[发明专利]一种基于车路通信的隧道内车辆融合定位系统及方法

说明书

本发明请求保护一种基于车路通信的隧道内车辆融合定位系统及方法，系统由路侧单元与车载定位设备组成。路侧单元包括离线图像地图、图像匹配和路侧通信模块，车载定位设备包括图像预处理、车载通信、惯性导航和融合定位模块。预先在隧道中等间距地布置在该隧道内具有唯一性的图像标签，并采集含有标签的隧道图像，构造隧道的离线图像地图。车载定位设备利用图像传感器采集包含图像标签的车辆前方图像，进行预处理，并发送给路侧单元。路侧单元根据接收的图像与存储的隧道离线图像地图进行图像匹配定位，并将结果发送给车载定位设备。车载定位设备接收图像匹配定位结果，与惯性导航模块计算得到的位置数据进行融合，得到车辆在隧道内的准确定位。

技术领域

本发明属于计算机、通信与自动化技术领域，具体涉及一种隧道内车辆融合定位系统及方法。

背景技术

在智能车辆自动驾驶领域，定位技术是最基础、关键的技术之一。目前，常用于对行驶车辆进行定位的方法为GPS(Global Position System,全球卫星定位系统)卫星定位方法，但当车辆行驶在隧道时，GPS卫星定位系统在隧道内无法接收卫星信号，进而无法对行驶车辆进行正常定位。

中国专利申请：一种导航系统及其导航方法(申请号：CN201010539918.5)公开了一种应用于隧道中的车载导航方法，该方法根据采集的GPS信号来判断车辆是否进入隧道，当车辆进入隧道之后，通过加速度模块获取车辆的加速度，然后通过积分运算算出车辆的行驶距离，最终根据车辆的行驶距离和隧道起始位置来判断车辆在隧道中的位置。但该方法只使用了加速度模块一种传感器，由于该传感器存在漂移，累计误差会不断增大。

中国专利申请:隧道定位方法及装置(申请号：CN201510896068.7)公开了一种隧道定位装置及方法，该方法根据隧道环境测量值以及目标隧道环境测量值与目标隧道位置信息之间的对应关系进行定位。所述的环境参数包括亮度测量值和气压测量值。该方法仅仅是通过隧道亮度和气压进行定位，这种方法只能进行粗略定位且存在较大误差。

中国专利申请：一种基于超宽带的车辆隧道定位系统(申请号：CN201621482140.8)公开了一种基于超宽带脉冲信号的车辆隧道定位系统，该系统根据多个超宽带脉冲信号到达车载超宽带定位模块的时间并结合脉冲信号中携带的信号发送时间来确定多个超宽带标签与车载超宽带定位模块的距离，然后根据超宽带脉冲信号中携带的超宽带标签的位置确定车载超宽带定位模块的位置。该系统虽然能够实现在隧道中对车辆进行定位，但是误差较大且需要额外增加设备。

中国专利申请：一种基于模拟GNSS信号隧道定位系统(申请号：CN201721033346.7)公开了一种模拟GNSS信号隧道定位系统，该系统通过获取的星历数据和时间数据以及设定好的位置经纬度数据计算得出GNSS信号，通过使用这种模拟信号弥补了车辆在隧道中获取不到真实GNSS信号的缺陷。但该系统只是弥补了隧道中的GNSS信号空白，并没有对GNSS信号的定位精度进行改善。

中国专利申请：基于北斗和RFID技术的车辆隧道定位系统(申请号：CN201620465267.2)公开了基于北斗和RFID技术的车辆隧道定位系统，该系统在车辆未进入隧道时使用北斗卫星数据对车辆进行定位，当车辆进入隧道时通过RFID标签的信息确定车辆的位置。该系统能够在缺少卫星数据的隧道内对车辆进行定位，但是定位精度会受到RFID标签间距的影响，定位精度不够高。

本发明针对现有车辆在隧道中不能进行精确有效定位的问题，提出一种隧道内车辆融合定位系统及方法。在该系统中，通过将实时采集的图像与离线图像地图中的图像进行特征匹配从而计算图像采集点与离线图像地图数据点之间的相对位置，然后再根据图像采集点与离线图像地图数据点之间的相对位置和离线图像地图数据点的实际位置计算出图像采集点的位置，最后通过融合定位模块将图像匹配定位模块得出的位置信息和惯性导航模块得到的位置信息进行融合，从而获得更加精确有效的定位结果。

发明内容