[发明专利]一种基于车道线里程匹配的隧道内车辆定位方法

权利要求书

1.一种基于车道线里程匹配的隧道内车辆定位方法，其特征在于，具体方法如下：

(1)读入高精度车道线信息；

由于在隧道内激光雷达已实现固定靠隧道右侧的距离测量，根据车辆前进方向，因此仅需读入每个隧道中的最右侧车道线即可确定车辆的位置；

(2)进入隧道前，根据卫星定位的结果，按垂直方向匹配对应的车道线点，记为里程约束的起始点；

进入隧道前车辆的卫星定位结果为高精度的RTK结果，如果RTK未成功固定，则取浮点解，并且匹配最近点的原则为，距车道线距离小于某个阈值，且前进方向上后一个车道线点距离逐渐增大，表明前一个点已是最近点，其中该阈值的大小根据车道宽度确定；

(3)根据车轮测速仪，开始累积计算车辆里程；

在获取起始点之后，根据车轮测速仪，开始累积计算车辆里程，累积方式为逐次累加里程计的编码器脉冲计数，假设某一时刻里程计的脉冲数累积为n，则此时累积的总里程为

S＝n×l×(1+γ) (1)

式中，l表示车轮周长，先验值，单位m，γ表示车辆行进过程中的周长误差系数，其通过与GNSS RTK/INS联合解算实时估计而得；

(4)车辆进入隧道后通过激光雷达测量得到车辆距离右侧隧道壁的距离d^l：

在隧道中测量时采用16线激光雷达，而在测量时使用两个不同仰角的激光束进行测量，消除这两项因素带来的误差，其计算的原理根据激光雷达测距原理且如下式(2)；

其中l_θ表示仰角为θ的激光束测得的距离值，l_α为仰角为α的激光束测得的距离值；

当出现紧急停靠带时，激光雷达距离右侧墙壁距离会增大，所以激光雷达测得的隧道的宽度会突然增大，这时候就根据激光雷达测得的左右距离之和判断是否处于紧急停靠带附近，并根据激光雷达前一时刻测得的隧道宽度值db与车辆距离隧道左壁的距离dl，和下式得到激光雷达距右侧墙壁距离的修正值；

dr＝db-dl (3)

当出现大型车辆遮挡时，因为隧道宽度不会快速变窄，此时激光雷达测量的车辆与右侧墙壁距离会比真实值小，所以激光雷达测得的左右距离之和小于隧道宽度，根据下式求得车辆距离右侧墙壁的距离；

dr＝db-dl (4)

(5)进入隧道后，按照总里程S匹配车道线对应点，同时激光雷达通过横向测距获得距离右侧隧道壁的距离dr，从而获得车辆在隧道中的位置信息：

在隧道内，通过里程计计算得到的总里程S匹配车道对应点，并且假设车道线距隧道壁的距离保持不变，实际会有小的变化为Δd，则获得车辆实时距车道线的距离为

按总里程S匹配车道线对应点的方法为

式中，p1表示匹配到的前一个最近点点号，p2表示匹配到的后一个最近点点号；b表示车道线点间距，距离值固定为1m，p₀表示起始点点号；

根据距离划分原则，可得对应垂直点pv的坐标为

式中，β＝S-floor(S)，floor(·)表示向下取整，得到垂直点pv的坐标后，即可根据车辆距离车道线的横向距离及pv点的方位角信息获得车辆点v的坐标(x_v，y_v)，如式(8)所示

2.根据权利要求1所述的一种基于车道线里程匹配的隧道内车辆定位方法，其特征在于，步骤(1)所述读入高精度车道线信息，由于在隧道中激光雷达已实现固定靠隧道右侧的距离测量，根据车辆前进方向，因此仅需读入每个方向隧道中的最右侧车道线。

3.根据权利要求1所述的一种基于车道线里程匹配的隧道内车辆定位方法，其特征在于，步骤(2)所述，进入隧道前，需根据卫星定位的结果，即RTK结果，若RTK未成功固定则取浮点解，之后按垂直方向匹配对应的车道线点，记为里程约束的起始点，匹配最近点的原则为，距离车道线的距离小于10m，根据车道宽度定，且前进方向上后一个车道线点距离逐渐增大，表明前一个点已是最近点。

4.根据权利要求1所述的一种基于车道线里程匹配的隧道内车辆定位方法，其特征在于，步骤(3)所述方法根据车轮测速仪累积计算车辆里程，累积方式为逐次累加里程计的编码器脉冲计数。