[0055] 上述的基于GPS与光电跟踪装置的智能驾考系统，其所述的光电跟踪装置可以接 收GPS/MEMS组合定位单元输出的车辆位置以及俯仰角、横滚角信息，GPS/MEMS组合定位单 元的信息可以控制光电跟踪装置隔离车体运动的姿态信息，并可以对固定和活动目标进行 实时图像跟踪，光电跟踪装置同时可以输出俯仰轴、方位轴的转角信息，光电跟踪装置上除 了安装CCD摄像机之外，还可以安装一个用于数据通信的无线电定向天线。
[0056] 上述的基于GPS与光电跟踪装置的智能驾考系统，其所述的η个预设标志点的布 置以确保车载光电跟踪装置在驾考场地任何位置均可以探测到为原则，为了确保航向角计 算精度，η个预设标志点与驾考场地中心点连线之间的夹角在360° /n左右，从理论上来 讲，η可以选为1，这样只需要布置一个预设标志点，但考虑到实际场地内预设标志点被遮 挡的情况，我们可以选的η = 2或者η = 3。
[0057] 上述的基于GPS与光电跟踪装置的智能驾考系统，所述的车辆第一航向角计算的 方法包括如下步骤：
[0058] (1)通过GPS测量得到光电跟踪装置的精确的位置坐标；
[0059] (2)在驾考车辆静止状态下，控制光电跟踪装置瞄准某一个预设标志点，在瞄准后 分别记录光电跟踪装置的俯仰转角、方位转角和驾考车辆的俯仰角、横滚角等信息；
[0060] (3)结合光电跟踪装置的位置坐标、预设标志点的精确的空间坐标、瞄准时刻光电 跟踪装置的俯仰转角、方位转角，驾考车辆的俯仰角，横滚角，通过空间几何约束公式，可以 计算得到驾考车辆的初始航向角，其计算原理如图4所示：当驾考车辆的俯仰角、横滚角为 零时，其方位角灼计算公式如式1所示，当驾考车辆的俯仰角、横滚角不为零时，其计算公 式需要考虑到空间角度的转换关系，相对比较复杂而且这并不是本发明的发明点所在，且 属于现有现有算法，因此不再详细描述。
[0062] 前述的基于GPS与光电跟踪装置的智能驾考系统，其所述的驾考车辆的航向角、 姿态角实时计算的方法及步骤如下：
[0063] 光电跟踪装置在车辆运动过程中实时跟踪任何一个预设标志点，并输出相对的 俯仰轴、方位轴转角信息，信息处理中心利用车辆的初始航向、姿态信息，并结合光电跟踪 装置输出的俯仰轴、方位轴转角信息，通过空间矩阵变换算法得到车辆的实时航向角、俯仰 角、横滚角等信息。当驾考车辆的俯仰角、横滚角为零时，其方位角錢计算公式如下式2所 示，其中光电跟踪装置跟踪预设标志点过程中实时输出的轴系转角信息。当车辆的 俯仰角、横滚角不为零时，其计算公式需要考虑到空间角度的转换关系，相对比较复杂而且 这并不是本发明的发明点所在，且属于现有现有算法，因此不再详细描述。
[0064] ψ? 二％ + 式 2
[0065] 前述的基于GPS与光电跟踪装置的驾驶人智能考试系统，其所述的光电跟踪装置 跟踪预设标志点的光路被驾考内的其他设施遮挡的时刻，光电跟踪装置可以在跟踪过程中 实时切换并跟踪其他预设标志点，系统可以根据不同标志点之间的相对位置关系来实时切 换车辆位置、姿态、航向计算的公式，从而确保车辆考试过程的连续性和抗干扰性。由于两 个标志点之间的相关位置关系是固定的，因此，在更换到新的预设标志点时，车辆航向角只 需要在原先计算得到的航向角基础上加减一个固定的偏差角便可以。
[0066] 前述的基于GPS与光电跟踪装置的驾驶人智能考试系统，当光电跟踪装置上安装 有一个定向型无线电天线，预设标志点处安装有一个无线电天线，车辆可以实时与位置预 设标志点处的天线进行高带宽的定向通信。
[0067] 上述实施例公布的是本发明较佳的实施方式，并非穷举。本领域技术人员极易根 据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精 神，都在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种车辆定位装置，其特征在于，包括： GPS/MEMS组合定位单元，用于获取驾考车辆的第一位置信息、第一俯仰角、第一横滚 角； 辅助定位单元，用于对至少一个预设标志点进行瞄准跟踪； 数据处理单元，接收所述GPS/MEMS组合定位单元及所述辅助定位单元发送的数据，根 据瞄准跟踪结果获取车辆的第一航向角、第二俯仰角和第二横滚角；并根据所述第一位置 信息、所述第一俯仰角、所述第一横滚角、所述第一航向角、所述第二俯仰角、所述第二横滚 角获取车辆的位置信息、航向角、俯仰角和横滚角，根据所述位置信息、航向角、俯仰角和横 滚角结合车辆自身的几何关系得到车辆边缘轮廓的位置。2. 根据权利要求1所述的车辆定位装置，其特征在于，所述辅助定位单元包括： 双轴框架，包括俯仰轴和方位轴； 光电摄像机，设置于所述双轴框架上，可绕俯仰轴、方位轴旋转，实现对固定和活动目 标的实时图像跟踪； 码盘，设置于俯仰轴和方位轴轴系上，用于输出俯仰轴和方位轴的转角信息作为瞄准 跟踪结果。3. 根据权利要求2所述的车辆定位装置，其特征在于： 所述辅助定位单元还用于接收所述GPS/MEMS组合定位单元发送的数据，根据所述第 一位置信息、所述第一俯仰角、所述第一横滚角隔离车体运动的姿态变化。4. 根据权利要求2或3所述的车辆定位装置，其特征在于，所述辅助定位单元还包括： 定向型无线电天线，用于实现驾考车辆与外界的高速率高带宽定向通信。5. 根据权利要求1-4任一项所述的车辆定位装置，其特征在于： 每一所述预设标志点与驾考场地中心点连线之间的夹角为360° /η，η表示预设标志 点的个数。6. 根据权利要求5所述的车辆定位装置，其特征在于： 每一所述预设标志点上设置有无线电天线，用于与辅助定位单元上设置的所述定向型 无线电天线进行高速率高带宽定向通信。7. 根据权利要求5或6所述的车辆定位装置，其特征在于： 所述预设标志点的数量为3个。8. -种智能驾考系统，其特征在于： 包括权利要求1-6任一项所述的车辆定位装置，用于对驾考车辆进行实时、连续、准确 的定位，得到驾考车辆的车辆边缘轮廓的位置；以及信息处理中心； 所述信息处理中心内部存储有驾考场地的地图数据信息和驾考评判标准信息；所述信 息处理中心将所述车辆边缘轮廓的位置与驾考场地的地图数据信息在同一坐标系下进行 位置比较，获得二者的相对位置关系，同时结合驾考评判标准信息，输出驾考结果。
【专利摘要】本发明提供一种车辆定位装置及智能驾考系统，其中的车辆定位装置包括GPS/MEMS组合定位单元、辅助定位单元和数据处理单元；本发明只需要在驾考车辆上安装一个GPS天线即可，成本明显比与双GPS系统有所降低。另外，在驾考场地中设置至少一个标志点，辅助定位单元可以根据对任意标志点进行跟踪定位，并根据定位跟踪结果获得车辆的姿态信息，因此即使驾考车辆在运行过程中GPS信号丢失，也能确保航向角测量的连续性，确保了考试过程的高可靠性，不受环境等因素的干扰。
【IPC分类】G09B19/16, G01C21/16, G01S19/49
【公开号】CN105301621
【申请号】CN201510676903
【发明人】徐烨烽
【申请人】北京星网宇达科技股份有限公司
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年10月19日