[发明专利]一种基于磁地标和磁传感器的车辆辅助定位方法

说明书

技术领域

本发明是有关于车辆辅助导航定位系统，尤其是有关于在不同环境下提高车辆的定位精准度的定位方法。

背景技术

在军、民领域中的各类行动装置上，惯导系统作为一种现代化导航设备已被广泛应用，尤其在现代军事领域中发挥着举足轻重的作用。由于陀螺漂移和加速度计的误差随时间逐渐积累（这也是纯惯导系统的主要误差源之一，它对位置误差增长的影响是时间的三次方函数），惯导系统长时间运行必将导致客观的积累误差，因此，目前人们在不断探索提高自主式惯导系统的精度外，还在寻求引入外部信息，形成组合式导航系统，这是弥补惯导系统不足的一个重要措施。组合导航系统通常以惯导系统作为主导航系统，而将其他导航定位误差不随时间积累的导航系统如无线电导航、天文导航、地形匹配导航、GPS等作为辅助导航系统，应用卡尔曼滤波技术，将辅助信息作为观测量，对组合系统的状态变量进行最优估计，以获得高精度的导航信号。然而以上这些辅助导航定位系统或受制于电磁场干扰、或受制于天气、或受制于地形、或受制于他国等因素，因此本发明提出了一种基于磁地标和磁传感器的车辆辅助定位方法。该方法基本不受以上因素影响，抗干扰能力强，具有完全自主性。

发明内容

本发明提出一种定位方法，可利用车载磁传感器装置检测沿路面宽度方向等间距排列的一组磁地标的磁场信号判断出车辆的相对位置。其中磁传感器装置由多个磁传感器组成，磁传感器也是等间距排列布置，多个磁传感器的总宽度和磁地标的间距相等；磁地标把路面宽度均等分；沿路面宽度x方向上布设的磁地标的极性不重复（如NS、SN），当车载磁传感器装置经过不同的磁地标时测得不同的磁场信号；在获得磁场信号的过程中通过低通滤波器进行滤波去噪；磁传感器距离磁地标有一定的垂直高度h，考虑到磁传感器的测量范围与成本的关系，h选取为0.3m～1m；

设磁传感器的数量为n，取n≥4，磁地标的数量为m，m=2，磁地标的间距为a，a选取为2m～3m，磁传感器的间距为a/(n-1)；每一个磁地标代表一个横坐标x；当磁地标位于不同的磁传感器之间时，车体相对于磁地标有不同的横向偏移距离Δx；

在应用前先利用磁传感器实测得到路面宽度范围内距磁地标高度h处的磁场强度B；设定磁场强度的阀值为距磁地标高度h处的磁场强度B；当车载磁传感器装置经过磁地标时，一旦磁传感器测得的磁场信号大于该阀值即认为车载磁传感器通过磁地标，并以此时为计时时刻，根据即可求出车辆的纵坐标y，其中v为车速，t为时间；

当时，其中为设定的固定值，选取为1m～2m，截取以范围内的采样磁场数据进行波形识别；波形识别采用模式相似性测度方法；

n个磁传感器分别编号为磁传感器1、磁传感器2、磁传感器3、…、磁传感器n，设它们在范围内的采样磁场强度B的最大值分别为B_1m、B_2m、B_3m、…、B_nm；在磁场强度B较大的三个磁传感器中，找到磁场强度较大且磁传感器编号相邻的两个磁传感器，判定是这两个磁传感器通过的磁地标；又通过比较这两个磁传感器的磁场强度B的大小确定该磁地标距离哪个磁传感器更近，这时赋予系统一个车体相对于该磁地标的横向偏移距离Δx；然后再根据这两个磁传感器测得的磁场波形进行波形特征判断，从而确定该磁地标的极性以及横坐标x；

该磁地标的横坐标x与车体相对于该磁地标的横向偏移距离Δx之和即为车体的横坐标x；车辆的理论横向定位精度为磁传感器间距的1/2；

所述的设定磁场强度的阀值用来判断车载磁传感器通过磁地标的方法可采用峰值检测的方法进行判断来替换，以检测到峰值的时刻为计时时刻。

所述的波形识别方法采用模式相似性测度方法可替换为采用局部特征识别方法或相位识别方法对磁场波形特征进行识别。

相较于先前技术，本发明的定位方法简单易行，抗干扰能力强，具有完全自主性，定位精度较高。

附图说明

图1：本发明实施例中的磁地标路面布置和磁传感器装置示意图；

图2：本发明实施例之一的定位方法流程图。

具体实施方式：