[发明专利]用于在多个车辆中进行精确相对定位的方法和设备

说明书

技术领域

本发明总体上涉及用于确定多个车辆相对于主车辆的位置和速度的系统和方法，且更具体地涉及使用GPS信号来确定多个车辆相对于主车辆的位置和速度的系统和方法，其中，所述系统计算所述车辆之间的最佳基线。

背景技术

多个车辆的短基线精确相对定位具有很多民用应用。通过使用实时的相对GPS信号，车辆能够建立配备有GPS接收器和数据通信信道(例如，专用短程通信(DSRC)信道)的周围车辆(车辆至车辆目标地图)的相对位置和速度的分米以下水平的准确性。该协作安全系统能够以与雷达系统相同的方式提供位置和速度信息。

为了进行精确相对定位，车辆需要传送其原始GPS数据，例如代码范围、载波相位和多普勒测量值。在涉及大量车辆的拥挤交通情形下，这样做所需的带宽将成问题。

The Radio Technical Commission for Maritime Service SpecialCommittee 104(RTCM SC104)中所定义的数据格式包括不想要的冗余性。例如，信息类型#1(L1C/A代码相位校正)用0.02米分辨率一致地量化校正值。伪距测量值因而被表示在±0.2×2¹⁵米的范围内。然而，伪距测量值通常限于大约±15米。因而应当注意的是，如果RTCM协议直接用于协作安全系统，将会发生过多的带宽浪费。

发明内容

根据本发明的教导，公开了使用GPS信息来确定多个车辆相对于主车辆的位置和速度的系统和方法。所述方法包括建立在每个车辆和主车辆之间限定加权基线的车辆和每个其它车辆的图表，其中，所述加权基线限定车辆之间的几何精度因子。所述方法然后使用所述加权基线基于几何精度因子来确定在主车辆和每个其它车辆之间具有最低几何精度因子的最佳基线。所述方法然后使用所述最佳基线来计算所有车辆和主车辆之间的相对位置和速度。

方案1：一种确定主车辆和多个其它车辆之间的相对位置和速度的方法，所述方法包括：

由所述主车辆接收关于其它车辆的位置的GPS信息；

建立在每个车辆和主车辆之间限定加权基线的车辆和每个其它车辆的加权图表，其中，所述加权基线限定车辆之间的几何精度因子；

使用所述加权基线来确定主车辆和每个其它车辆之间的最佳基线，其中所述最佳基线是最低几何精度因子；以及

使用所述最佳基线来计算所有车辆和主车辆之间的相对位置和速度。

方案2：根据方案1所述的方法，其中：建立加权图表包括使用单基线精确定位算法。

方案3：根据方案1所述的方法，其中：建立加权图表包括使用多车辆精确相对定位算法。

方案4：根据方案3所述的方法，其中：多车辆精确相对定位算法采用Bellman-Ford算法。

方案5：根据方案3所述的方法，其中：多车辆精确相对定位算法采用Dijkstra算法。

方案6：根据方案1所述的方法，其中：确定最佳基线包括采用状态跟踪滤波器，所述状态跟踪滤波器估计三个位置和三个速度分量。

方案7：根据方案6所述的方法，其中：所述状态跟踪滤波器接收每个车辆的独立位置、卫星星历表信号和GPS观测信号的双重差分。

方案8：根据方案1所述的方法，其中：接收GPS信息包括接收卫星星历表、代码范围、载波相位和多普勒频移观测信息。

方案9：根据方案1所述的方法，其中：确定最佳基线包括确定主车辆和另一车辆之间的几何精度因子，所述几何精度因子取决于对于该基线而言共用卫星的数量和共同卫星的星座。

方案10：根据方案1所述的方法，其中：确定主车辆和每个其它车辆之间的最佳基线包括确定最佳基线不是从主车辆到其它车辆的直接基线，而是通过一个以上的车辆的基线。

方案11：一种确定主车辆和多个其它车辆之间的相对位置和速度的方法，所述方法包括：

由所述主车辆接收关于其它车辆的位置的GPS信息，所述GPS信息包括卫星星历表、代码范围、载波相位和多普勒频移观测信息；

建立在每个车辆和主车辆之间限定加权基线的车辆和每个其它车辆的加权图表，其中，所述加权基线限定车辆之间的几何精度因子，其中，确定几何精度因子取决于对于该基线而言共用卫星的数量和共同卫星的星座；

使用所述加权基线来确定主车辆和每个其它车辆之间的最佳基线，其中所述最佳基线是最低几何精度因子；以及

使用所述最佳基线来计算所有车辆和主车辆之间的相对位置和速度。