本發(fā)明涉及一種基于路基磁釘?shù)能囕v局部定位方法，具體地，涉及一種利用路面鋪設(shè)磁釘和車載傳感器來獲取車輛在局部坐標(biāo)系中的相對位置的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的磁導(dǎo)航方法主要分為兩大類：一類是前饋反饋控制的經(jīng)典方法，另一類是基于地圖的方法。前饋反饋控制方法由于系統(tǒng)穩(wěn)定性的問題，需要在車前和車尾按照兩排磁傳感器來穩(wěn)定系統(tǒng)。這類方法實際上是以前后兩排磁傳感器來預(yù)測前方參考軌跡信息，從而獲得一定程度上的前瞻距離?；诘貓D的方法的基本思路是根據(jù)車輛當(dāng)前所處磁釘編號來從先驗地圖中獲得前方道路的信息，從而實現(xiàn)前瞻距離較大的預(yù)瞄控制。兩類方法在應(yīng)用上，前者只能在曲率較小且曲率突變小的場景下使用，而后者則可以應(yīng)用于各類交通場景。在實現(xiàn)上，前者需要安裝兩排磁傳感器，而后者僅需要一排，但后者需要建立精度較高的地圖，而且在車輛啟動階段需要用gps等設(shè)備初始化其位置，以粗略估計車輛下方磁釘?shù)木幪枴?/p>
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有這類應(yīng)用，本發(fā)明的目的是提出一種基于路基磁釘?shù)能囕v局部定位方法來解決在較小曲率環(huán)境中對磁釘路線沒有任何信息情況下的車輛行駛問題，從而可以省去gps等初始定位設(shè)備。這種情形往往發(fā)生在車輛啟動階段。
為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。
提出一種基于路基磁釘?shù)能囕v局部定位方法，包括路基磁釘、車體、磁尺、航位推算傳感器和相對定位算法。
所述路基磁釘鋪設(shè)在路面表面，確定車輛的形勢參考軌跡。
所述車體承載傳感器和控制器來實現(xiàn)無人駕駛的功能。
所述磁尺用于檢測磁釘，并計算磁釘相對于磁尺的橫向偏差。
所述航位推算傳感器用來檢測車輛移動的里程和轉(zhuǎn)過的角度，并用于將車輛坐標(biāo)系從一個時刻變換到另一時刻。
所述相對定位算法在硬件傳感器的基礎(chǔ)上完成車輛的局部定位。
具體地，所述相對定位算法包括磁釘檢測算法、橫向偏差計算算法、磁釘跟蹤算法和局部道路模型計算算法。
所述磁釘檢測算法是根據(jù)磁尺數(shù)據(jù)判斷磁尺下方是否有磁釘。
所述橫向偏差計算算法，算法根據(jù)曲線擬合的思想來擬合磁尺的數(shù)據(jù)，得到磁釘相對于磁尺的橫向偏差。
所述磁釘跟蹤算法是對每一個經(jīng)過磁尺的磁釘進行跟蹤，當(dāng)檢測到磁釘并計算出該磁釘?shù)臋M向偏差后，該磁釘在當(dāng)前車輛坐標(biāo)系下的坐標(biāo)就是已知的了。然后隨著車的運動，根據(jù)航位推算機制來反推算該磁釘在后續(xù)每一個時刻在車輛坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。從而實現(xiàn)對于該磁釘?shù)母?。?dāng)對每一個經(jīng)過磁尺的磁釘進行跟蹤后，可以得到若干個磁釘在當(dāng)前車輛坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。
所述局部道路模型計算算法是用已知形式的道路模型來擬合被跟蹤的若干磁釘，并得到反映當(dāng)前道路信息的模型曲線方程。該曲線方程將給用來預(yù)測前方道路信息和設(shè)計車輛控制算法。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，所提出的基于路基磁釘?shù)能囕v局部定位方法，能夠在只裝一排磁傳感器的情況下，解決小曲率道路上車輛的磁導(dǎo)航問題。所提方法可以彌補基于地圖方法的不足，尤其是車輛的啟動階段到實現(xiàn)初始定位時間段的較好的導(dǎo)航方式。
附圖說明
通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯。
圖1為本發(fā)明所提基于路基磁釘?shù)能囕v局部定位方法實施例示意圖；
圖中：1為車體，2為磁尺，3為被跟蹤的磁釘，4局部道路模型曲線，5為預(yù)測的預(yù)瞄點。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)說明，以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
如圖1所示為本實施例的方案示意圖。本發(fā)明所提方法依賴于車體1、磁尺2、路面磁釘3和航位推算傳感器（圖中未畫出）。磁尺用于檢測磁釘和計算磁釘相對于磁尺的橫向偏差。航位推算傳感器用來進行航位推算，并將上一時刻的車輛坐標(biāo)系下的信息變換到本時刻的車輛坐標(biāo)系下。方法的工作過程如下。
首先，當(dāng)一個磁釘被發(fā)現(xiàn)并計算得到其橫向偏差后，由于磁尺在車輛上的安裝位置是已知的，所以可以計算得到該磁釘在當(dāng)前車輛坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。隨著車的移動，該磁釘在車輛坐標(biāo)系下的坐標(biāo)也是變化的，變化后的坐標(biāo)可以由航位推算來計算。這樣就實現(xiàn)了車輛行駛過程中對該磁釘?shù)母?。?dāng)然，由于航位推算的精度隨著推算距離的增大而變差，當(dāng)跟蹤距離增大后，該磁釘?shù)奈恢眯畔⒄`差逐漸發(fā)散，所以一般對一個磁釘跟蹤一個適當(dāng)距離后就不再跟蹤。如果對于每一個磁尺檢測到的磁釘都跟隨一段時間，就可以得到最近通過磁尺的若干個磁釘在當(dāng)前坐標(biāo)系下的坐標(biāo)信息，如圖1中的3就表示同一時刻已知的被跟蹤的磁釘。
其次，對于已經(jīng)跟蹤得到的一系列磁釘，由于知道它們在當(dāng)前車輛坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，所以可以使用預(yù)先設(shè)定的局部道路模型來擬合這些點，從而得到局部道路的模型曲線。在小曲率和曲率變化小的假設(shè)下，前方道路也近似滿足該模型曲線，所以可以利用所得的模型曲線來預(yù)測前方道路上的一點作為預(yù)瞄點（如附圖1中的5）。有了預(yù)瞄點后，就可以構(gòu)造控制器，實現(xiàn)有一定前瞻距離的控制。
從上述本發(fā)明工作過程可以看出，所提出的方法僅僅依賴于磁尺計算得到的橫向偏差和航位推算結(jié)果就可以實現(xiàn)小曲率環(huán)境下的有前瞻的控制。理論上，方法可以使用與小曲率環(huán)境中如高速公路場景的磁導(dǎo)航應(yīng)用。在城市環(huán)境等曲率突變較大的場景下，所提方法也可以作為系統(tǒng)啟動后到獲取有效初始定位點之前的導(dǎo)航方案。一般在這一階段，車輛往往在直道或很緩的彎道上行駛。