[发明专利]一种路网环境下的车辆地磁匹配定位方法及系统

说明书

本发明提供一种路网环境下的车辆地磁匹配定位方法，在车辆即将经过路口时，能够识别初始行驶道路的直行路段、左转路段、右转路段以及掉头路段，并通过最大相关系数法，在车辆通过路口后，识别车辆的当前行驶路段为初始行驶路段的直行路段、左转路段、右转路段还是掉头路段，得到车辆的当前匹配位置，实现车辆从初始行驶路段到当前行驶路段定位的转换；然后将行驶位置推算值与当前匹配位置进行融合滤波处理，实现地磁匹配/航位推算系统的性能优势互补，定位结果连续、可靠，能够满足车辆长距离、复杂路网环境的自主定位。

技术领域

本发明属于车辆自主定位技术领域，尤其涉及一种路网环境下的车辆地磁匹配定位方法及系统。

背景技术

在车辆定位的主要解决方案中，惯性导航系统(Inertial Navigation System，INS)和航位推算系统(Dead Reckoning，DR)得到了广泛的应用，但二者本质为基于变化量积分的车辆轨迹推算，因此会由于惯性器件及里程计的测量误差而形成定位结果累积性偏移。全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)可以提供全天候、全时的全球定位，但其基于无线信号测距机理，在城市复杂路网环境中卫星信号容易受到遮挡、多径、无线电干扰等，无法提供连续可靠的定位结果。为了解决上述问题，一些新型的车辆定位导航技术发展起来，地图匹配定位、RFID路标定位、陆基无线电网络定位、地磁匹配定位等技术都取得了一系列的研究成果。其中，地磁匹配定位借助地球自身、地表建筑具备的磁场特征，通过特征匹配，实现车辆的准确定位。地磁匹配定位不需要大量基站与信源设备的铺设，具有成本低、无辐射、误差不随时间累积等众多优点，且具有较好的定位效果，是目前发展迅速的车辆定位技术。

随着城市道路网络建设的发展，研究基于路网拓扑的地磁匹配定位技术具有十分显著的意义。以地磁匹配定位系统作为车辆定位手段的特点是其定位误差不会随着时间的推移而发散，但也有弱点：一是车辆路网复杂，全局匹配计算实时性差且容易引入干扰路段；二是当车辆处于路口处，由于行驶方位的随机性，易出现错误匹配的问题，导致其不能提供连续的定位结果。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种路网环境下的车辆地磁匹配定位方法及系统，融合航位推算与地磁匹配，实现高效、可靠的路网环境车辆自主定位。

一种路网环境下的车辆地磁匹配定位方法，包括以下步骤：

S1：实时获取车辆行驶路线的地磁场数据、车辆行驶的里程、车辆行驶的航向以及车辆在路网环境中的行驶位置推算值；

S2：基于所述里程对所述地磁场数据进行等里程间隔采样，得到实测地磁序列；

S3：采用最小航迹差异法，基于所述行驶位置推算值在预设的路网地磁基准库中确定车辆的初始行驶路段；

S4：采用最大相关系数法，将所述实测地磁序列与所述初始行驶路段在所述路网地磁基准库中对应的基准地磁序列进行匹配解算，得到初始匹配位置，实现初始行驶路段下的车辆定位；

S5：当车辆行驶至路口时，获取所述初始行驶路段的后面可能行驶的路段，包括直行路段、左转路段、右转路段以及掉头路段；

S6：采用最大相关系数法，将实测地磁序列分别与初始行驶路段的直行路段、左转路段、右转路段以及掉头路段在所述路网地磁基准库中对应的基准地磁序列进行匹配解算，对应得到直行匹配位置、左转匹配位置、右转匹配位置以及掉头匹配位置；

S7：将直行匹配位置、左转匹配位置、右转匹配位置以及掉头匹配位置中对应的相关系数峰值最大者作为车辆当前时刻的最优匹配位置；

S8：重复步骤S6和S7，直到连续的5个以上最优匹配位置均属于同一路段，确定车辆通过路口后的当前行驶路段；