融合实时获取无人车辆的导航定位参数；由于导航方式以及传感器本身的噪声会形成一定的定位误差，随着时间的推移，误差不断地积累，使得定位误差值越来越大。无人车辆实时将导航定位参数上报到服务器，服务器根据导航定位参数进行计算获取导航定位过程中的定位误差值。
S103、当所述定位误差值达到定位误差阈值时，向所述无人车辆发出导航校正执行指令。
前述我们知道定位误差值越来越大后，无人车辆的行驶路线不可避免地存在一定的偏差，而一些应用场景中，需要无人车能够到达指定位置进行操作，这种需求对工作区域精度要求极高，由于定位误差过大而无法实现；此时，在满足定位精度要求的情况下，预设一定位误差阈值，服务器实时比较累积的定位误差值与定位误差阈值，当达到定位误差阈值时，服务器向无人车辆发出导航校正执行指令；根据预设的导航校正方式，对无人车辆的导航定位参数进行校正，以消除定位误差值。
具体的，无人车辆的行驶区域内设置若干导航校正基站，这些导航校正基站具有固定的坐标信息，将导航校正基站的坐标信息标记在行驶区域对应的电子地图上，将该电子地图同步到无人驾驶***和服务器，当向所述无人车辆发出导航校正执行指令的步骤之前，服务器根据所述行驶规划路线信息查询距离所述无人车辆当前位置最近的导航校正基站。导航校正基站可以通过物理承插方式、视觉定位以及光学测距等方式，使得无人车辆能够获取一个相对于导航校正基站的坐标信息，精度更高的相对位置信息，这一信息作为导航校正参数，无人驾驶***根据导航校正参数可以修正当前的导航定位参数，从而消除定位误差值。
另外，服务器也可以与导航校正基站建立通信连接，服务器接收所述导航校正基站上报的所述无人车辆的导航校正参数，根据所述导航校正参数修正所述导航定位参数。根据修正后的所述导航定位参数重新计算获得无人车辆行驶中累积的定位误差值。通过固定导航校正基站提供的外部导航校正参数作为参考，无人车辆可校正噪声积累产生的误差，在保证最低精度需求的前提下，实现最高毫米级的定位精度。
实施例2
如图2所示，本发明实施例提供的一种车辆导航定位方法，应用于无人车辆，该方法包括：
S201、接收服务器下发的行驶规划路线信息，并向所述服务器上报导航定位参数；
为了节约无人驾驶***的冗余，降低无人驾驶***的硬件成本时，导航定位***包括服务器、无人车辆还有导航校正基站，在服务器端进行行驶规划，并生成行驶规划路线信息和定位误差值的监控计算，然后下发到无人驾驶***。具体的，无人驾驶***接收到服务器下方的行驶规划路线信息，无人车辆根据行驶规划路线信息进行行驶，无人驾驶***的导航***件实时获取导航定位参数并上报服务器。
S202、当所述无人车辆行驶中累积的定位误差值达到定位误差阈值时，接收所述服务器下发的导航校正执行指令；
服务器根据导航定位参数进行计算获取导航定位过程中的定位误差值，当定位误差值达到定位误差阈值时，服务器向无人车辆下发导航校正执行指令。
S203、根据所述导航校正执行指令与导航校正基站建立通信连接，通过所述导航校正基站获取导航校正参数并上报所述服务器。
服务器根据行驶规划路线信息查询距离所述无人车辆当前位置最近的导航校正基站，导航校正基站的坐标信息集成在导航校正执行指令，根据导航校正执行指令与导航校正基站建立通信连接；或者无人驾驶***通过无线通信的广播等方式搜寻导航校正基站的通信信号，从而寻求与导航校正基站进行通信信号交互连接。导航校正基站可以通过物理承插方式、视觉定位以及光学测距等方式，使得无人车辆能够获取一个相对于导航校正基站的坐标信息，精度更高的相对位置信息，这一信息作为导航校正参数，无人驾驶***根据导航校正参数可以修正当前的导航定位参数，从而消除定位误差值。
实施例3
如图3所示，本发明实施例提供的一种车辆导航定位方法，应用于无人车辆，该方法包括：
S301、接收导航定位服务请求，并生成行驶规划路线信息；
当无人车辆的无人驾驶***具有足够的***资源和计算能力时，将带有导航校正基站的坐标信息等的电子地图直接存储到无人驾驶***，在无人驾驶***的输入端或者通过终端与无人驾驶***建立通信连接，通过输入端或者终端界面向无人车辆输入导航定位服务请求，也就是输入用户的行驶目的地，无人驾驶***根据导航定位服务请求生产行驶规划信息。
S302、采集导航定位参数，根据所述导航定位参数计算获得无人车辆行驶中累积的定位误差值；
无人驾驶***通过惯性导航、电子信号定位和环境特征匹配等多种传感器融合、多种导航方式融合实时获取无人车辆的导航定位参数；无人驾驶***根据导航定位参数进行计算获取导航定位过程中的定位误差值。
S303、当所述无人车辆行驶中累积的定位误差值达到定位误差阈值时，根据所述行驶规划路线信息查询最近的导航校正基站；
无人驾驶***根据电子地图结合行驶路线信息，或者通过无线通信的广播等方式搜寻导航校正基站的通信信号，从而寻求与导航校正基站进行通信信号交互连接。
S304、与导航校正基站建立通信连接，通过所述导航校正基站获取导航校正参数，根据所述导航校正参数修正所述导航定位参数。
导航校正基站可以通过物理承插方式、视觉定位以及光学测距等方式，使得无人车辆能够获取一个相对于导航校正基站的坐标信息，精度更高的相对位置信息，这一信息作为导航校正参数，无人驾驶***根据导航校正参数可以修正当前的导航定位参数，从而消除定位误差值。
实施例4
本发明实施例还提供的一种车辆导航定位方法，应用于导航校正基站，该方法包括：
接收无人车辆的连接请求并生成所述无人车辆的导航校正参数，将所述导航校正参数传输到所述无人车辆；或者，接收无人车辆的连接请求并生成所述无人车辆的导航校正参数，将所述导航校正参数传输到所述无人车辆和服务器。
导航校正基站的形式多种多样，例如采用设置在行驶区域内分布的固定定位承插座，类似与室内扫地机器人自动充电方式，在行驶区域内通过立柱、地面等方式设置一定位承插座，对应在无人车辆上设置定位插接件，承插座可以采用具有较大开口的锥形结构，这样即使无人车辆在具有较大的定位误差值，也能够使得定位插接件顺利地语定位承插座结合，从而使得无人车辆在导航校正基站具有精确的导航定位参数，从而实现导航校正目的。另外，又如采用定位承插座、定位插接件与视觉定位识别***相互结合，通过视觉定位识别***在靠近导航校正基站时，纠正无人车辆的实时导航定位参数，使得定位承插座与定位插接件能够实现相互结合，达到导航校正目的。又如导航校正基站采用光学测距等方式，得到无人车辆相对于导航校正基站之间精确的导航校正参数，根据导航校正参数修正无人车辆的导航定位参数。
当车辆导航定位***包括无人车辆、导航定位基站时，导航定位基站与无人车辆的无人驾驶***建立通信连接，与无人驾驶***之间进行导航定位参数的修正。
当车辆导航定位***包括无人车辆、服务器、导航定位基站时，导航定位基站可以与无人车辆的无人驾驶***和服务器其中至少一个连接通信连接，导航定位基站将导航校正参数上报给无人驾驶***和服务器其中至少一个，服务器根据导航校正参数对导航定位参数进行修正或者无人驾驶***根据导航校正参数对导航定位参数进行修正。
实施例5
如图4所示，本发明实施例提供的一种导航校正装置10，所述导航校正装置10安装在无人车辆上，该装置10包括：
通信模组11，用于与导航校正基站建立通信连接；
光学模组12，用于反向寻找所述导航校正基站上的信标，确定所述导航校正基站的方位；
云台模组13，用于安装所述光学模组，并通过所述云台模组的旋转角度计算所述无人车辆的航向角。
具体的，如图7、9所示，导航校正装置10安装在无人车辆100上，该装置包括云台安装机构101，光学摄像模组102以及设置在装置10上部的光学信标103。导航校正装置10上的光学摄像模组102不含有测距模组，当无人车辆与导航校正基站建立通信连接后，光学摄像模组102上的摄像头会反向寻找导航校正基站上的信标，用以确定导航校正基站方位。云台安装机构101返回的角度可用于计算无人车辆当前的航向角；航向角与导航校正基站返回的坐标一起组成无人车辆的最终坐标(极轴座标、航向角)。
实施例6
如图5所示，本发明实施例提供的一种导航校正基站20，至少一所述导航校正基站20安装在无人车辆的行驶区域，该导航校正基站20包括：
通信模组21，用于与所述无人车辆建立通信连接；
光学测距模组22，用于寻找所述无人车辆上的信标并测量所述导航校正基站与所述信标之间的距离；
云台模组23，用于安装所述光学测距模组，并获取所述云台模组的旋转角度。
如图8所示，所述导航校正基站20包括基座201、在基座201上安装的基站二轴云台202，在二轴云台202上安装有由摄像头203和测量模块204组成的光学测距模组22，摄像头203可以自动追踪指定的信标(高亮度LED色块)；在基站的顶部设置有基站信标205，在基座201内设置有电源器件、控制电路板等器件。通信模组21，用于和无人车辆进行一对一或一对多的通信，无人车辆实时发送其基于惯性导航的定位坐标，而在高精度定位时，导航校正基站20将测距定位结果返回无人车辆的无人驾驶***，校正无人车辆坐标。光学测距模组21安置在一个二轴云台上，由测量模块204进行测距，摄像头203去寻找无人车辆上的标记。摄像头203基于车辆返回坐标去寻找锁定车辆标记，测量模块204测量导航校正基站20到车辆距离，云台电机返回当前旋转角；这样就构成了无人车辆相对于导航校正基站的极坐标参数，进而可推算出当前无人车辆极轴坐标。
实施例7
如图6所示，本发明实施例提供了一种车辆导航定位***，所述***包括：
惯性导航定位模组30，所述惯性导航定位模组30集成在无人驾驶***，用于实时获取无人车辆100的导航定位参数；
导航校正基站20，至少一导航校正基站20设置在所述无人车辆100的行驶区域，用于对所述无人车辆100实时位置进行测量并获取导航校正参数。
导航校正装置10，安装在每一所述无人车辆100，用于与所述导航校正基站20建立通信连接，并与所述导航校正基站20配合获取所述导航校正参数。
本发明实施例采用了惯性导航方式，惯性导航中采用的是三维极坐标位置，需采集车轮转速，三轴角速度，根据车辆运动学模型，计算出车辆当前的线速度和角速度；无需从外部获取信息，只需自身信息即可实现定位。该特点可极大的减小***部署的难度和成本；不足的是，随着误差累积，定位精度难以保证。针对此缺点，本发明实施采用了粗定位、精定位相结合的方式进行定位；在一定距离内，直接采用惯性导航方案作为粗定位，而当误差产生累计时，采用导航校正基站的定位校正作为精定位，消除误差，从而保证精度。
本发明实施例采用单目光学测距，在已知位置部署附有测距功能的静态导航校正基站，通过光学测距模块捕获无人车辆时的距离和角度关系，测得无人车辆的精确坐标。光学测距精度远远高于电子信号测距技术，可以保证对高精度的需求。
导航校正基站20是可快速部署的固定式基站，用于对无人车辆100进行精确定位；无人车辆100为带有惯性导航定位模组30的可移动设备，可通过计算设备的位移从而实现粗定位。通过无人车辆内置的惯性导航***进行粗定位，时刻获取当前的大致位置信息，需要高精度时再由位置已知的固定导航校正基站去寻找无人车辆，测得无人车辆与导航校正基站之间的相对位置，通过外部反馈校正无人车辆自身坐标从而保证定位误差在一定限度内且在指定区域满足高精度的定位需求。
无人车辆100的无人驾驶***预先获取所处环境的CAD地图，基本电子地图生成XY二维笛卡尔坐标系；先将导航校正基站置于行驶区域预设的位置，调平角度使光学测距模块处于铅直方向以减小由倾斜造成的测距误差，并在导航校正基站20附近寻找两个坐标已知的点，分别放置两个光学信标，利用三角定位方法确定导航校正基站20的坐标，完成导航校正基站20部署。
无人车辆100启动后先由导航校正基站20进行测距定位，精准获取无人车辆100当前位置；无人车辆100应用惯性导航定位模组30实时记录自己的导航定位参数，包括三轴加速度、三轴角速度、当前姿态角，并根据这些参数计算已行走的路径，得到无人车辆100的实时粗定位。当无人车辆100行进较长距离后，应停止行进由导航校正基站20再次精定位，校正当前坐标。当无人车辆100抵达高精度目标点后，进行精定位，校正后若距目标距离小于一定阈值，则由惯性导航定位模组30完成最后一段距离；若大于阈值，重复上述校正过程；可以理解为，当无人车辆100的运行距离低于这个阈值时，惯性导航产生的误差可忽略不计。
如图10所示，在行驶区域部署多个导航定位基站20，无人车辆100在该行驶区域内运行，无人车辆100上安装有导航校正装置10，无人车辆100在无人驾驶***控制下，通过惯性导航方式或者多种传感器，多种导航方式相互结合，在行驶区域进行实时导航运行，用户可以通过终端500与无人驾驶***、服务器200等进行通信连接，终端500可以以各种形式来实施。例如，本发明中描述的终端500可以包括诸如机顶盒、移动终端、智能电话、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA(Personal Digital Assistant，个人数字助理)、PAD(平板电脑)、PMP(便携式多媒体播放器)、导航装置等等的终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端。然而，本领域技术人员将理解的是，除了特别用于移动目的的元件之外，根据本发明的实施方式的构造也能够应用于固定类型的终端。
实施例8
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有车辆导航定位程序，所述车辆导航定位程序被处理器执行时，实现上述应用于服务器端的车辆导航定位方法的步骤；和/或实现上述应用于无人车辆的车辆导航定位方法的步骤；用于导航校正基站的车辆导航定位方法的步骤。
工业实用性
本发明实施例提供的车辆导航定位方法、装置、基站、***及可读存储介质，通过在无人车辆的行驶区域设置导航校正基站，无人车辆通过惯性导航方式和/或电子信号定位方式根据电子地图的行驶规划路线进行行驶，通过计算导航定位过程中的累计误差值，并且通过导航校正基站消除该累计误差值并修正导航定位参数，导航校正基站可以通过高精度的光学测距方式、图像识别等环境感知传感器或者采用机械承插定位等方式使得无人车辆获得一个准确的坐标参数，使得无人车辆在行驶过程中能够不断地进行误差修正，在进入工作区域时具有操作所要求的定位精度等级，从而适用于精确定位要求的应用场景。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件来实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个计算机可读存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的车辆导航定位方法。
以上参照附图说明了本发明的优选实施例，并非因此局限本发明的权利范围。本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本发明的权利范围之内。
Claims (10)
1.一种车辆导航定位方法，应用于服务器端，其特征在于，所述方法包括：
与车辆的无人驾驶***建立通信连接，向无人车辆发送行驶规划路线信息；
接收所述无人驾驶***上报的导航定位参数，根据所述导航定位参数计算获得无人车辆行驶中累积的定位误差值；
当所述定位误差值达到定位误差阈值时，向所述无人车辆发出导航校正执行指令；
将导航校正基站的固定坐标信息标记在行驶区域对应的电子地图上，将所述电子地图同步到无人驾驶***和服务器，当向所述无人车辆发出导航校正执行指令的步骤之前，所述服务器根据所述行驶规划路线信息查询距离所述无人车辆当前位置最近的导航校正基站。
2.根据权利要求1所述的车辆导航定位方法，其特征在于，所述向所述无人车辆发出导航校正执行指令的步骤之后，所述方法还包括：
接收所述导航校正基站上报的所述无人车辆的导航校正参数，根据所述导航校正参数修正所述导航定位参数。
3.根据权利要求2所述的车辆导航定位方法，其特征在于，所述根据所述导航校正参数修正所述导航定位参数的步骤之后，所述方法还包括：
根据修正后的所述导航定位参数重新计算获得无人车辆行驶中累积的定位误差值。
4.一种车辆导航定位方法，应用于无人车辆，其特征在于，所述方法包括：
接收服务器下发的行驶规划路线信息，并向所述服务器上报导航定位参数；
当所述无人车辆行驶中累积的定位误差值达到定位误差阈值时，接收所述服务器下发的导航校正执行指令；
根据所述导航校正执行指令与导航校正基站建立通信连接，通过所述导航校正基站获取导航校正参数并上报所述服务器；
与所述导航校正基站通过包括物理承插方式、视觉定位以及光学测距的其中一种方式使得所述无人车辆获取一个相对于所述导航校正基站的坐标信息为所述导航校正参数，所述无人车辆根据所述导航校正参数修正当前的所述导航定位参数。
5.一种车辆导航定位方法，应用于无人车辆，其特征在于，所述方法包括：
接收导航定位服务请求，并生成行驶规划路线信息；
采集导航定位参数，根据所述导航定位参数计算获得无人车辆行驶中累积的定位误差值；
当所述无人车辆行驶中累积的定位误差值达到定位误差阈值时，根据所述行驶规划路线信息查询最近的导航校正基站；
与导航校正基站建立通信连接，通过所述导航校正基站获取导航校正参数，根据所述导航校正参数修正所述导航定位参数；
与所述导航校正基站通过包括物理承插方式、视觉定位以及光学测距的其中一种方式使得所述无人车辆获取一个相对于所述导航校正基站的坐标信息为所述导航校正参数，所述无人车辆根据所述导航校正参数修正当前的所述导航定位参数。
6.一种车辆导航定位方法，应用于导航校正基站，其特征在于，所述方法包括：
接收无人车辆的连接请求并生成所述无人车辆的导航校正参数，将所述导航校正参数传输到所述无人车辆；
或者，接收无人车辆的连接请求并生成所述无人车辆的导航校正参数，将所述导航校正参数传输到所述无人车辆和服务器；
通过包括物理承插方式、视觉定位以及光学测距的其中一种方式使得所述无人车辆获取一个相对于所述导航校正基站的坐标信息为所述导航校正参数。
7.一种导航校正装置，所述导航校正装置安装在无人车辆上，其特征在于，所述装置包括：
通信模组，用于与导航校正基站建立通信连接；
光学模组，用于反向寻找所述导航校正基站上的信标，确定所述导航校正基站的方位；
云台模组，用于安装所述光学模组，并通过所述云台模组的旋转角度计算所述无人车辆的航向角；
所述导航校正装置由云台安装机构、光学摄像模组以及设置在装置上部的光学信标组成；当无人车辆与导航校正基站建立通信连接后，所述光学摄像模组上的摄像头会反向寻找导航校正基站上的信标，用以确定导航校正基站方位；所述云台安装机构返回的角度可用于计算无人车辆当前的航向角；航向角与导航校正基站返回的坐标一起组成所述无人车辆的最终坐标。
8.一种导航校正基站，至少一所述导航校正基站安装在无人车辆的行驶区域，其特征在于，所述导航校正基站包括：
通信模组，用于与所述无人车辆建立通信连接；
光学测距模组，用于寻找所述无人车辆上的信标并测量所述导航校正基站与所述信标之间的距离；
云台模组，用于安装所述光学测距模组，并获取所述云台模组的旋转角度；
所述导航校正基站具体包括基座、在基座上安装的基站二轴云台，在二轴云台上安装有由摄像头和测量模块组成的所述光学测距模组，所述摄像头用于自动追踪指定的信标；在导航校正基站的顶部设置有基站信标。
9.一种车辆导航定位***，其特征在于，所述***包括：
惯性导航定位模组，所述惯性导航定位模组集成在无人驾驶***，用于实时获取无人车辆的导航定位参数；
导航校正基站，至少一导航校正基站设置在所述无人车辆的行驶区域，用于对所述无人车辆实时位置进行测量并获取导航校正参数；
导航校正装置，安装在每一所述无人车辆，用于与所述导航校正基站建立通信连接，并与所述导航校正基站配合获取所述导航校正参数；
所述导航校正装置与所述导航校正基站通过包括物理承插方式、视觉定位以及光学测距的其中一种方式使得所述无人车辆获取一个相对于所述导航校正基站的坐标信息为所述导航校正参数，所述无人车辆根据所述导航校正参数修正当前的所述导航定位参数。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有车辆导航定位程序，所述车辆导航定位程序被处理器执行时，实现如权利要求1-3任意一项所述应用于服务器端的车辆导航定位方法的步骤；和/或实现如权利要求4、5任意一项所述应用于无人车辆的车辆导航定位方法的步骤；如权利要求6所述用于导航校正基站的车辆导航定位方法的步骤。
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