一种定位导航系统及车辆的制作方法

本发明涉及车辆定位技术领域，特别是涉及一种定位导航系统及车辆。

背景技术：

目前汽车上采用的多为网络定位导航系统，网络定位导航系统是多传感器融合惯性导航系统的导航组合模块，该模块基于GNSS(Global Navigation Satellite System，全球卫星导航系统)和惯性测量单元(IMU)，通过最优卡尔曼滤波技术进行数据融合，输出组合定位导航信息，提升导航环境适应性，获得高性能导航能力。

通过对网络定位导航系统的大量路测试验，结果表明：在高层建筑群附近，GNSS卫星信号遮挡严重，网络定位导航系统给出的定位结果与实际路线有较大偏差，且当汽车进入地下停车场等遮蔽场所时，GNSS信号中断，无法定位。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的定位导航系统及车辆是本领域技术人员目前需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种定位导航系统，不受网络信号强弱的影响，在一些特殊条件下，例如网络定位导航系统的GPS信号弱或者无法GPS信号中断时，依然能够持续对车辆进行精准的定位导航，提高了车辆定位导航的精度；本发明的另一目的是提供一种包括上述定位导航系统的车辆。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种定位导航系统，应用于车辆，该系统包括：

路况信息采集模块，用于采集所述车辆所在的路况信息；

定位工控机，用于依据所述路况信息以及所述定位工控机自身存储的3D地图生成第一定位信息；

中央控制器，用于依据所述第一定位信息得到所述车辆的导航信息。

优选地，所述依据所述路况信息以及所述定位工控机自身存储的3D地图生成第一定位信息的过程具体为：

对所述路况信息进行特征点检测和识别；

通过地图匹配算法计算所述特征点的三维信息；

依据所述特征点的三维信息生成三维制图；

将所述三维制图中的特征点与3D地图中的特征点进行匹配和定位，得到所述第一定位信息。

优选地，所述特征点包括车道线、行人、障碍物以及交通标示。

优选地，该系统还包括：

网络定位导航系统，用于输出所述车辆的第二定位信息；

则所述定位工控机还用于依据所述第一定位信息以及所述第二定位信息得到所述车辆的综合定位信息；

所述中央控制器，用于依据所述综合定位信息得到所述车辆的导航信息。

优选地，该系统还包括：

交换机，用于将所述路况信息采集模块采集的路况信息传送至所述定位工控机，并将所述定位工控机输出的综合定位信息传送至所述中央控制器。

优选地，所述路况信息采集模块为双目相机。

优选地，所述路况信息采集模块为单目相机。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种车辆，包括如上述所述的定位导航系统。

本发明提供了一种定位导航系统及车辆，该系统包括路况信息采集模块，用于采集车辆所在的路况信息；定位工控机，用于依据路况信息以及定位工控机自身存储的3D地图生成第一定位信息；中央控制器，用于依据第一定位信息得到车辆的导航信息。本发明提供的定位导航系统及车辆，在对车辆进行定位导航时，依据利用路况信息采集模块以及已经预先存储的高精度的3D地图得到的第一定位信息来得到车辆的导航信息，不受网络信号强弱的影响，在一些特殊条件下，例如网络定位导航系统的GPS信号弱或者无法GPS信号中断时，依然能够持续对车辆进行精准的定位导航，提高了车辆定位导航的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种定位导航系统的结构示意图；

图2为本发明提供的一种定位导航系统的工作原理图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种定位导航系统，不受网络信号强弱的影响，在一些特殊条件下，例如网络定位导航系统的GPS信号弱或者无法GPS信号中断时，依然能够持续对车辆进行精准的定位导航，提高了车辆定位导航的精度；本发明的另一核心是提供一种包括上述定位导航系统的车辆。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，图1为本发明提供的一种定位导航系统的结构示意图，该系统包括：

路况信息采集模块1，用于采集车辆所在的路况信息；

作为优选地，路况信息采集模块1为双目相机。

作为优选地，路况信息采集模块1为单目相机。

具体地，这里的路况信息采集模块1除了可以为双目相机、单目相机外，还可以为多目相机等其他类型的相机，本发明在此不作特别的限定。

定位工控机2，用于依据路况信息以及定位工控机2自身存储的3D地图生成第一定位信息；

具体地，这里的3D地图记录的是场景的三维信息，比现有技术中常见的二维地图精度高，是预先存储至定位工控机2的。

作为优选地，依据路况信息以及定位工控机2自身存储的3D地图生成第一定位信息的过程具体为：

对路况信息进行特征点检测和识别；

通过地图匹配算法计算特征点的三维信息；

依据特征点的三维信息生成三维制图；

将三维制图中的特征点与3D地图中的特征点进行匹配和定位，得到第一定位信息。

作为优选地，特征点包括车道线、行人、障碍物以及交通标示。

另外，这里的特征点还可以包括其他路况信息，能实现本发明的目的即可。

下面以路况信息采集模块1为双目相机为例对依据路况信息以及定位工控机2自身存储的3D地图生成第一定位信息的过程作介绍：

双目相机可以对车道线、行人、障碍物以及交通标示等路况信息进行检测和识别，再经过高精度地图匹配算法，来计算场景中特征点的三维信息，并进行三维制图，制图完成后将场景中特征点与3D地图中的特征点进行匹配和定位，得到第一定位信息。

中央控制器3，用于依据第一定位信息得到车辆的导航信息。

作为优选地，该系统还包括：

网络定位导航系统4，用于输出车辆的第二定位信息；

当汽车开启导航功能时，由网络定位导航系统4可以测量出车辆的第二定位信息。

具体地，这里的网络定位导航系统4的工作原理为：

当汽车开启导航功能时，由GNSS接收器通过对接收到的GNSS RTK差分信号进行数据处理，获得高精度卫星导航定位结果；与此同时，惯性导航系统中的惯性测量单元IMU测量出汽车的加速度和角速度，并通过惯性导航系统中的惯导机械编排过程获得惯导解算结果，再由组合导航解算模块实现GNSS定位结果和惯导解算结果信息融合，得到组合定位导航信息，从而为汽车提供连续可靠的导航信息。

当然，这里的网络定位导航系统4还可以为其他的定位导航系统，本发明在此不做特别的限定，能实现本发明的目的即可。

则定位工控机2还用于依据第一定位信息以及第二定位信息得到车辆的综合定位信息；

中央控制器3，用于依据综合定位信息得到车辆的导航信息。

具体地，本申请中依据第一定位信息以及第二定位信息得到车辆的综合定位信息，在第一定位信息中的视觉信息的来源硬件(相机)出现故障时，定位工控机2通过算法结合第二定位信息及3D地图与第一定位信息中的视觉信息进行比对匹配，输出最终的综合定位信息给中央控制器3。

在第二定位信息(也即GNSS信息或GPS信息)不稳定或不准确时，定位工控机2可通过算法选用第一定位信息(视觉信息、3D地图信息)为准确信息，进行综合比较后输出最终的定位综合定位信息给中央控制器3。

可见，在对车辆进行定位导航时，不仅依据利用路况信息采集模块1以及高精度的3D地图得到的第一位定位信息，还依据网络定位导航系统4输出第二定位信息，然后再依据第一定位信息和第二定位信息得到综合定位信息，一方面，提高了车辆定位导航的精度，另一方面，在一些特殊条件下，网络定位导航系统4的GPS信号弱或者无法GPS信号中断时，依据路况信息采集模块1和3D地图得到的第二位定位信息依然能够对车辆进行精准的定位导航。

作为优选地，该系统还包括：

交换机5，用于将路况信息采集模块1采集的路况信息传送至定位工控机2，并将定位工控机2输出的综合定位信息传送至中央控制器3。

具体地，这里的交换机5可以为千兆交换机，不仅可实现对定位导航系统中的信息进行信息传递，还可以为车辆系统中的其他信息进行信息传递。

另外，请参照图2，图2为本发明提供的一种定位导航系统的工作原理图。

具体地，工作过程分为输入、预处理、主处理、后处理、输出五部分，输入部分包含：视觉信息、GNSS数据、3D地图三部分，预处理程序通过视觉信息与GPS数据信息输入后通过视觉处理算法、航位测量算法得到车辆初始的定位与姿态数据，同时结合附近的3D地图数据输出精确的GPS轨迹及当前所在区域内的3D地图数据，主处理程序结合视觉信息输入及地图匹配算法得到精确车辆位置与姿态，最终后处理程序将经过处理的视觉信息、位置及GPS轨迹、3D地图数据进行几何特征匹配，从而输出最车辆目前所在位置的最精确的综合定位信息。

本发明提供了一种定位导航系统及车辆，该系统包括路况信息采集模块，用于采集车辆所在的路况信息；定位工控机，用于依据路况信息以及定位工控机自身存储的3D地图生成第一定位信息；中央控制器，用于依据第一定位信息得到车辆的导航信息。本发明提供的定位导航系统及车辆，在对车辆进行定位导航时，依据利用路况信息采集模块以及已经预先存储的高精度的3D地图得到的第一定位信息来得到车辆的导航信息，不受网络信号强弱的影响，在一些特殊条件下，例如网络定位导航系统的GPS信号弱或者无法GPS信号中断时，依然能够持续对车辆进行精准的定位导航，提高了车辆定位导航的精度。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种车辆，包括如上述所述的定位导航系统。

具体地，对于本发明提供的包括上述实施例中的定位导航系统的车辆的具体介绍请参照上述系统实施例，本发明在此不再赘述。

另外，这里的车辆可以为汽车、火车等。

需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。