专利名称：车辆定位的实现方法
技术领域：
本发明涉及导航定位技术，具体的说是涉及到一种车辆定位的实现方法。
背景技术：
随着智能交通系统的迅速发展，车辆定位导航系统也在不断发展。现如今主要有全球定 位系统(GPS)和航位导航系统(DR)等用于车辆定位。GPS在地球上任何地点都可以连续同 时观测到至少四颗卫星，从而保证了全球、全天候连续实时定位的需要。但在高楼林立、树 荫下GPS信号可能会收到遮挡，从而造成GPS定位暂时失效或者不能连续定位。DR是利用方向 和速度传感器来推算车辆位置，对于短距离的定位测量精度较高，但是方向传感器的误差较 大，且随时间的累计会发散，因此不适用于长距离的定位。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中GPS和DR各自存在的缺点，提出一种车 辆定位的实现方法，将二者相结合以实现高效、准确、连续的定位。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是车辆定位的实现方法，包括以下步骤
a. 读取GPS模块实时获取到的当前位置的经纬度数据；
b. 判断GPS模块获取的经纬度数据是否异常，如果是，则执行步骤d，否则执行步骤C;
c. 将经纬度数据转化为相应的直角坐标，根据直角坐标加载电子地图中的有效数据，采 用GPS与电子地图匹配算法，跳转至步骤e;
d. 将经纬度数据转化为相应的直角坐标，根据直角坐标加载电子地图中的有效数据，并 加载前一个定位坐标、车辆行使速度及转向信息，采用DR与电子地图匹配算法；
e. 定位车辆当前所处的道路及在所处道路的具体位置。
所述步骤b中，判断GPS模块获取的经纬度数据是否异常的方法是如果位置精度稀释值 大于6，则经纬度数据异常；如果当前经纬度数据不在预先设定的车辆行使的地理区域理论 范围内，则经纬度数据异常；如果当前车辆行使速度超过预先设定的车辆行使速度最大值或 小于预先设定的车辆行使速度最小值，则经纬度数据异常。
所述步骤C、 d中，根据直角坐标加载电子地图中的有效数据的方法是以直角坐标为圆 心，选择适当的半径作圆，加载圆内的道路数据。
所述步骤e中，(1)对于采用GPS与电子地图匹配算法，定位车辆当前所处的道路及在所处道路的具体位置的方法是如果圆内的道路个数为一，就可以判断车辆是行使在该道路 上的；如果圆内的道路个数不止一个，那么计算圆心到各条道路的垂直距离，找出垂直距离 最短的道路即为车辆当前行使道路，再找出圆心到车辆当前行使道路的最近距离点即为车辆 在该道路上的具体位置；(2)对于采用DR与电子地图匹配算法，定位车辆当前所处的道路 及在所处道路的具体位置的方法是①取GPS丢失前一次的定位结果A (Xo， Yo)为定位起始 位置，并记录下它所在的行驶道路ID号；
② 根据定位传感器得到行驶路程信息AS和角度信息e ，由下列公式得到车辆在两次信
号采样之间X和Y方向的坐标增量；
= M COW
③ 由下列公式推算车辆当前的位置坐标B (Xh Y0;
④ 搜索当前行驶道路上B (Xi ， Yi )的最近点C(X2， Y2)，并计算B和C之间的距离ADo;
⑤ 对道路信息进行处理如果C点为道路交叉口或结点，可以根据结点的编号通过道路 拓扑关系找到连接的道路，通过方位传感器提供的方位信息确定道路方位角最相似的道路为 将要行驶的道路；
⑥ 判断如果ADo小于等于限差，贝ljC为车辆定位点，并记录C所在道路ID号为当前行驶 的道路ID;反之，如果ADo大于限差，取A点和C点所在直线上，B点的垂直投影点为车辆定位 点，记录该点所在道路ID号为当前行驶的道路ID。
本发明的有益效果是结合GPS和DR可对车辆实现高效、准确、连续的定位。
图1为本发明中的车辆定位实现方法流程图。
具体实施例方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的描述。
本发明相对于现有技术来说，将GPS与DR进行结合，通过GPS模块获取的实时位置信息与 电子地图中获取的小范围数据进行快速的匹配定位，在没有GPS信号或GPS信号被遮蔽的情况 下采取DR与电子地图的匹配定位，最终实现了高效、准确、连续的定位。
如图1所示，本发明中的车辆定位实现方法采用以下步骤实现a.读取GPS模块实时获取到 的当前位置的经纬度数据；b.判断GPS模块获取的经纬度数据是否异常，如果是，则执行步 骤d，否则执行步骤c; c.将经纬度数据转化为相应的直角坐标，根据直角坐标加载电子地图 中的有效数据，采用GPS与电子地图匹配算法，跳转至步骤e; d.将经纬度数据转化为相应的直角坐标，根据直角坐标加载电子地图中的有效数据，并加载前一个定位坐标、车辆行使速 度及转向信息，采用DR与电子地图匹配算法；e.定位车辆当前所处的道路；f.定位车辆当前
在所处道路上的具体位置。
实施例
本例中的车辆定位实现步骤如下分为四个大的步骤1. GPS数据预处理过程:读取
GPS模块实时获取到的当前位置的经纬度数据。2.地图匹配方法的选择:GPS模块获取的数据 异常或者无数据时，自动切换到DR与电子地图匹配算法；GPS模块获取的数据正常时，自动 切换为GPS与电子地图匹配算法。3.经纬度数据的转化及地图数据的加载a.把实时的经纬 度数据转化为相应的直角坐标；b.根据实时的直角坐标，加载电子地图中的有效数据(以当 前坐标为中心，加载相近范围内的数据)。4.车辆行驶路段的确定此时需要根据不同的匹 配方法，选择不同的定位实现方法，但其基本思路仍然为以下两点a.定位当前位置是属于 那条道路；b.定位属于那条道路的哪个位置。
对GPS数据进行预处理的时候主要考虑的因素有GPS模块提供的PD0P (位置精度稀释)值 (一般取PR0P〈6)、地图范围(预先确定车辆行驶的有效地理区域)，以及车辆的行驶速度等 :如果PR0P〉6，则经纬度数据异常；如果当前经纬度数据不在预先设定的车辆行使的地理区 域理论范围内，则经纬度数据异常；如果当前车辆行使速度超过预先设定的车辆行使速度最 大值或小于预先设定的车辆行使速度最小值，则经纬度数据异常。其理论依据是当PROP〉 6或经纬度数据不在预先设定的车辆行使的地理区域范围内或当前车辆行使速度超过预先设
定的车辆行使速度最大值或小于预先设定的车辆行使速度最小值时，说明车辆行使在隧道或
者立交桥上，此时GPS信号被遮蔽。对于上述情况需要选择DR与电子地图进行匹配的算法， 否则就选择GPS与电子地图进行匹配的算法。
对于经纬度数据的加载把从GPS模块中获取的经纬度数据转化为直角坐标；以转化后
的直角坐标为圆心，选择适当的半径做圆，并把圆内的道路数据加载到内存中，而如果是选
择的DR与电子地图的匹配方法，就需要多加载前一个定位坐标，汽车的行驶速度，转向等信 息。
加载完经纬度数据后，就要进行车辆行使路段的确定及在行使路段上的具体位置的确定 ，下面先介绍GPS与电子地图匹配的实现方法(1)如果圆范围内的道路个数为一，那么可 以直接判断车辆是行驶在该条道路上的；如果圆范围内的道路个数不止一个，则计算出圆心 到每条道路的垂直距离，最后找出距离最短的道路，即为车辆当前行驶的路段。(2)再找 出圆心到车辆当前行使道路的最近距离点即为车辆在该道路上的具体位置。对于DR与电子地图匹配实现方法
DR与电子地图匹配算法和GPS与电子地图的匹配算法相似，但DR定位必须预先确定初始 位置，由GPS提供。具体实现过程为
(1) 取GPS丢失前一次的定位结果A (Xo， Yo)为定位起始位置，并记录下它所在的行驶 道路ID号；
(2) 根据定位传感器(方向传感器、速度传感器)得到行驶路程信息AS和角度信息e ，由下列公式得到车辆在两次信号采样之间X和Y方向的坐标增量；
(3) 由下列公式推算车辆当前的位置坐标B (Xh Y^;
(4) 搜索当前行驶道路上B(Xh Y^的最近点C(X2， Y2)，并计算B和C之间的距离ADo;
(5) 对道路信息进行处理如果到C时道路为结点(起始点或终止点)或道路到达交叉口 ，可以根据结点的编号通过道路拓扑关系找到连接的道路，通过方位传感器提供的方位信息 确定道路方位角最相似的道路为将要行驶的道路；
(6) 判断如果ADo《E (限差)，贝ljC为车辆定位点，并记录C所在道路ID号为当前行 驶的道路ID;反之，如果ADo >E，取开始点即A点和C点所在直线上，B点的垂直投影点为车 辆定位点，记录该点所在道路ID号为当前行驶的道路。
本发明中所说的道路排除是以所取直角坐标点为圆心的标准圆弧形道路，由于这种道路 在现实中基本不存在的，由此可以判定直角坐标点至道路上的最短垂直距离是唯一确定的， 且至道路最近的点(即最短垂线与道路的相交点)也是唯一确定的。
权利要求
权利要求1车辆定位的实现方法，其特征在于包括以下步骤a. 读取GPS模块实时获取到的当前位置的经纬度数据；b. 判断GPS模块获取的经纬度数据是否异常，如果是，则执行步骤d，否则执行步骤c；c. 将经纬度数据转化为相应的直角坐标，根据直角坐标加载电子地图中的有效数据，采用GPS与电子地图匹配算法，跳转至步骤e；d. 将经纬度数据转化为相应的直角坐标，根据直角坐标加载电子地图中的有效数据，并加载前一个定位坐标、车辆行使速度及转向信息，采用DR与电子地图匹配算法；e. 定位车辆当前所处的道路及在所处道路的具体位置。
2 如权利要求l所述的车辆定位的实现方法，其特征在于所述步骤 b中，判断GPS模块获取的经纬度数据是否异常的方法是如果位置精度稀释值大于6，则经 纬度数据异常；如果当前经纬度数据不在预先设定的车辆行使的地理区域理论范围内，则经 纬度数据异常；如果当前车辆行使速度超过预先设定的车辆行使速度最大值或小于预先设定 的车辆行使速度最小值，则经纬度数据异常。
3 如权利要求1或2所述的车辆定位的实现方法，其特征在于所述 步骤C、 d中，根据直角坐标加载电子地图中的有效数据的方法是以直角坐标为圆心，选择适当的半径作圆，加载圆内的道路数据。
4 如权利要求3所述的车辆定位的实现方法，其特征在于所述步骤 e中，(1)对于采用GPS与电子地图匹配算法，定位车辆当前所处的道路及在所处道路的具 体位置的方法是如果圆内的道路个数为一，就可以判断车辆是行使在该道路上的；如果圆 内的道路个数不止一个，那么计算圆心到各条道路的垂直距离，找出垂直距离最短的道路即 为车辆当前行使道路，再找出圆心到车辆当前行使道路的最近距离点即为车辆在该道路上的 具体位置；(2)对于采用DR与电子地图匹配算法，定位车辆当前所处的道路及在所处道路 的具体位置的方法是①取GPS丢失前一次的定位结果A Y^为定位起始位置，并记录下它所在的行驶道路ID号；②根据定位传感器得到行驶路程信息AS和角度信息e ，由下列公式得到车辆在两次信号采样之间X和Y方向的坐标增量<formula>formula see original document page 3</formula>③ 由下列公式推算车辆当前的位置坐标B YJ<formula>formula see original document page 3</formula>④ 搜索当前行驶道路上B(Xi， D的最近点C (X2， Y》，并计算B和C之间的距离AD。；⑤ 对道路信息进行处理如果C点为道路交叉口或结点，可以根据结点的编号通过道路 拓扑关系找到连接的道路，通过方位传感器提供的方位信息确定道路方位角最相似的道路为 将要行驶的道路；⑥ 判断如果AD。小于等于限差，贝UC为车辆定位点，并记录C所在道路ID号为当前行驶 的道路ID;反之，如果AD。大于限差，取A点和C点所在直线上，B点的垂直投影点为车辆定位 点，记录该点所在道路ID号为当前行驶的道路ID。
全文摘要
本发明涉及导航定位技术，具体的说是涉及到一种车辆定位的实现方法。本发明针对现有技术中GPS和DR各自存在的缺点，公开了一种车辆定位的实现方法，将二者相结合以实现高效、准确、连续的定位。其技术方案的要点可概括为判断从GPS模块获得的经纬度数据是否异常，如果无异常就采用GPS与电子地图匹配算法求得车辆当前所处道路及在所处道路上的具体位置，如果有异常就启用DR与电子地图匹配算法求得车辆当前所处道路及在所处道路上的具体位置。本发明的有益效果是结合GPS和DR，适用于对车辆实现高效、准确、连续的定位。
文档编号G01C21/28GK101545788SQ20091030228
公开日2009年9月30日 申请日期2009年5月14日 优先权日2009年5月14日
发明者爽 明 申请人:四川长虹电器股份有限公司