汽车定位系统、方法及汽车与流程

本发明涉及汽车定位领域，具体而言，涉及一种汽车定位系统、方法及汽车。

背景技术：

在自动驾驶领域，针对汽车的定位要求较高。在现有技术提供的一些无人驾驶的实现方案中，为了适应复杂场景的应用需求，需要较为复杂的感知系统，导致感知系统冗余过多，车辆在实现自动驾驶时增加的成本较高、可移植性较差。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种汽车定位系统、方法及汽车，能够降低目标应用场景下汽车的定位成本。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种汽车定位系统，包括中央处理单元以及分别与所述中央处理单元电连接激光测距仪、毫米波雷达和摄像头；

所述激光测距仪用于，依据目标应用场景中的第一目标对象建立的第一参考坐标系获取第一参考坐标，并将该第一参考坐标发送给所述中央处理单元；

所述毫米波雷达用于，依据所述第一目标对象建立的第二参考坐标系获取第二参考坐标，并将该第二参考坐标发送给所述中央处理单元；

所述摄像头用于，依据所述目标应用场景中的第二目标对象建立的第三参考坐标系获取第三参考坐标，并将该第三参考坐标发送给所述中央处理单元；

所述中央处理单元用于，分别根据所述激光测距仪、所述毫米波雷达及所述摄像头各自在大地坐标系下的坐标，获取第一定位坐标、第二定位坐标及第三定位坐标，并根据所述第一参考坐标与所述第一定位坐标、所述第二参考坐标与所述第二定位坐标、所述第三参考坐标与所述第三定位坐标，分别得到第一坐标转换参数、第二坐标转换参数及第三坐标转换参数。

第二方面，本发明实施例提供了一种汽车定位方法，应用于本发明实施例第一方面所提供的汽车定位系统，所述方法包括：

所述激光测距仪依据目标应用场景中的第一目标对象建立的第一参考坐标系获取第一参考坐标并将该第一参考坐标发送给所述中央处理单元；

所述毫米波雷达依据所述第一目标对象建立的第二参考坐标系获取第二参考坐标，并将该第二参考坐标发送给所述中央处理单元；

所述摄像头依据所述目标应用场景中的第二目标对象建立的第三参考坐标系获取第三参考坐标，并将该第三参考坐标发送给所述中央处理单元；

所述中央处理单元分别根据所述激光测距仪、所述毫米波雷达及所述摄像头各自在大地坐标系下的坐标，获取第一定位坐标、第二定位坐标及第三定位坐标，并根据所述第一参考坐标与所述第一定位坐标、所述第二参考坐标与所述第二定位坐标、所述第三参考坐标与所述第三定位坐标，分别得到第一坐标转换参数、第二坐标转换参数及第三坐标转换参数。

第三方面，本发明实施例提供了一种汽车，所述汽车包括本发明实施例第一方面所提供的汽车定位系统。

相对于现有技术，本发明实施例所提供的一种汽车定位系统、方法及汽车，通过分别根据激光测距仪、毫米波雷达以及摄像头各自在第一参考坐标系、第二参考坐标系以及第三参考坐标系中的坐标所获得的第一参考坐标、第二参考坐标以及第三参考坐标，并结合激光测距仪、毫米波雷达以及摄像头各自在大地坐标系中的坐标所获得的第一定位坐标、第二定位坐标以及第三定位坐标，分别得到第一坐标转换参数、第二坐标转换参数及第三坐标转换参数，以使中央控制单元能够分别依据第一坐标转换参数、第二坐标转换参数以及第三坐标转换参数使激光测距仪、毫米波雷达以及摄像头分别定位汽车时各自所获得的坐标均统一至大地坐标系中，再将三个转换后的坐标进行融合，对汽车进行定位，相比于现有技术，能够降低目标应用场景下汽车的定位成本。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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它相关的附图。

图1示出了本发明实施例所提供的一种汽车定位系统的一种示意性结构图；

图2示出了本发明实施例所提供的一种汽车定位方法的一种示意性流程图；

图3为图2中s103的子步骤的一种示意性流程图。

图中：100-汽车定位系统；111-激光测距仪；112-毫米波雷达；113-摄像头；120-中央处理单元；200-整车控制器。

具体实施方式

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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如上所述，在现有技术中，为了适应较为复杂场景的应用需求，比如城市道路、高速公路等，需要较为复杂的感知系统，比如google等的无人驾驶系统中配置的64线激光雷达等。

但在一些特定的应用场景中，比如工业园区或者是机场码头等应用场景中，其场景较为简单，不会出现交会车辆较多的情况，此时，现有技术所提供的感知系统方案，则显得冗余较多，实现成本较高。

因此，基于上述现有技术，本发明实施例所提供的一种改进方式在于：通过分别根据激光测距仪、毫米波雷达以及摄像头各自在第一参考坐标系、第二参考坐标系以及第三参考坐标系中的坐标所获得的第一参考坐标、第二参考坐标以及第三参考坐标，并结合激光测距仪、毫米波雷达以及摄像头各自在大地坐标系中的坐标所获得的第一定位坐标、第二定位坐标以及第三定位坐标，分别得到第一坐标转换参数、第二坐标转换参数及第三坐标转换参数，以使中央控制单元能够分别依据第一坐标转换参数、第二坐标转换参数以及第三坐标转换参数使激光测距仪、毫米波雷达以及摄像头分别定位汽车时各自所获得的坐标均统一至大地坐标系中，再将三个转换后的坐标进行融合，对汽车进行定位。

请参阅图1，图1示出了本发明实施例所提供的一种汽车定位系统100的一种示意性结构图，该汽车定位系统100应用于对目标应用场景中行驶汽车的定位，比如在特定工业园区中的自动驾驶的轻型商用车等，在本发明实施例中，该汽车定位系统100由中央处理单元120以及分别与中央处理单元120电连接的激光测距仪111、毫米波雷达112及摄像头113组成，其中，激光测距仪111、毫米波雷达112以及摄像头113均用于定位汽车在坐标系下的坐标，并发送给中央处理单元120，中央处理单元120再与所接收到的所有坐标，转换为在大地坐标系下的坐标并进行融合，最后将融合后的坐标作为对汽车的定位坐标。

在本发明实施例中，激光测距仪111用于依据在该目标应用场景中的第一目标对象建立的第一参考坐标系，比如在工业园区的应用场景中，选择固定的树或者是建筑物等作为第一目标对象，以固定的建筑物为例，由于固定的建筑物在工业园区内的位置保持恒定且姿态保持不变，且基于激光射向不同目标所产生的反射强度不同的特性，激光测距仪111则可以根据两侧反射强度相同的激光，判定射向的是同一目标，进而根据由第一目标对象所建立的第一参考坐标系，以及激光测距仪111位于第一参考坐标系下的坐标获取第一参考坐标，并将该第一参考坐标发送给中央处理单元120。

可选地，作为一种实施方式，在本发明实施例中，激光测距仪111在获取第一参考坐标时，激光测距仪111分别获取其位于第一参考坐标系下的三个第一子参考坐标，进而再由这三个第一子参考坐标，获得第一参考坐标。

并且，可选地，作为一种实施方式，在本发明实施例中，激光测距仪111所获取的三个第一子参考坐标不位于同一直线。并且，基于不位于同一直线的三个点必定共圆的原则，由这三个第一子参考坐标所代表的点能够唯一确定一圆心，进而再由这三个点各自在第一参考坐标系下的坐标，计算出该圆心在第一参考坐标系下的坐标作为第一参考坐标，也就是说，第一参考坐标为由这三个第一子参考坐标所确定的圆心的坐标。

值得说明的是，在本发明实施例其他的一些实施方式，还可以采用其他的方式生成第一参考坐标，比如，将三个第一子参考坐标各自的坐标值取平均值的方式生成第一参考坐标，或者是直接将激光测距仪111位于第一参考坐标系下的坐标作为第一参考坐标，只要根据激光测距仪111位于第一参考系下的坐标能够得到第一参考坐标即可，比如说，还可以由四个第一子参考坐标，将两两组合得到的两条直线的交点的坐标作为第一参考坐标。

在本发明实施例中，毫米波雷达112用于依据上述的第一目标对象建立的第二参考坐标系，比如上述的固定的建筑物，并根据毫米波雷达112位于第二参考坐标系下的坐标获取第二参考坐标，且将第二参考坐标发送给中央处理单元120。其中，毫米波雷达112在根据毫米波雷达112自身位于第二参考坐标系下的坐标获取第二参考坐标时，毫米波雷达112发出的毫米波依据物体反射讯号在空气中的传递时间不同及不同接收天线的讯号延迟，采用多普勒效应，进而测出毫米波雷达112与固定的建筑物两者的相对距离、相对角度以及相对速度等参考，进而得到毫米波雷达112自身位于第二参考坐标系下的坐标。

可选地，作为一种实施方式，在本发明实施例中，毫米波雷达112在根据毫米波雷达112位于第二参考坐标系下的坐标获取第二参考坐标时，毫米波雷达112分别获取其位于第二参考坐标系下的三个第二子参考坐标，进而再由这三个第二子参考坐标，获得第二参考坐标。

并且，可选地，作为一种实施方式，在本发明实施例中，毫米波雷达112所获取的三个第二子参考坐标不位于同一直线。并且，根据上述基于不位于同一直线的三个点必定共圆的原则，由这三个第二子参考坐标所代表的点能够唯一确定一圆心，进而再由这三个点各自在第二参考坐标系下的坐标，计算出该圆心在第二参考坐标系下的坐标作为第二参考坐标，也就是说，第二参考坐标为由这三个第二子参考坐标所确定的圆心的坐标。

值得说明的是，在本发明实施例其他的一些实施方式，还可以采用其他的方式生成第二参考坐标，比如，将三个第二子参考坐标各自的坐标值取平均值的方式生成第二参考坐标，或者是直接将毫米波雷达112位于第二参考坐标系下的坐标作为第二参考坐标，只要根据毫米波雷达112位于第二参考系下的坐标能够得到第二参考坐标即可，比如说，还可以由四个第二子参考坐标，将两两组合得到的两条直线的交点的坐标作为第二参考坐标。

在本发明实施例中，摄像头113用于依据该目标应用场景中的第二目标对象建立第三参考坐标系，比如依据上述的固定的建筑物所建立的第三参考坐标系，并将摄像头113位于第三参考坐标系下的第三参考坐标发送给中央处理单元120，比如基于机器视觉技术所得到的摄像头113位于第三参考坐标系下的第三参考坐标。

可选地，作为一种实施方式，在本发明实施例中，摄像头113在获得第三参考坐标时，摄像头113首先依据第二目标对象建立第三参考坐标系，比如依据工业园区中的虚线车道线建立第三参考坐标系，然后，摄像头113基于harris角点检测第二目标对象的多个角点，获得多个角点各自在第三参考坐标系下的多个角点坐标，比如在前述在建立第三参考坐标系时所依据的虚线车道线，由于在特定的工业园区，因此虚线车道线的规定是预先可以确定的，根据虚线车道线的四个角点所确定的车道线平面，并运用平面单应性原理计算图像与虚线车道线所在平面的位置关系，进而得到摄像头113位于第三参考坐标系中的第三参考坐标。

在本发明实施例中，中央处理单元120用于分别根据激光测距仪111、毫米波雷达112及摄像头113各自在大地坐标系下的坐标，获取第一定位坐标、第二定位坐标及第三定位坐标。

其中，中央处理单元120获取第一定位坐标与激光测距仪111获取第一参考坐标的对象相同，比如，当第一参考坐标为由激光测距仪111由三个第一子参考坐标所确定的圆心的坐标时，第一定位坐标同样为激光测距仪111在大地坐标系下在相同位置得到的三个定位坐标所确定的圆心的坐标；并且，第二定位坐标与毫米波雷达112获取第二参考坐标的方式同样相似，具体生成方式可参见第一定位坐标的生成方式；并且，第三定位坐标与摄像头113获得第三参考坐标的对象同样相同，比如说，上述第三参考坐标为摄像头113位于第三参考坐标系下的坐标，那么第三定位坐标则为摄像头113位于大地坐标系下的坐标。

并且，中央处理单元120还用于分别根据第一参考坐标与第一定位坐标、第二参考坐标与第二定位坐标、第三参考坐标与第三定位坐标，得到第一坐标转换参数、第二坐标转换参数及第三坐标转换参数，其中，第一坐标转换参数用于第一参考坐标系下的坐标转换至大地坐标系，第二坐标转换参数用于将第二参考坐标系下的坐标转换至大地坐标系，第三坐标转换参数用于将第三参考坐标系下的坐标转换至大地坐标系。

由此，中央处理单元120在定位时，依据第一坐标转换参数，将激光测距仪111获得的汽车在第一参考坐标系下的坐标转换到大地坐标系下，并将第二坐标转换参数将毫米波雷达112获得的汽车在第二参考坐标系下的坐标转换到大地坐标系下，且将摄像头113获得的汽车在第三参考坐标系下的坐标转换到大地坐标系下，使激光测距仪111、毫米波雷达112以及摄像头113分别定位汽车时各自所获得的坐标均统一至大地坐标系中，再将三个转换后的坐标进行融合，实现汽车的定位。

值得说明的是，在本发明实施例中，中央处理单元120可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。上述的中央处理单元120可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，cpu)、网络处理器(networkprocessor，np)、语音处理器以及视频处理器等；还可以是数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该中央处理单元120也可以是任何常规的处理器，如plc(programmablelogiccontroller，可编程逻辑控制器)、单片机等。

基于上述设计，本发明实施例所提供的一种汽车定位系统100，通过分别根据激光测距仪111、毫米波雷达112以及摄像头113各自在第一参考坐标系、第二参考坐标系以及第三参考坐标系中的坐标所获得的第一参考坐标、第二参考坐标以及第三参考坐标，并结合激光测距仪111、毫米波雷达112以及摄像头113各自在大地坐标系中的坐标所获得的第一定位坐标、第二定位坐标以及第三定位坐标，分别得到第一坐标转换参数、第二坐标转换参数及第三坐标转换参数，以使中央控制单元能够分别依据第一坐标转换参数、第二坐标转换参数以及第三坐标转换参数使激光测距仪111、毫米波雷达112以及摄像头113分别定位汽车时各自所获得的坐标均统一至大地坐标系中，再将三个转换后的坐标进行融合，对汽车进行定位，相比于现有技术，能够降低目标应用场景下汽车的定位成本。

请参阅图2，图2示出了本发明实施例所提供的一种汽车定位方法的一种示意性流程图，该汽车定位方法应用于如图1所示的汽车定位系统100，在本发明实施例中，该汽车定位方法包括以下步骤：

s101，激光测距仪依据目标应用场景中的第一目标对象建立的第一参考坐标系获取第一参考坐标，并将第一参考坐标发送给中央处理单元。

可选地，作为一种实施方式，激光测距仪获取第一参考坐标的步骤，包括：

激光测距仪获取激光测距仪位于第一参考坐标系下的三个第一子参考坐标，并根据三个第一子参考坐标获取第一参考坐标。

可选地，作为一种实施方式，三个第一子参考坐标不位于同一直线，且第一参考坐标为由三个第一子参考坐标所确定的圆心的坐标。

s102，毫米波雷达依据第一目标对象建立的第二参考坐标系获取第二参考坐标，并将第二参考坐标发送给中央处理单元。

可选地，作为一种实施方式，毫米波雷达获取第一参考坐标的步骤，包括：

毫米波雷达获取毫米波雷达位于第一参考坐标系下的三个第二子参考坐标，并根据三个第二子参考坐标获取第二参考坐标。

可选地，作为一种实施方式，三个第二子参考坐标不位于同一直线，且第二参考坐标为由三个第二子参考坐标所确定的圆心的坐标。

s103，摄像头依据目标应用场景中的第二目标对象建立的第三参考坐标系获取第三参考坐标，并将第三参考坐标发送给中央处理单元。

可选地，作为一种实施方式，请参阅图3，图3为图2中s103的子步骤的一种示意性流程图，在本发明实施例中，s103包括以下子步骤：

s1031，摄像头依据第二目标对象建立第三参考坐标系。

s1032，摄像头根据harris角点检测第二目标对象的多个角点，获取多个角点各自在第三参考坐标系下的多个角点坐标。

s1033，摄像头根据多个角点坐标，获取第三参考坐标。

请继续参阅图2，s104，中央处理单元分别根据激光测距仪、毫米波雷达及摄像头各自在大地坐标系下的坐标，获取第一定位坐标、第二定位坐标及第三定位坐标。

s105，根据第一参考坐标与第一定位坐标、第二参考坐标与第二定位坐标、第三参考坐标与第三定位坐标，分别得到第一坐标转换参数、第二坐标转换参数及第三坐标转换参数。

本发明实施例还提供了一种汽车(图未示)，该汽车包括整车控制器200以及上述的汽车定位系统100，该整车控制器200与中央处理单元120电连接。

综上所述，本发明实施例所提供的一种汽车定位系统、方法及汽车，通过分别根据激光测距仪111、毫米波雷达112以及摄像头113各自在第一参考坐标系、第二参考坐标系以及第三参考坐标系中的坐标所获得的第一参考坐标、第二参考坐标以及第三参考坐标，并结合激光测距仪111、毫米波雷达112以及摄像头113各自在大地坐标系中的坐标所获得的第一定位坐标、第二定位坐标以及第三定位坐标，分别得到第一坐标转换参数、第二坐标转换参数及第三坐标转换参数，以使中央控制单元能够分别依据第一坐标转换参数、第二坐标转换参数以及第三坐标转换参数使激光测距仪111、毫米波雷达112以及摄像头113分别定位汽车时各自所获得的坐标均统一至大地坐标系中，再将三个转换后的坐标进行融合，对汽车进行定位，相比于现有技术，能够降低目标应用场景下汽车的定位成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。