[发明专利]一种车车通信环境下考虑车辆间相对位置的多车协同定位算法

说明书

一种车车通信环境下考虑车辆间相对位置的多车协同定位算法，属于汽车技术领域。所述方法是，通过车车通信技术和车载GPS、毫米波雷达等传感器，对自车和目标车辆的运动状态信息、位置信息、两车相对位置信息以及目标车辆对自车的预测信息进行采集、处理和存储，之后对获得的信息进行数据融合和预测，得到定位精度更高、定位效果更好的定位信息，并发送至其他通讯车辆作为输入值，形成闭环过程。在现有的技术水平下，本发明简单有效地在考虑了车辆间的相对位置的情况下，利用先进的车车通信技术和车载终端提升了定位精度。

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种考虑车辆间相对位置的多车协同定位算法。

背景技术

随着车联网技术的发展，车辆安全、服务应用变得越来越丰富，同时精准的车辆位置信息也变得愈加重要。GPS(Global Positioning System)全球定位系统被广泛的应用于车辆导航领域，成为了车辆位置信息的主要来源。然而，由于城市环境下高楼林立造成卫星信号被遮挡，且多径信号严重干扰，造成GPS 定位误差高有时达到数十米到上百米，甚至不能够定位。尽管在定位效果较好时，定位误差也会达到5到10米。定位精度低以及较差的定位稳定性限制了GPS系统在车辆安全、防碰撞检测等关系生命安全领域的使用。

现有的提升定位精度的方法大多从卫星导航定位系统的原理出发，包括基于载波相位的位置估算和基于伪距的位置估算，但这些方法处理后定位误差仍然存在并且无法解决GPS信号丢失的问题。在车载终端方面，一般运用组合导航的方法，利用惯性导航与GPS定位结合以提升定位精度，但是具有足够精度的惯性导航传感器价格昂贵，而即使是很贵的传感器，也需要较长的初始化时间，并且在长时间后会有误差累计。

现阶段人们对车辆的功能性和安全性愈加重视，因此车上装载多传感器已成为必然趋势，汽车可以通过CAN总线以及GPS天线、惯性导航等传感器对自车的位置、速度、加速度和航向角等信息进行采集和存储，并且能够通过雷达等传感器获取目标车辆与自车的相对位置信息。

与此同时，随着通信技术和车车通信技术的愈加成熟，车辆与车辆之间可以通过无线通信设备将所有检测到的车辆信息在一定范围内进行交互，使得每辆车可以同时感知自车与目标车辆的所有信息。这为进行多车协同定位以提升自车的定位精度提供了新的可能。

发明内容

发明目的：一种车车通信环境下考虑车辆间相对位置的多车协同定位算法，以至少解决现有技术存在的部分问题，在现有技术的条件下，利用车辆间测量出较为准确的相对位置信息以及自车和目标车辆的位置、速度和加速度信息进一步提升定位精度和可靠性。

技术方案：一种车车通信环境下考虑车辆间相对位置的多车协同定位算法，包括以下步骤：

在参与本多车协同定位算法的车辆，需要装有车车通信信息交互设备(如DSRC，wifi等)、车载GPS设备和前置毫米波雷达，在车载控制系统中需加入一个车辆信息采集与存储模块、一个多车协同定位计算模块以及一个信息发送模块。

在车辆信息采集与存储模块中，包含信息采集单元、滤波单元和信息存储单元。模块对自车的行驶信息、自车与目标车辆相对位置信息、目标车辆信息以及目标车辆对自车定位预测信息进行采集、滤波与存储。

在多车协同定位计算模块中，利用采集到的信息进行计算以提升自车定位精度和预测目标车辆位置信息。该模块包含自车定位计算单元、信息补足单元、相对位置计算单元和目标车辆定位预测单元。自车定位计算单元提取t时刻自车A的测量信息矩阵(其中包含自车A的定位信息，速度信息和加速度信息)以及目标车辆B_n对自车A的预测信息矩阵(其中包含目标车辆B_n中计算得到的目标车辆B_n对自车A的位置估计值以及目标车辆B_n的速度信息和加速度信息)，之后通过联邦卡尔曼滤波器，进行信息融合，得到车辆A在t时刻的信息矩阵(其中包含自车A计算得到的位置信息，自车A的速度信息和加速度信息)。