[发明专利]一种用于磁导航无人车的曲率地图

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于磁导航无人车的曲率地图，具体地，涉及一种用于为沿着磁钉轨迹自动驾驶的无人车提供导航信息的地图形式。

背景技术

磁导航是一种非常可靠安全的导航技术。然而不像视觉传感器或激光雷达传感器等，实现磁导航的传感器是不能直接获取前方道路偏差信息的。这在控制上给这类系统带来很大的挑战。早期磁导航的研究人员，如美国PATH计划项目研究人员采用各种控制策略在克服磁导航传感器没有前瞻距离的问题。典型方法包括前馈反馈控制、在车前车尾分别装两排磁传感器等。这类方法在高速公路应用这类道路曲率变化较小的场景中被证明是有效的。但在道路曲率变化大的城市环境中，这类方法表现出较大的局限性。

针对城市环境中的应用，葡萄牙科英布拉大学提出了利用高精度磁钉地图的磁导航方案，这一思路后来被上海交通大学智能车研究团队进一步发展成为实用技术。但高精度地图在工程实施上需要手动测量每一个磁钉的全局坐标，当场景范围较大且比较复杂时，这是一个费时费力的工作。

发明内容

针对现有这类应用，本发明的目的是提出一种用于磁导航无人车的曲率地图。这种地图的地图生成过程非常简单，同时可以为磁导航无人车提供前方道路信息。

为实现以上目的，本发明采用以下技术方案。

提出一种用于磁导航无人车的曲率地图，包括地图生成、地图存储和地图使用三个部分。

所述曲率地图中存储的信息是道路的曲率信息。

所述的曲率信息表征的是局部道路的弯曲情况，当已知车辆局部定位信息后，可以根据曲率地图信息得到该局部路段的道路曲线。

所述地图生成过程是由人工驾驶车辆沿轨迹线行驶后由程序自动生成所需要的曲率地图。

所述地图生成采集的是局部道路曲线割线方向角差值序列和割线段长度序列。

所述割线方向角差值序列和割线段长度序列通过融合磁尺、里程计和惯导（或方向盘角度传感器）的测量数据获得。

所述曲率地图生成过程是基于磁尺、里程计和惯导（或方向盘角度传感器）测量数据，通过磁钉跟踪算法来计算局部道路曲线割线方向角差值序列和割线段长度序列。

所述的磁钉跟踪算法，在车辆坐标系下，通过传感器信息来推算磁尺检测到的磁钉的坐标，由跟踪的一系列磁钉的坐标来计算曲率地图信息。

所述地图存储过程是将局部道路曲线的割线方向角差值序列和割线段长度序列按照磁钉编号有序存储在地图文件或地图数据库中。

所述地图使用过程是按照磁钉编号从曲率地图中取得该编号磁钉前后一段路段的曲率信息，然后结合当前车辆的局部定位信息计算出当前道路曲线的曲线方程，最后由此曲线方程，可以计算车辆前方道路的横向偏差和角度偏差等信息。

与现有技术相比，所提出的曲率地图的建立过程非常简单，只需要手动驾驶车辆沿着参考轨迹行驶一遍即可。同时通过地图信息可以得到车辆前方的道路信息，所以可以解决城市道路等曲率变化较大场景下的磁导航。此外，建立地图和使用地图所依赖的传感器如磁尺、里程计、低成本惯导（或方向盘角度传感器）等都是较为便宜的传感器，节省了高精度地图方案中昂贵定位设备费用和建图人工费用。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1为本发明的曲率地图概念实施例示意图；

图中：1为磁钉，2为相邻磁钉连线构成的参考曲线割线间的夹角，3为磁钉编号，4为相邻磁钉间距。

图2为曲率地图生成过程示意图；

图中：1为车体，2为磁尺，3为本跟踪的磁钉。

图3为曲率地图使用的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。