[发明专利]基于双天线GNSS航向和轮速辅助的车辆定位方法及系统

说明书

本发明涉及基于双天线GNSS航向和轮速辅助的车辆定位方法及系统，方法包括步骤：1)在车辆静止条件下，根据GNSS天线位置和航向计算计算位置和航向的初始值获取车辆位置和航向的初始值；2)根据位置和航向的初始值及惯导测得的角速度，对车辆航向进行估计，并推算航向对应位置；3)根据电机转速及推算的航向对应位置对惯导位置和惯导航向进行推算，利用自适应卡尔曼滤波算法对位置和航向进行修正；4)将修正的位置和航向输入步骤2)，重复上述步骤，输出最终的航向和位置，进而获取车辆定位信息。与现有技术相比，本发明充分利用车载信息源，弥补了低速下GNSS接收机输出速度精度较低的问题，具备易于调试、估计精度高和计算量小等优点。

技术领域

本发明涉及自动驾驶技术领域，尤其是涉及一种基于双天线GNSS航向和轮速辅助的车辆定位方法及系统。

背景技术

自动驾驶汽车近年来飞速发展，已成为整车企业甚至是IT企业竞争的焦点。准确的车辆位置和航向对于自动的驾驶实现至关重要。融合多源信息对位置、航向和位置延迟时间进行估计成为了亟需解决的问题。

目前国内外在本领域低速电动车辆的定位研究点大多集中在位置和航向误差估计上，现有的位置误差和航向估计的主要方法有：1、利用卫星导航定位系统(GNSS)通过RTK载波相位差分实现精确位置和航向计算，但其鲁棒性较差，GNSS信号极易受干扰；2、采用惯性导航系统(INS)实现对位置和航向计算，然而该方法存在累积误差问题；3、基于轮速和INS组合的位置和航向估计，由于该方法没有全局位置修正，存在累积误差问题；4、基于激光雷达和视觉等传感器的组合位置和航向估计，受环境特征点分布影响严重，并且各个传感器性能要求较高。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于双天线GNSS航向和轮速辅助的车辆定位方法及系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

基于双天线GNSS航向和轮速辅助的车辆定位方法，包括下列步骤：

步骤一、在车辆静止条件下，根据GNSS天线位置和航向计算计算位置和航向的初始值获取车辆位置和航向的初始值。

步骤二、根据步骤一中位置和航向的初始值以及惯导测得的角速度，对车辆航向进行估计，并推算航向对应位置。

车辆航向角的估计表达式为：

式中，为上一时刻的车辆航向值，为横摆角增量，为航向角估计误差，为反馈系数，为车辆角速度零偏，Δt为惯导模块采采样时间间隔。

步骤三、根据电机转速及推算的航向对应位置对惯导位置和惯导航向进行推算，并利用自适应卡尔曼滤波算法对位置和航向进行修正。

根据车辆电机转速和陀螺仪角速度对惯导处位置和航向进行推算的具体步骤包括：

31)估计得到车辆航向角后，使用该航向角将电机转速换算得到的合速度分解到导航坐标系下，计算经纬度；

32)转向时，令车辆的转向中心处于后轴之上，获取后轴中心处的东、北方向速度；

33)将后轴中心处的东、北方向速度转换到GNSS天线处，使后轴中心与GNSS天线的位置作位置融合，获取位置经纬度。

位置经度λ_k、纬度L_k的表达式为：