[发明专利]基于UWB传感器作为轨道信标对GPS和惯性导航系统矫正的悬挂式轨道车的定位方法

说明书

本发明公开了一种基于UWB传感器作为轨道信标对GPS和惯性导航系统矫正的悬挂式轨道车的定位方法，在轨道车上安装GPS定位系统、惯性导航系统和UWB定位系统，GPS定位系统、惯性导航系统和UWB定位系统均与车载控制器相连；车载控制器获取UWB定位信息后，更新惯性导航系统初始位置信息；当GPS信号无效时，通过对UWB定位信息和惯性导航系统定位信息进行加权得到较准确的定位结果；当GPS信号有效时，车载控制器运行粒子滤波器算法，通过粒子滤波器对UWB定位信息，GPS定位信息和惯性导航定位信息进行多传感器的数据融合。本发明将UWB技术与GPS技术和惯性导航技术相结合，克服单一定位技术不足，实现轨道轨道车的精确定位，保证轨道车全程自动行驶的安全可靠。

技术领域

本发明涉及无人车技术领域，尤其是一种基于UWB传感器作为轨道信标对GPS和惯性导航系统矫正的悬挂式轨道车的定位方法。

背景技术

悬挂式轨道车是一种轻型、中速、中运量的新型交通，具有经济、安全、方便、全自动化等特点，在交通客运方面有广阔的应用前景。悬挂式轨道车在运行过程中全程无人驾驶，要求车辆具有自主避障、导航等功能，其中精确定位技术是实现车辆安全自动驾驶的重要保障。

传统的定位GPS(Global Positioning System)技术，在室内或者有建筑物遮挡时，卫星信号被遮挡或者衰减，导致GPS定位精度急剧下降。单一定位技术存在缺陷，不能完全保证车辆的高精度定位和安全行驶，这就要求使用多种定位方法融合保证车辆运行的可靠性。惯性导航系统使用惯性传感器(加速度传感器、陀螺仪、磁强计)的数据得到车辆的运动特征，推算得到车辆的位置信息，但是惯性传感器由于随机漂移误差和噪声误差，在长时间定位时会产生累积误差，导致定位精度下降，可以结合UWB无线定位系统来矫正惯性导航系统的累积误差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于UWB传感器作为轨道信标对GPS和惯性导航系统矫正的悬挂式轨道车的定位方法，能够保证无人轨道车全程自动行驶的安全可靠性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于UWB传感器作为轨道信标对GPS和惯性导航系统矫正的悬挂式轨道车的定位方法，包括如下步骤：

(1)在轨道车上安装GPS定位系统、惯性导航系统和UWB定位系统，GPS定位系统，惯性导航系统和UWB定位系统均与车载控制器相连；本车定位信息传送至车载控制器，车载控制器通过无线通信装置获取前车的定位信息，通过本车定位信息和前车定位信息实现轨道车间测距与自动驾驶；

(2)车载GPS定位系统与基站构成DGPS，在有卫星信号的条件下获得亚米级以下定位精度；

(3)轨道车安装惯性导航系统，通过测量车辆的加速度、角速度、地磁信息解算得到轨道车的位置信息；

(4)UWB定位系统由安装在轨道车上的UWB读取器和安装在轨道上的UWB信标构成，车载控制器获取UWB定位信息后，矫正GPS定位系统定位信息和惯性导航系统定位信息。

优选的，步骤(4)中，UWB信标安装位置固定，UWB信标中包含坐标信息和轨道方向信息，当轨道车驶入UWB信标有效识别范围后，通过车载UWB定位系统获得车辆与固定的UWB信标之间的距离和方向，从而获得车辆的定位信息。

优选的，步骤(4)中，当卫星信号衰减或受遮挡时，车载控制器接收到UWB定位信息和惯性导航系统定位信息，通过对UWB定位信息和惯性导航系统定位信息加权进行矫正；当卫星信号良好时，车载控制器接收到UWB定位信息，GPS定位信息和惯性导航系统定位信息，通过粒子滤波器进行数据融合，提高系统整体定位精度。

优选的，步骤(4)中，当轨道车行驶至UWB信标所处位置时，两者距离最短，信号强度最强，使用该位置的UWB定位信息更新惯性导航系统初始位置信息。