[发明专利]一种结合航位推算和多车道路网地图的车辆定位方法

说明书

本发明公开了一种基于航位推算和多车道路网地图的车辆定位方法。建立由路网节点、边和包含各车道中心位置的多车道路网地图，给定起点位置范围以及起始航向角范围；获得当前车辆相对于车辆行驶起点的位置和车辆行驶轨迹，并进行变道检测和道路锚点检测获得锚点，根据道路锚点的实时检测结果确定多车道路网地图的起点位置与起始航向角；对于后续的车辆行驶轨迹进行实时锚点检测，利用多位置联合滤波对锚点进行修正，并且将车辆行驶轨迹的其余位置投影到多车道路网地图上完成轨迹修正。本发明能有效地实现起点位姿确定，修正长距离航位推算方法产生的累积定位误差，在多车道宽道路环境下仍然有着良好的定位精度，计算代价小，实时性强。

技术领域

本发明涉及智能车辆的导航定位技术方法，特别是涉及了一种结合航位推算和多车道路网地图的车辆定位方法。

背景技术

无人驾驶是现在发展在科学技术前沿最活跃的领域之一，定位算法又是其中十分重要的一个模块，目前已经成为一个学术意义和应用价值兼得的研究热点。传统的车辆定位方法大多是利用GPS来实现的车辆定位，GPS定位的原理是利用卫星信号来获取自身位置，因此定位精度与接收到的有效的卫星信号有关，在一些特殊地形，例如“城市峡谷”、隧道等环境下无法取得较好的定位精度。轮式里程计可以提供车辆相对于起点位置的里程信息，进一步结合惯性测量单元(IMU)则可以获得当前位置的大致估计，但该方式定位精度不高，而且随着运动距离的增加定位会出现较大的偏移。视觉里程计是一种依靠一个或多个相机的图像来得到车辆位姿变化的方法，因为它的成本比激光雷达低得多，所以被较为广泛地应用。视觉里程计方法也存在累积误差的问题，一般采用BA与闭环优化来消除累计误差，但在一般的实际车辆行驶中极少出现闭环，因此实际效果较差。

近年来随着各类地图服务的不断普及，城市路网地图变得十分容易获得，可以利用路网地图作为定位的先验信息来约束车辆轨迹，帮助减小累计误差。目前采用路网地图辅助定位的方法在城市场景下会因为道路较宽导致定位精度的下降。本发明利用车道级的路网地图，利用联合粒子滤波来修正视觉里程计的累计误差，实现了车道级的精确车辆定位。

发明内容

为了解决背景技术中的技术问题，本发明的目的在于提供一种基于车辆轨迹和多车道路网地图的多位置联合滤波定位方法，用于解决GPS遮挡等复杂城市环境下的可靠车辆定位问题。

本发明利用惯导系统或者视觉里程计获得车辆的实时位置，形成车辆行驶轨迹，对运动轨迹按照锚点进行分段。利用多位置联合滤波将分段后的轨迹与包含车道信息的城市路网地图进行滤波，确定起点并修正每个锚点的位置，从而减小甚至消除航位推算方法产生的累积误差，使定位更加精确。

本发明采用的技术方案的步骤如下：

(1)建立由路网节点、边和包含各车道中心位置的多车道路网地图，给定车辆行驶起点在多车道路网地图中的起点位置范围以及起始航向角范围；

所述的起点位置范围是以车辆行驶起点为圆心的固定半径的一个圆形区域。所述的道路包含了至少一条车道。

(2)通过航位推算方法实时获得当前车辆相对于车辆行驶起点的位置和车辆行驶轨迹，并进行变道检测获得变道锚点，同时进行道路锚点检测获得道路锚点，道路锚点和变道锚点共同构成了锚点，将各锚点相连形成初步分段轨迹；根据道路锚点的实时检测结果确定多车道路网地图的起点位置与起始航向角；

初步分段轨迹是各个锚点依次相连得到的线段，这些线段用于多位置联合滤波，从而将轨迹上的锚点修正到地图上。相当于多位置联合滤波的一个输入(实际上这个输入也可以直接是锚点)。

(3)在确定起点位置与起始航向角后，对于后续的车辆行驶轨迹进行实时锚点检测，利用多位置联合滤波对锚点进行修正，并且将车辆行驶轨迹的其余位置投影到多车道路网地图上完成轨迹修正。

所述的车辆行驶轨迹的其余位置是指轨迹上除了起点和锚点位置以外的其他位置。