实现多车辆同时定位的车路协同车辆定位系统和方法与流程

1.本发明涉及车路协同车辆定位系统和方法，特别是涉及一种实现多车辆同时定位的车路协同车辆定位系统和方法。


背景技术：

2.目前车辆都使用gps、北斗等全球卫星导航系统gns进行定位。但是在隧道等gnss信号很弱或者无gnss信号的区域，gps、北斗等卫星导航设备是无法工作的，因此不能提供全局连续的定位。
3.针对这一问题，当前多使用惯性导航来进行车辆在隧道中的定位。但是惯性导航存在两个问题，一是长期漂移的问题，即惯性元器件固有的漂移率会造成定位误差随时间积累而逐渐增大。另一个问题是价格昂贵。目前市面上主流的、能够在gnss信号丢失后10秒内提供车道级定位的imu的价格在20万元左右。例如，百度apollo自动驾驶车辆所使用的novatel惯性导航装置价格大约在20
‑
25万元左右(参见：[1]http://www.360doc.com/content/19/1021/11/66850528_868133210.shtml，[2]http://www.360doc15.net/wxarticlenew/858667603.html)。因此，惯性导航在性能和价格上都不能满足车辆在隧道中的定位要求。
[0004]
中国专利文献cn208953695u《自动驾驶车辆定位系统以及定位管理系统》提出了一种车路协同车辆定位系统，该系统由路侧系统和车载系统组成，路侧系统由车辆信息测量单元、处理器和路侧无线通信装置组成；车载系统为车载无线通信装置。车辆信息测量单元一般为雷达或摄像头等能够测量车辆运动信息的传感装置。处理器为具有运算能力的计算单元。路侧无线通信装置一般为v2x信号的通信单元。车载无线通信装置一般为与路侧无线通信装置相对应的v2x信号的通信单元，能够与路侧无线通信装置相互通信。
[0005]
当系统工作时，路侧的车辆信息测量单元对车辆的运动信息进行测量，经处理器处理后得到车辆的定位信息，通过路侧无线通信装置将测量到的定位信息以无线信息的形式发送出去，车载无线通信装置接收所述无线信息，经过解码等步骤后，车辆就能得到自身的定位信息。
[0006]
但是，这种车路协同车辆定位系统只能实现单车辆的定位，不能实现多车辆的同时定位。当多辆(不少于2辆)车同时需要定位时，由于路侧车辆信息测量单元无法获取车辆身份信息，导致路侧无线通信装置和车载无线通信装置相通信的无线信息不包含车辆身份信息，所以车辆无法解析出本车辆的定位信息。


技术实现要素：

[0007]
为了弥补上述现有技术的不足，本发明提出一种实现多车辆同时定位的车路协同车辆定位系统和方法。
[0008]
本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：
[0009]
一种车路协同车辆定位方法，包括如下步骤：s1、获取在第一定位系统和第二定位
系统的重叠区测得的车辆第一定位信息，所述车辆第一定位信息由车载系统上的第一定位系统测得；并与路侧系统通信以实现与路侧系统对同一车辆的车辆身份信息的赋值对应化，以便后续路侧系统通过广播形式发出的第二组合信息中能包含赋值对应化过的车辆身份信息和该车辆所对应的第二定位信息；当车辆不少于2辆时，多个第二组合信息形成第二组合信息序列；s2、当需要通过第二定位系统进行定位时，重复接收路侧系统通过广播形式发出的第二组合信息序列，提取第二组合信息序列中的车辆身份信息，当提取的该身份信息与自身车辆的身份信息相符时，则该第二组合信息中所包含的对应该身份信息的第二定位信息即为路侧系统测得的该车辆的第二定位信息。
[0010]
在一些实施例中，还包括如下技术特征：
[0011]
所述步骤s1中，所述车辆身份信息是车辆固有的身份信息，或者由路侧系统临时分配的车辆身份信息；与路侧系统通信实现车载系统与路侧系统对车辆身份信息的赋值对应化的方法包括如下中至少一者：
[0012]
方法一：将所述第一定位信息和车辆身份信息进行组合，形成第一组合信息，以无线信号发出，以便路侧系统执行如下步骤：将第一组合信息中的所述第一定位信息与路侧系统测得的同一时段车辆第二定位信息序列中的第二定位信息分别进行比对，比对成功时提取出所述第一组合信息中的车辆身份信息，此即为车载系统和路侧系统实现赋值对应化的车辆身份信息；
[0013]
方法二：接收路侧系统通过广播形式发出的第二组合信息序列，提取第二组合信息中所包含的路侧系统测得的车辆第二定位信息和其所对应的路侧系统为车辆临时分配的车辆身份信息，当提取的第二定位信息与车辆从第一定位系统获取车辆第一定位信息相符时，则提取对应的身份信息做为自身车辆的身份信息，此即为车载系统和路侧系统实现赋值对应化的车辆身份信息。
[0014]
还包括步骤s3、至少在后续当所述第一定位信息不可得时，以所述第二定位信息做为该车的自身定位信息，以实现持续导航或自动驾驶。
[0015]
所述第一组合信息中还包含实时时钟信息。
[0016]
所述第一定位信息包括车辆位置信息和车辆速度信息。
[0017]
还包括如下步骤：s4、接收来自路侧系统的重定位请求信息；s5、读取车载存储器中所存储的重叠区内的车辆历史第一定位信息序列，并与车辆身份信息一起组帧发送给路侧系统；所述组帧包括历史时间信息、对应所述历史时间的车辆定位信息和自身车辆身份信息；以便路侧实现对车辆身份信息和车辆定位信息的重新匹配。
[0018]
还包括如下步骤：s5’、以无线形式发送重定位请求命令；s6’、接收路侧系统组帧发送的路侧存储器中存储的重叠区内的不同车辆的历史第二定位信息序列和对应的车辆身份信息序列；s7’、解帧得到身份信息序列和对应的车辆历史第二定位信息序列；s8’、读取车载存储器中保存的重叠区中的车辆历史第一定位信息序列，并与上述收到的不同车辆的车辆历史第二定位信息序列分别比较，当找到一致者时判断为本车辆，即可实现本车辆重叠区内车辆身份信息的确定。
[0019]
本发明还提出一种车路协同车辆定位信号生成及发送方法，包括如下步骤：a1、获取在第一定位系统和第二定位系统的重叠区测得的车辆第二定位信息，所述车辆第二定位信息由路侧的第二定位系统测得；并与车载系统通信，实现与车载系统对同一车辆的车辆
身份信息的赋值对应化；a2、通过广播形式发出第二组合信息，所述第二组合信息中包含赋值对应化过的车辆身份信息和该车辆所对应的第二定位信息；当车辆不少于2辆时，多个第二组合信息形成第二组合信息序列。
[0020]
在一些实施例中，还包括如下特征：
[0021]
所述第一定位信息从接收的车载系统以无线信号发来的第一组合信息中提取获得；
[0022]
所述车辆身份信息是车辆固有的身份信息，或者由路侧系统临时分配的车辆身份信息；
[0023]
所述步骤a1中与车载系统通信，实现车载系统与路侧系统对车辆身份信息的赋值对应化的方法包括如下中至少一者：
[0024]
方法一：接收车载系统以无线信号发出的第一组合信息，所述第一组合信息中包含所述第一定位信息和车辆身份信息，将第一组合信息中的所述第一定位信息与路侧系统测得的同一时段车辆第二定位信息序列中的第二定位信息分别进行比对，比对成功时提取出所述第一组合信息中的车辆身份信息，此即为车载系统和路侧系统实现赋值对应化的车辆身份信息；方法二：通过广播形式发出第二组合信息序列，第二组合信息中包含路侧系统测得的车辆第二定位信息和其所对应的路侧系统为车辆临时分配的车辆身份信息；所述第二组合信息序列供车载系统接收以提取第二定位信息，当车载系统提取的第二定位信息与该车辆从第一定位系统获取的车辆第一定位信息相符时，则提取对应的车辆身份信息做为自身车辆的身份信息，此即为车载系统和路侧系统实现赋值对应化的车辆身份信息。
[0025]
所述路侧处理器处理得到车辆第二定位信息的方法为：当所述车辆信息测量单元为毫米波雷达时，路侧处理器读取路侧存储器中预置的毫米波雷达安装位置的定位信息，并结合毫米波雷达输出的车辆相对定位信息，得到车辆的第二定位信息；当所述车辆信息测量单元为激光雷达或摄像头时，路侧处理器处理激光雷达输出的点云或摄像头输出的图像信息得到车辆的相对定位信息，并读取路侧存储器中预置的激光雷达或摄像头的安装位置的定位信息，得到车辆的第二定位信息；当所述车辆信息测量单元为地磁阵列时，路侧处理器根据收到的地磁测量量判断是否有车辆经过，并读取路侧存储器中预置的地磁传感器编号和相应的经纬度；路侧处理器根据传感器编号确认车辆所在的经纬度，即确定了车辆的第二定位信息。
[0026]
步骤a2中，还将时钟信息一并组合发出。
[0027]
所述第二定位信息包括车辆位置信息和车辆速度信息。
[0028]
步骤a1中比对时，路侧系统的处理器将路侧系统车辆信息测量单元测量到的车辆第二定位信息序列中的第二定位信息和来自路侧无线通信装置的车辆第一定位信息进行比较处理，当两者小于某一阈值时即可认为两者为同一辆车。
[0029]
还包括步骤：a4’、广播发送重定位请求命令，以请求车载系统发出车辆身份信息和重叠区内的对应历史时间的第一定位信息序列；a5’、接收车载系统所发出的车辆身份信息和对应历史时间的第一定位信息序列；a6’、读取路侧存储器存储的重叠区内的对应历史时间的车辆历史第二定位信息序列，将所接收到的车载系统存储的车辆历史第一定位信息序列和路侧系统存储的不同车辆的历史第二定位信息序列分别进行比对，当比对一致时判断为同一车辆，实现了对车辆身份信息和车辆定位信息的重新匹配。
[0030]
还包括步骤：a4”、接收车载系统以无线形式发送的重定位请求命令；a5”、将路侧系统存储器中存储的重叠区内的不同车辆的历史第二定位信息序列和对应的车辆身份信息序列组帧发送；从而使车载系统可以实现如下步骤：解帧得到得到身份信息序列和对应的车辆历史第二定位信息序列；读取车载存储器中保存的重叠区中的车辆历史第一定位信息序列，并与上述收到的不同车辆的历史第二定位信息序列分别比较，当找到一致者时判断为本车辆，即可实现本车辆重叠区内车辆身份信息的确定。
[0031]
本发明还提出一种车路协同车辆定位信号生成及发送方法，包括如下步骤：a1、在第一车辆信息测量单元和第二车辆信息测量单元的作用范围重叠区域，路侧系统处理器接收来自第一车辆信息测量单元的第三组合信息，所述第三组合信息中包含第三定位信息序列和相对应的车辆身份信息序列；a2、路侧系统处理器将第三定位信息序列中的第三定位信息与第二车辆信息测量单元测得的车辆的第四定位信息序列中的第四定位信息分别进行比对，比对一致时提取出所述第三定位信息相对应的车辆身份信息作为比对一致的第四定位信息的车辆身份信息；a3、第二车辆信息测量单元持续测量获得车辆的第四定位信息序列，利用车辆运动状态在时间和空间上的连续性可持续跟踪车辆，路侧系统处理器将车辆身份信息与所持续测得的所述第四定位信息匹配，形成第四组合信息序列；a4、将第四组合信息以无线信号广播发出，以便路侧系统利用第二车辆信息测量单元为车载系统提供多车辆同时定位服务。
[0032]
在一些实施例中，还包括：
[0033]
当车辆驶出重叠区域，进入第二车辆信息测量单元测量范围内的非重叠区域，第二车辆信息测量单元持续进行测量，路侧系统处理器将车辆身份信息与相对应的车辆定位信息组合，当车辆不少于2辆时，形成包含车辆身份信息的车辆定位信息序列，经过路侧无线通信装置以无线信息方式发出，从而实现多车辆连续定位。
[0034]
用摄像头配合图像识别辅助进行车辆身份识别。
[0035]
本发明还提出一种车路协同车辆定位系统车载系统，包括处理器、存储器、卫星导航接收机和无线通信装置，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行以实现上述的方法。
[0036]
本发明还提出一种车路协同车辆定位系统路侧系统，包括处理器、存储器、车辆信息测量单元和无线通信装置，所述车辆信息测量单元和卫星定位信号的作用范围有重叠区；所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行以实现上述的方法。
[0037]
本发明还提出一种车路协同车辆定位系统路侧系统，包括处理器、存储器、两个、多个车辆信息测量单元和无线通信装置，其特征在于，相邻的所述车辆信息测量单元之间设置有作用范围重叠区；所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行以实现上述的方法。
[0038]
本发明还提出一种车路协同车辆定位系统，其特征在于包括上述的路侧系统。
[0039]
本发明与现有技术对比的有益效果包括：本发明通过在重叠区时同时获得的第一定位信息和第二定位信息的比对，获知车辆身份，从而将车辆身份信息从车载系统传递给路侧系统，从而使路侧系统能发出带有车辆身份信息的车辆定位信息，这样当有多个车辆同时通过时，各车可分别通过身份信息的匹配获知哪个定位信息是属于自己的，从而实现了多车同时定位。路侧系统还利用路侧信息测量单元的重叠区，实现长距离的连续多车同
时定位。
[0040]
在一些实施例中，还有如下有益效果：
[0041]
当车辆身份信息不可得或者失配时，路侧系统还通过临时赋予车辆身份信息为车辆提供定位信息，从而继续实现多车同时定位。
[0042]
当车辆身份信息不可得或者失配时，路侧系统还可以通过重定位请求的方式，通过重叠区内的历史定位信息来获得车辆的身份信息，从而继续实现多车同时定位。
[0043]
当车辆身份信息不可得或者失配时，车载系统还可以通过重定位请求的方式，通过重叠区内历史定位信息来获得车辆的身份信息，从而继续实现多车同时定位。
[0044]
本发明进一步的有益效果将在实施例中进一步阐述。
附图说明
[0045]
图1是本发明实施例车路协同车辆定位系统示意图。
[0046]
图2是本发明实施例重叠区示意图。
[0047]
图3是本发明实施例两个车辆信息测量单元构成的隧道内定位场景示意图。
[0048]
图4是本发明实施例判断车辆是否处于检测区示意图。
[0049]
图5是本发明实施例车载系统流程示意图。
[0050]
图6是本发明实施例路侧系统多车定位流程示意图。
[0051]
图7是本发明实施例路侧系统连续定位流程示意图。
具体实施方式
[0052]
下面对照附图并结合优选的实施方式对本发明作进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0053]
需要说明的是，本实施例中的左、右、上、下、顶、底等方位用语，仅是互为相对概念，或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
[0054]
针对上述车路协同车辆定位系统无法实现多车辆同时定位的问题，本专利下述实施例示出了一种实现多车辆同时定位的车路协同车辆定位系统和方法。
[0055]
如图1所示，所述车路协同车辆定位系统包括路侧系统和车载系统两部分。
[0056]
路侧系统包括安装在路侧的车辆信息测量单元1、处理器2和路侧无线通信装置3和存储器(可以和处理器集成在一起)。
[0057]
车辆信息测量单元可以为雷达、摄像头、地磁阵列等传感器，用于测量车辆运动信息。
[0058]
进一步地，所述车辆信息测量单元为毫米波雷达，可同时检测一定距离范围内的车辆运动状态，比如8车道200米范围内的车辆，输出车辆在此区域内的相对位置和速度。
[0059]
或者，所述车辆信息测量单元为激光雷达，可输出一定距离范围内的点云，比如3车道200米范围内的点云图。
[0060]
或者，所述车辆信息测量单元为摄像头，可拍摄一定区域内的包含车辆信息的视频，比如4车道50米范围内道路视频。
[0061]
或者，所述车辆信息测量单元为地磁阵列，每隔一定距离在地面设置一个地磁传感器组成地磁传感器阵列，并标记每个地磁传感器的安装位置；当上有车辆经过时，相应传
感器测量值发生变化，输出为传感器编号和对应的测量量。
[0062]
路侧处理器可以是arm处理器或者边缘计算单元mec(mobile edge computing)等具有运算能力的计算单元；
[0063]
所述路侧存储器为tf存储卡、eeprom、flash或者硬盘等可保存数据的设备，里面保存有预先设置的数据。所述路侧存储器与路侧处理器相连接。
[0064]
进一步地，当所述车辆信息测量单元为毫米波雷达、激光雷达和摄像头时，路侧存储器中预先设置的数据为毫米波雷达、激光雷达的安装位置的定位信息，比如经纬度；当所述车辆信息测量单元为地磁阵列时，路侧存储器中预先设置的数据为地磁传感器编号和相应的经纬度。
[0065]
路侧无线通信装置可以为但不限于lte
‑
v2x或者5g
‑
v2x等信号的无线通信单元。
[0066]
可扩展地，所述路侧系统包含路侧时钟单元和车载时钟单元。所路侧时钟单元是可以提供时间信息的装置，可以为gps卫星导航接收机装置或者晶振等电子元器件组成的电路，能够提供时钟信息。所述车载时钟单元连接到车载处理器。
[0067]
值得强调的是，处理器可以由数个子处理器组成，并且车辆信息测量单元和/或路侧无线通信装置可以分别与不同子处理器组合。比如，在现有的装置中，路侧无线通信装置通常和路侧时钟单元、与子处理器、路侧存储器集成为一个设备，称为路侧单元rsu(road side unit)；车辆信息测量单元雷达通常也与子处理器集成在一起。
[0068]
车载系统包括安装在车辆上的卫星导航接收机、车载无线通信装置、车载处理器和车载存储器四部分。
[0069]
所述卫星导航接收机可以输出车辆的定位信息。所述定位信息包括但不限于车辆运动的位置、速度。
[0070]
所述卫星导航接收机安装在车辆上，并连接到车载处理器。
[0071]
所述卫星导航接收机可以是gps接收机、北斗接收机、gps/北斗双模接收机或者和其他卫星导航系统组合的多模gnss信号接收机；所述接收机包括rtk接收机。
[0072]
进一步地，所述卫星导航接收机可以和imu惯性测量单元一起组合使用，以提高导航精度。卫星导航接收机和imu惯性测量单元组合使用是行业内的典型使用方法，在此不再赘述。
[0073]
所述车载无线通信装置为与路侧系统中路侧无线通信装置相匹配的包括但不限于lte
‑
v2x或者5g
‑
v2x等信号的通信单元，两者能够通过无线信号进行相互通信。
[0074]
所述车载无线通信装置连接到车载处理器。
[0075]
所述车载处理器为具有计算能力的运算单元，比如arm系列处理器。
[0076]
所述车载存储器为tf存储卡、flash或者硬盘等可保存数据的设备。将车辆身份信息预先存储到存储器中。所述车辆身份信息包括但不限于车辆的车牌号。
[0077]
可扩展地，所述车载系统包含车载时钟单元。所车载时钟单元是可以提供时间信息的装置，可以为上述卫星导航接收机或者晶振等电子元器件组成的电路，能够提供时钟信息。所述车载时钟单元连接到车载处理器。
[0078]
在现有的装置中，所述车载无线通信装置和所述处理器、车载时钟单元、所述车载存储器结合在一起为一个装置，称为车载单元obu(on board unit)。
[0079]
在本技术下述实施例中，路侧系统设置为包含有重叠区，即：包含有车辆身份信息
和车辆定位信息的定位区和不包含车辆身份信息只包含车辆定位信息的定位区有重叠区域。
[0080]
所述重叠区的长度不少于一定的阈值。
[0081]
对于gnss信号和车路协同定位重叠区，该阈值的取值范围为5
‑
1000米，以确保车载系统同时获取足够多的gnss定位信息和车路协同定位信息；该阈值的一个优选值为30米。
[0082]
对于车路协同定位系统车辆信息测量单元作用范围重叠区，该阈值的取值范围为5
‑
300米，以确路侧系统在重叠区获得足够多的测量值；该阈值的一个优选值为10米。
[0083]
在所述重叠区，路侧系统的车辆信息测量单元测量频率不少于一定的阈值，以确保路侧系统在所述重叠区获得足够数量的测量值。该阈值的取值范围为1
‑
300hz；该阈值的一个优选值为50hz。
[0084]
如果是gnss信号和车路协同定位重叠区，车载系统中的卫星导航接收机接收到的gnss定位数据应该满足以下要求，以确保接收到gnss能够有效定位：
[0085]
卫星数不少于4颗；
[0086]
进一步地，卫星空间几何分布强度因子pdop不少于一定阈值，该阈值的取值范围为0.01
‑
10；该阈值的一个优选值为3；
[0087]
进一步地，卫星水平几何分布强度因子hdop不少于一定阈值，该阈值的取值范围为0.001
‑
2.0；该阈值的一个优选值为0.5；
[0088]
进一步地，平面精度hrms不少于一定阈值，该阈值的取值范围为0.001
‑
2；该阈值的一个优选值为0.05。
[0089]
实施例一
[0090]
此实施例中，重叠区是通过把路侧系统的一部分设在有gnss信号覆盖的区域实现的，如图5、6所示，所述实现多车辆同时定位的方法为：
[0091]
在路侧系统所在区域有gnss信号覆盖的重叠区，车载系统卫星导航接收机实时测得车辆的定位信息，并传送给车载处理器。
[0092]
车载无线通信装置和路侧系统中路侧无线通信装置通过无线信号进行相互通信。
[0093]
车载系统中的车载处理器将来自卫星导航接收机的车辆定位信息和预存在车载系统中的车辆身份信息按一定格式进行组帧，通过车载无线通信装置以无线信号的方式发出。
[0094]
所述组帧格式可以是
[0095][0096]
可扩展地，上述组帧信息包括车载时钟单元提供的实时时钟信息，所述组帧格式如下。所述组帧格式可以是
[0097]
[0098]
可扩展地，车载处理器将所述组帧信息保存到车载存储器中。
[0099]
路侧系统中的路侧无线通信装置接收车载无线通信装置发出的无线信号，并转换为电子信号传送给路侧系统中的处理器。路侧系统中的处理器解帧获得车辆身份信息和车辆定位信息。
[0100]
同时，路侧系统中的车辆信息测量单元测量车辆运动信息，然后传送给路侧处理器。路侧处理器处理得到不包含车辆身份信息的车辆定位信息。当测量范围内车辆不少于2辆时，路侧处理器处理得到不包含车辆身份信息的车辆定位信息序列。
[0101]
所述路侧处理器处理得到车辆定位信息的方法为：
[0102]
当所述车辆信息测量单元为毫米波雷达时，路侧处理器读取路侧存储器中预置的毫米波雷达安装位置的定位信息，并结合毫米波雷达输出的车辆相对定位信息，得到车辆的定位信息(经纬度等地理定位信息)。
[0103]
当所述车辆信息测量单元为激光雷达或摄像头时，路侧处理器处理激光雷达输出的点云或摄像头输出的图像信息得到车辆的相对定位信息，并读取路侧存储器中预置的激光雷达或摄像头的安装位置的定位信息，得到车辆的定位信息(经纬度等地理定位信息)。
[0104]
当所述车辆信息测量单元为地磁阵列时，路侧处理器根据收到的地磁测量量判断是否有车辆经过，并读取路侧存储器中预置的地磁传感器编号和相应的经纬度。路侧处理器根据传感器编号确认车辆所在的经纬度，即确定了车辆的定位信息。
[0105]
可扩展地，路侧处理器将路侧时钟单元提供的实时时钟信息同上述车辆定位信息保存到车载存储器中。
[0106]
记某一时刻路侧系统处理器获得的来自路侧无线通信装置的车辆身份信息和定位信息为如表一所示：
[0107][0108]
记同一时段路侧系统处理器获得的来自车辆信息测量单元的不包含车辆身份信息的车辆定位信息序列如表二所示：
[0109][0110]
路侧系统的处理器将同一时段来自路侧无线通信装置的车辆定位信息与来自路
侧系统车辆信息测量单元的车辆定位信息序列中的车辆定位信息分别进行比较，当两者小于某一阈值时即可认为两者为同一辆车，即为路侧系统处理器得到的来自车辆信息测量单元的车辆定位信息匹配到对应的车辆身份信息。
[0111]
当车辆不少于2辆时，路侧处理器接收到每个车辆发来的包含车辆身份信息的车辆定位信息，路侧处理器对每个车辆的车辆定位信息与来自路侧系统车辆信息测量单元的车辆定位信息序列中的车辆定位信息分别进行比较，即可为路侧系统处理器得到的来自车辆信息测量单元的每个车辆定位信息匹配到对应的车辆身份信息。
[0112]
值得注意的是，由于来自路侧无线通信装置的信息和来自车辆信息测量单元的信息可能频率不一致，所以上述同一时段是该时刻之前收到两者最近一次信息的时间段或者该时刻前后收到两者最近一次信息的时间段。
[0113]
以确定{p
r1
,v
r1
}的车辆身份信息为例，将{p
r1
,v
r1
}与{{p
v1
,v
v1
},{p
v2
,v
v2
},...,{p
vn
,v
vn
}}分别进行比较，一种优选的方法为当两者小于某一阈值时即可认为两者为同一辆车，从而得了{p
r1
,v
r1
}的车辆身份信息。
[0114]
所述比较方法为
[0115][0116]
其中，ε
p
和ε
v
为根据系统特性选取的任意数值。同时比对位置信息和速度信息可以获得更准确的比对结果。
[0117]
值得注意的是，p
r
表示的位置在实际应用中一般表示为空间3个方向上的位置{p
rx
,p
ry
,p
rz
}，同理，v
r
也表示为{v
rx
,v
ry
,v
rz
}，则上面的式子可进一步表示为
[0118][0119]
其中，ε
px
,ε
py
,ε
pz
和ε
vx
,ε
vy
,ε
vz
是根据系统特性选取的数值。
[0120]
一种选取方法为，根据卫星导航接收机产品手册提供的卫星导航接收机定位误差和路侧系统车辆信息测量单元手册提供的路侧系统车辆信息测量单元定位误差选取，取两者定位误差和的1.5倍。比如卫星导航接收机位置误差和速度误差为0.3m和0.1m/s，路侧系统车辆信息测量单元位置精度和速度误差为0.5m和0.2m/s，则取ε
px
、ε
py
和ε
pz
为1.5
×
(0.3+0.5)＝1.2，取ε
vx
、ε
vy
和ε
vz
为1.5
×
(0.1+0.2)＝0.45)
[0121]
进一步地，可以对{ε
px
,ε
py
,ε
pz
}和{ε
vx
,ε
vy
,ε
vz
}的任一范数进行比较，如
[0122][0123]
其中，ε
p
和ε
v
是根据系统特性选取的数值。
[0124]
一种选取方法为，根据卫星导航接收机产品手册提供的卫星导航接收机定位误差和路侧系统车辆信息测量单元手册提供的路侧系统车辆信息测量单元定位误差选取，取两者定位误差和的1.5倍。比如卫星导航接收机位置误差和速度误差为0.3m和0.1m/s，路侧系统车辆信息测量单元位置精度和速度误差为0.5m和0.2m/s，则取ε
p
为1.5
×
(0.3+0.5)＝1.2，取ε
v
为1.5
×
(0.1+0.2)＝0.45。
[0125]
也可以是只取xy方向的定位信息进行比较，即
[0126][0127]
进一步地，为提高匹配的正确率，可连续比较一定时间或者一定次数。当连续一定时间或一定次数满足上述条件，即可确认是同一辆车，实现了路侧系统车辆身份信息和车辆定位信息的匹配。此时，路侧系统处理器获得了包含车辆身份信息的车辆定位信息序列。
[0128]
此后，路侧系统处理器即可将上述车辆身份信息和定位信息序列按一定格式组帧，通过路侧无线通信装置以无线信息方式广播发出。所述组帧格式可以为
[0129][0130]
车载无线通信装置接收所述无线信息，并转换为电子信息传送给车载处理器，车载处理器经过解析后，获得包含车辆身份信息的车辆定位信息序列。
[0131]
车载处理器读取车载系统存储器预存的车辆身份信息，并与上述收到的车辆定位信息序列中的车辆身份信息比较，如果车辆身份信息与自己的车辆身份相同，则所对应的定位信息即为自己的定位信息。比如，车辆定位信息序列中的车辆身份信息2与存储器中预存的车辆身份信息相同，则当前车辆的定位信息为车辆定位信息2。
[0132]
如此，就实现了车辆的定位。一旦车辆身份信息和车辆定位信息的匹配完成，之后利用车辆运动状态在时间和空间上的连续性即可实现对车辆身份信息和车辆定位信息的匹配。路侧系统处理器将车辆身份信息和处理路侧系统车辆信息测量单元测量到的车辆运动信息得到的对应车辆定位信息组帧，通过路侧无线通信装置以无线信息方式发出。车载无线通信装置和车载处理器重复以上环节，车辆能够获得来自路侧系统的车辆自身定位信息。
[0133]
所述车辆运动状态在时间和空间上的连续性是指，由于处理器相邻两次处理的时间间隔很短，车辆定位信息(比如位置)在临近两次时间之间的差值不会很大。如果差值小于某一选定的值，就认为这是同一辆车在两个相邻时刻的定位。
[0134]
进一步地，所述路侧系统包含路侧时钟单元，所述车载系统包含车载时钟单元。
[0135]
所述路侧时钟单元和车载时钟单元是可以提供时间信息的装置，可以为上述卫星导航接收机装置或者晶振等电子元器件组成的电路，能够提供实时时钟信息。所述路侧时钟单元连接到路侧处理器，车载时钟单元连接到车载处理器。
[0136]
车载系统中的车载处理器读取车载时钟单元提供的实时时钟信息，并与自卫星导
航接收机的车辆定位信息和预存在车载系统中的车辆身份信息一起按一定格式进行组帧，通过车载无线通信装置以无线信号的方式发出。同时，车载处理器将所述组帧信息保存到车载存储器中。
[0137]
所述组帧格式可以是
[0138][0139]
路侧系统中的路侧无线通信装置接收车载无线通信装置发出的无线信号，并转换为电子信号传送给路侧系统中的处理器。路侧系统中的处理器解帧获得车辆身份信息和车辆定位信息。当车辆不少于2辆时，路侧系统中的处理器获得车辆身份信息序列和对应的车辆定位信息序列。
[0140]
同时，路侧系统中的车辆信息测量单元测量车辆运动信息，然后传送给路侧处理器。路侧处理器处理得到不包含车辆身份信息的车辆定位信息。当车辆不少于2辆时，路侧处理器获得不包含车辆身份信息的车辆定位信息序列。
[0141]
可扩展地，路侧处理器读取路侧时钟单元提供的实时时钟信息，并与上述不包含车辆身份信息的车辆定位信息序列一起保存到路侧存储器中。
[0142]
进一步地，当由于某些异常原因(比如由于无线通信丢包等意外情况引起路侧系统没有收到车载系统发送的包含车辆身份信息的车辆定位信息)导致在重叠区内路侧系统对车辆身份信息和车辆位置信息的匹配失败需要进行重新匹配时，路侧系统广播发送重定位请求命令。所述重定位请求命令可以是预先定义好的特定信息，比如“request reposition”字符。
[0143]
车载系统收到上述重定位请求信息后，车载处理器读取车载存储器中存储的重叠区内的车辆历史定位信息序列，并与车辆身份信息一起组帧发送给路侧系统。所述组帧格式可是
[0144][0145]
路侧系统收到上述信息后，获得车载系统存储的车辆在重叠区内的历史定位信息序列，路侧系统处理器读取路侧存储器存储的重叠区内的来自路侧系统的不同车辆的历史定位信息序列，并且分别与将上述收到的车载系统存储的车辆历史定位信息进行比较，当二者一致时判断为同一车辆，即可实现重叠区内路侧系统车辆身份信息和车辆定位信息的匹配。之后的时间里根据车辆运动状态在时间和空间上的连续性即可完成当前车辆的身份匹配。
[0146]
一种优选的所述比较方法为，在重叠区对应的历史时间段内随机选取一定数量的时刻点，分别计算不同时刻点路侧系统存储的同一车辆历史定位信息和来自车载系统的车辆历史定位信息的差值，如果所有时刻点两者的差值都小于某一阈值，则可认为两者一致，即判断为同一车辆，即为路侧系统该车辆重新匹配到对应的车辆身份。依次对路侧系统存储的不同车辆历史定位信息进行以上处理，即可实现对所有车辆身份信息和车辆定位信息的重新匹配。所述定位信息可以是车辆位置。
[0147]
进一步地，由于车载系统和路侧系统的工作频率可能不完全相同，导致车载系统存储的车辆历史定位信息的时间戳和路侧系统存储的车辆历史定位信息的时间戳可能不完全一致，所以所述时刻点可以是该时刻点之前包含车载系统和路侧系统记录最近一次数据的时间段或者该时刻点前后包含车载系统和路侧系统记录最近一次数据的时间段。
[0148]
实施例二
[0149]
本实施例给出另一种完成车辆身份匹配的方法，具体方法为：
[0150]
路侧系统的路侧处理器为车辆定位信息赋予临时身份，所述临时身份在之后时间里都有效。
[0151]
一种优选的所述赋予临时身份的方法是，由所述车辆定位信息的位置的x轴值从小到大开始编号，依次编号001、002
……
[0152]
路侧处理器将所述临时身份和处理路侧系统车辆信息测量单元测量的车辆运动信息得到的车辆定位信息按一定的格式组帧，传送给路侧无线通信装置以无线信号的方式发出。当车辆不少于2辆时，所述临时身份为临时身份序列，所述车辆定位信息为车辆定位信息序列。
[0153]
所述组帧格式可以是，
[0154][0155]
可扩展地，路侧处理器读取路侧时钟单元提供的实时时间信息，并与上述临时身份序列和车辆定位信息序列按一定的格式保存到路侧存储器中。所述格式可以是
[0156][0157]
车载系统中的车载无线通信装置接收路侧无线通信装置发出的无线信号，并传送给车载处理器。车载处理器解帧得到临时身份序列和对应的车辆定位信息序列。
[0158]
车载处理器读取卫星导航接收机实时测得车辆的定位信息，并与上述车辆定位信息序列中的车辆定位信息分别比较，当两者差值小于某一阈值时，则可认为两者为同一辆车的定位数据，即为车辆确定了其临时身份。
[0159]
可扩展地，车载处理器读取车载时钟单元提供的实时时间信息，并与上述卫星导航接收机实时测得的车辆定位信息以一定的格式保存到车载存储器中。所述格式可以是
[0160]
时间信息车辆定位信息
[0161]
之后，车载系统中的车载无线通信装置接收路侧无线通信装置发出的无线信号，并传送给车载处理器。车载处理器解帧得到临时身份序列和对应的车辆定位信息序列。
[0162]
车载处理器将第一次得到的临时身份与上述临时身份序列中的元素比较，当两者相同时，所对应的车辆定位信息即为本车当前的定位信息。
[0163]
以后重复以上过程。
[0164]
这样，所述车路协同车辆定位系统实现了多车辆同时定位，即使是在路侧系统无法接收到车载系统发送的卫星导航接收机实时测得的车辆定位信息的情况下也能为多车
辆提供同时定位服务。
[0165]
进一步地，当由于某些异常原因(比如由于无线通信丢包等意外情况引起车载系统没有收到路侧系统发送的包含车辆临时身份信息的车辆定位信息)导致在重叠区内车载系统没有完成与车辆临时身份信息的匹配而需要进行重新匹配时，车载系统以无线形式发送重定位请求命令。所述重定位请求命令可以是预先定义好的特定信息，比如“request reposition”字符。
[0166]
路侧系统收到上述重定位请求信息后，路侧处理器读取车载存储器中存储的重叠区内的不同车辆历史定位信息序列，并与对应的车辆临时身份序列一起组帧发送给路侧系统。所述组帧格式可以是例如如下形式：
[0167][0168]
车载系统中的车载无线通信装置接收路侧无线通信装置发出的无线信号，并传送给车载处理器。车载处理器解帧得到临时身份序列和对应的车辆历史定位信息序列。
[0169]
车载处理器读取车载存储器中保存的重叠区中的车辆历史定位信息序列，并分别与上述收到的不同车辆的历史定位信息序列比较，当二者一致时判断为同一车辆，即可实现本车辆重叠区内车辆临时身份信息的确定。之后从路侧系统发送的信息中提取该临时身份对应的定位信息即可实现后续的定位。
[0170]
一种优选的所述比较方法为，在重叠区对应的历史时间段内随机选取一定数量的时刻点，分别计算每个时刻点车载系统存储的车辆历史定位信息和来自路侧系统的同一车辆的历史定位信息的差值，如果所有时刻点两者的差值都小于某一阈值，则可认为两者一致，即判断为同一车辆，对应来自路侧系统的临时身份信息，即为车载系统匹配到来自路侧系统的车辆临时身份信息。
[0171]
进一步地，由于车载系统和路侧系统的工作频率可能不完全相同，导致车载系统存储的车辆历史定位信息的时间戳和路侧系统存储的车辆历史定位信息的时间戳可能不完全一致，所以所述时刻点可以是该时刻点之前包含车载系统和路侧系统记录最近一次数据的时间段或者该时刻点前后包含车载系统和路侧系统记录最近一次数据的时间段。
[0172]
当路侧系统所在区域gnss信号消失时，虽然车载定位系统的卫星导航接收机无法接收到有效的gnss信号而不能正常工作，车载处理器无法获得来自卫星导航接收机的定位
信息；但是所述车路协同车辆定位系统仍然正常工作，车载处理器能仍然够获得来自路侧系统的车辆定位信息。
[0173]
实施例三
[0174]
本实施例是在上述实施例已经实现了车辆定位信息和车辆身份信息匹配的前提下，实现大区域长距离范围内对多车辆的连续定位。此例中也用到了一个重叠区：把路侧系统的车辆信息测量单元依次设置于路侧，保证作用范围存在适当范围重叠区域且相互无缝衔接，实现整个作用范围对指定道路路段的全覆盖。
[0175]
取车辆信息测量单元组为两个车辆信息测量单元为例进行说明，如图2所示。
[0176]
a、b分别为两个车辆信息测量单元的作用范围，c为两个作用范围的重叠区域。
[0177]
如图7所示，所述方法描述如下：
[0178]
当车辆经过所述车辆信息测量单元作用范围重叠区域时，路侧系统中的路侧处理器同时接收路侧系统中第一车辆信息测量单元测量到的车辆运动信息和第二车辆信息测量单元测量到的车辆运动信息，经过处理后获得第三车辆定位信息序列和第四车辆定位信息序列。
[0179]
路侧系统处理器将第四车辆定位信息序列中的车辆定位信息与第三车辆定位信息序列中的车辆定位信息分别进行比较，如果两者差值小于一定阈值，则认为是同一辆车，从而完成了第二车辆信息测量单元测量的车辆定位信息的身份匹配。
[0180]
之后，如果车辆还处于所述车辆信息测量单元作用范围重叠区域时，对于第二车辆信息测量单元，有两种方法识别车辆身份信息：
[0181]
一种是，利用车辆运动状态在时间和空间上的连续性识别车辆身份。所述识别方法为比较第二车辆信息测量单元本次车辆定位信息与上一次车辆定位信息，如果两者的位置差小于某一阈值，则认为是同一辆车，完成车辆身份识别。
[0182]
另一种是，将第四车辆定位信息序列中的车辆定位信息与第三车辆定位信息序列中的车辆定位信息分别进行比较，所述车辆定位可以是车辆的位置，如果两者的差值小于某一阈值，则认为是同一辆车，从而完成了第二车辆信息测量单元的测量的车辆定位信息的身份匹配。
[0183]
路侧处理器将车辆身份信息与相对应的车辆定位信息分别组合形成包含车辆身份信息的车辆定位信息组合序列，并经过路侧无线通信装置以无线信息方式发出。
[0184]
以后重复以上过程。
[0185]
当车辆驶出重叠区域，进入第二车辆信息测量单元测量范围内的非重叠区域，路侧系统中车辆信息测量单元进行测量，路侧系统中的路侧处理器接收路侧系统中车辆信息测量单元测量到的车辆运动信息，经过处理后得到车辆定位信息。
[0186]
利用车辆运动状态在时间和空间上的连续性识别车辆身份。路侧处理器将车辆身份信息与该车辆定位信息进行组帧，经过路侧无线通信装置以无线信息方式发出。
[0187]
这样，就实现了多车辆连续定位。
[0188]
举例：
[0189]
对于两个车辆信息测量单元构成的隧道内定位场景，如图3所示
[0190]
车辆由左向右方向行驶，a、b分别为第一和第二车辆信息测量单元的作用范围，c为第一和第二车辆信息测量单元作用范围的重叠区域，d为进入隧道方向隧道外的一段道
路，是第一车辆信息测量单元和gnss信号的重叠区。
[0191]
d区内由实施例1中的方法完成多车辆车辆身份和车辆定位信息的匹配和同时定位。
[0192]
隧道内a区，由车辆运动状态在时间和空间上的连续性完成多车辆车辆身份和车辆定位信息的匹配和同时定位。
[0193]
第一和第二车辆信息测量单元作用范围的重叠区域c区，由车辆运动状态在时间和空间上的连续性或者比较来自路侧系统中第一车辆信息测量单元和第二车辆信息测量单元的车辆定位信息，完成多车辆身份和车辆定位信息的匹配和同时定位。
[0194]
隧道内b区，同隧道内a区，由车辆运动状态在时间和空间上的连续性完成多车辆身份和车辆定位信息的匹配和同时定位。
[0195]
这样，就实现了隧道环境下多车辆连续定位。
[0196]
实施例四
[0197]
本实施例示出了另一种实现多车辆同时定位的车路协同车辆定位系统和方法，可用于上述实施例中的方法的辅助。
[0198]
本实施例中，路侧系统包括安装在路侧的车辆信息测量单元、路侧摄像头、路侧处理器、路侧存储器和路侧无线通信装置。
[0199]
车辆信息测量单元可以为雷达、摄像头、地磁阵列等传感器，用于测量车辆运动信息。
[0200]
所述实现多车辆同时定位的方法：
[0201]
路侧系统中车辆信息测量单元把测量到的车辆运动信息传送给路侧处理器，路侧处理器处理后得到车辆定位信息序列。同时对车辆身份信息进行识别。
[0202]
一种优选的所述车辆身份信息识别方法是：
[0203]
路侧处理器读取路侧存储器中预置的检测区定位信息，根据路侧处理器的车辆定位信息判断车辆是否处于检测区内。
[0204]
例如，如图4所示，所述车辆定位信息的车辆位置为{p
x
,p
y
}，所述检测区的定位信息的位置为四个角点依次为({p
1x
,p
1y
},{p
2x
,p
2y
},{p
3x
,p
3y
},{p
4x
,p
4y
})的矩形，判断{p
x
,p
y
}是否在所述矩形内。
[0205]
所述判断方法可以是
[0206][0207]
ε
x
和ε
y
为根据车辆运动特性选取的不小于0的任意数，比如可以为选为
[0208]
ε
x
＝n
·
v
x
·
δt
[0209]
ε
y
＝n
·
v
y
·
δt
[0210]
其中，v
x
和v
y
分别为车辆沿x和y方向的速度，δt为车辆信息测量单元的测量时间间隔，n为0到3的任意数。
[0211]
当上式成立时，车辆进入检测区内；否则车辆没有进入检测区内。
[0212]
当判断车辆进入检测区时，所述路侧处理器控制路侧摄像头拍照。路侧摄像头把拍摄到的图片传送给路侧处理器，路侧处理器对图片进行车牌识别，得到车辆身份信息序列。
[0213]
另一种优选的车辆身份信息识别方法是，
[0214]
路侧处理器读取路侧存储器中预置的检测区图像，并发送给路侧处理器的子处理器(该子处理器和路侧摄像头集成在一起)，路侧处理器的子处理器根据检测区图像检测车辆是否处于检测区内。
[0215]
路侧摄像头不间断地拍摄检测区内的图像，并传送给路侧处理器的子处理器，子处理器在本地进行目标检测，检测是否有车辆进入检测区。当检测到车辆进入检测区内时，子处理器对当前拍摄的图像进行车牌识别，并把检测结果和车牌号信息序列发送给路侧处理器。这种方法在视频车辆检测器中已经成熟应用(如文献：浙江工业大学朱敏的《视频车辆检测器产品的设计与开发》，又如网页：http://www.ia.cas.cn/kygz/cgzh/201210/t20121031_3674522.html)，在此不再赘述。当没有检测到车辆进入检测区内时，不做处理。
[0216]
路侧处理器取车牌号信息序列作为车辆身份信息序列，将车辆身份信息序列和对应的车辆定位信息序列按一定格式组帧，通过路侧无线通信装置以无线信息方式发出。所述组帧格式可以为
[0217][0218]
车载无线通信装置接收所述无线信息，并转换为电子信息传送给车载处理器，车载处理器经过解析后，获得包含车辆身份信息的车辆定位信息序列。
[0219]
车载处理器将车辆定位信息序列中的车辆身份信息与存储器中预存的车辆身份信息比较，当两者相同时，车辆身份信息对应的车辆定位信息即为本车辆的定位信息。
[0220]
之后，路侧系统中车辆信息测量单元进行测量，路侧系统中的路侧处理器接收路侧系统中车辆信息测量单元测量到的车辆运动信息，经过处理后得到车辆定位信息序列。
[0221]
利用车辆运动状态在时间和空间上的连续性完成车辆身份和车辆定位信息的匹配。所述识别方法为比较本次车辆定位信息与上一次车辆定位信息，如果两者的位置差小于某一阈值，则认为是同一辆车，完成完成车辆身份和车辆定位信息的匹配。
[0222]
路侧处理器将车辆身份信息与该车辆定位信息进行组帧，经过路侧无线通信装置以无线信息方式发出。
[0223]
车载无线通信装置接收所述无线信息，并转换为电子信息传送给车载处理器，车载处理器经过解析后，获得包含车辆身份信息的车辆定位信息序列。
[0224]
车载处理器将车辆定位信息序列中的车辆身份信息与车载存储器中预存的车辆身份信息比较，当两者相同时，车辆身份信息对应的车辆定位信息即为本车辆的定位信息。
[0225]
第三次测量，重复第二次的过程。
[0226]
这样，所述车路协同车辆定位系统实现了多车辆同时定位。
[0227]
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应
当视为属于本发明的保护范围。