[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

说明书

本发明公开了一种基于车道线里程匹配的隧道内车辆定位方法。首先读入高精度车道线信息，在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，之后根据车轮测速仪开始累积车辆里程，并利用激光雷达获得车辆距离隧道墙壁的距离，间接得到车辆距车道线的距离，再通过车辆总里程匹配车道线对应点，完成车辆的隧道内定位。应用本发明的测量方法在10km的隧道内车辆定位的绝对平面精度为1‑3m。

技术领域

本发明涉及车辆在隧道内的定位方法，尤其涉及一种基于车道线里程匹配的隧道内车辆定位方法。

背景技术

隧道内定位技术是现代定位技术中的难点，近年来人们对隧道内定位的需求与日俱增，隧道建设环境恶劣、情况复杂，隧道内的定位与导航对于实现安全生产和管理有重要意义，因此隧道单位成为了亟待解决的关键问题。

目前有多种针对隧道内定位的解决方案，在过去的几年里研究人员提出了多种隧道内定位的方案，如2016年王明东等人提出的基于UWB技术的隧道无线定位方法；王海英等人提出的基于ZigBee的隧道内定位方法；2018年梁壮等人提出了基于RSSI的隧道内定位方案，该类方案都需要在被定位设备上和隧道内安装硬件设备，并且在高速运行时还会有较大的误差，同时基站等硬件设备布置的成本较高，而在长距离的隧道中设置的话成本会很高。

另外还有一种方案就是基于卫星定位系统，该类方案中也有基于伪卫星的定位方式，该类方案依旧是通过设置地面基站，面对长距离隧道仍有成本较高的缺陷，但是另一类方案是通过惯导完成隧道内卫星信号缺失环境下的定位，该方案在短时间的卫星信号缺失的情况下，具有较高精度，并且成本也较低，不过在长距离的隧道环境下定位结果误差较大，无法实现较高精度的隧道内定位。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种基于车道线里程匹配的隧道内车辆定位方法。利用车轮测速仪和激光雷达获取车辆在隧道内的里程信息，并与高精度车道线进行匹配，完成长距离隧道环境下的精确定位。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于车道线里程匹配的隧道内车辆定位方法，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一般为高精度的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)；