[发明专利]一种车路协同下基于超宽带的车辆高精度定位方法

说明书

本发明公开了一种车路协同场景下的车辆高精度定位方法，利用超宽带（Ultra‑Wideband，UWB）定位技术多径分辨能力强，动态环境下抗干扰性能好等优点，通过合理布局UWB节点，结合非视距（Not Line of Sight，NLOS）误差处理算法，减小定位误差，从而实现车辆在典型城市环境下的准确、可靠、实时定位。

技术领域

本发明涉及车辆导航定位领域，特别涉及一种车路协同环境下的车辆高精度定位方法。

背景技术

随着经济社会的发展与进步，我国的机动车保有量快速增加，道路交通面临着巨大的挑战，为了解决日益严峻的城市交通问题，智能车路协同系统(Intelligent VehicleInfrastructure Cooperative Systems，IVICS)应运而生，并逐步成为智能交通系统(Intelligent Transport Systems，ITS)研究的最新发展方向。无论是车路协同的应用，还是智能交通的实现，都离不开高精度车辆定位技术：只有在实现准确、可靠车辆定位的前提下，全方位实施车车、车路动态实时信息交互，并在全时空动态交通信息采集与融合的基础上开展车辆主动安全控制和道路协同管理，充分实现人车路的有效协同，才能够有效地指挥调度车辆，改善城市交通，保证车辆安全行驶。因此，车辆定位技术是车路协同乃至智能交通等研究的基础与核心内容之一。

目前常见的车辆导航定位技术包括：航位推算(Dead Reckoning,DR)，惯性导航系统(Inertial Navigation System,INS)，卫星导航(Global Navigation SatelliteSystem,GNSS)等。航位推算和惯性导航主要采用低成本的车载传感器，如电子罗盘，轮速传感器、微机械陀螺仪等来实现车辆的导航定位，由于传感器的测量误差会随时间不断的累积，定位精度通常不高；在各种定位方法中全球卫星导航系统(Global NavigationSatellite System，GNSS)在车辆定位领域的应用最为广泛，它泛指所有的卫星导航系统，技术较为成熟的有美国的全球定位系统(Global Positioning System，GPS)，俄罗斯的格洛纳斯导航系统以及中国的北斗卫星导航系统，GNSS能够实时的为车辆提供三维位置、速度、时间等信息，实现全天候、全方位的导航定位功能。在相对开阔的环境下，GNSS的定位精度较高，但是当车辆行驶在城市环境(如城市峡谷、高楼环立的交叉路口等)时，由于道路两旁的高层建筑，卫星信号易受到遮挡，多路径效应严重，GNSS定位精度将急剧下降，甚至在遮挡严重时，会由于可见卫星数目不足而无法定位。

除了上述传统定位技术外，近年来，基于超宽带(Ultra-Wideband，UWB)的无线定位技术的兴起和迅速发展为实现车辆精确定位提供了新思路，目前，UWB定位技术主要被用于室内定位领域如人员、智能小车、机器人定位等。由于UWB的带宽极宽，脉冲信号穿透力强，多径分辨能力良好等技术优点，基于UWB实现室外环境下的车辆定位亦具备了一定的可行性，但相比于室内环境，室外场景通常较为复杂，在动态交通环境下，UWB信号更易受周围行驶的车辆、道路两旁的树木以及建筑物的干扰而出现非视距传播，非视距的UWB节点的距离观测值含有较大的误差，若引入定位解算，将导致较大的定位误差，因此，如何针对相对复杂的交通场景(如十字交叉路口、环岛路口等)，结合道路交通设施，合理布局路侧UWB节点，在车路协同下实现人车路信息动态交互，进而选取合适的方法，辨识与补偿UWB非视距误差，提高定位精度，是基于UWB实现车辆的高精度定位亟需解决的关键问题。

发明内容

技术问题：针对现有技术的不足，本发明提出了一种车路协同下的车辆高精度定位方法，通过合理布局UWB节点，结合非视距误差处理算法，减小定位误差，从而实现城市环境下的车辆高精度定位。