一种导航方法、装置、设备及存储介质与流程
本发明涉及导航领域，特别涉及一种导航方法、装置、设备及存储介质。
背景技术：
目前的导航技术在隧道等无全球定位系统(globalpositioningsystem，gps)导航信号区域内的导航方式主要包括：辅助全球定位系统(assistedglobalpositioningsystem，agps)辅助导航、离线模拟导航、惯性导航、传感器辅助定位导航，以及若干种方式的组合算法导航。
“惯性导航”广泛应用于手机，具体可以分为两类，第一类是传统的惯性导航系统(inertialmeasurementunit，imu)或惯性导航系统(inertialnavigationsystem，ins)，简单来说就是加速度二次积分定位，这类导航方式的导航时间越长，累积的误差越大。第二类是行人航迹推算(pedestriandeadreckoning,pdr)，其通过多源传感器识别人的运动状态，实现步伐检测、步长估计和朝向估计，从而进行移动的估计。
此外，一类导航装置通过在隧道内探测一定范围内的其他车辆来估计隧道内的位置，如果隧道内没有其他车辆或者车辆不满足被探测条件，则会带来更大误差。另一类导航装置在车辆进入隧道后依赖于模拟导航，其精度会随着车辆在隧道内时间的延长而越来越低，且导航一旦终止后，重新启动，发起当前位置定位时难以获取当前准确位置。
当车辆在隧道内，特别是在长隧道或者具备复杂路况的隧道(车速缓慢、内部岔路口多等)，因堵车或事故等长时间停留，或者导航中断而再启动时，上述导航方案均无法进行精确的定位。
技术实现要素：
根据本发明实施例提供的一种导航方法、装置、设备及存储介质，解决车辆在无法收到导航信号的区域长时间停留或车载导航设备重启后无法精确定位的问题。
根据本发明实施例提供的一种导航方法，包括：
安置在无法收到导航信号的区域的设备到设备d2d导航设备接收已驶入所述区域的车辆发送的第一位置数据；
所述d2d导航设备对驶入所述区域的车辆进行检测，获取所述车辆的第二位置数据；
所述d2d导航设备根据所述第一位置数据和所述第二位置数据，确定所述车辆的实际位置数据，并将所述实际位置数据发送至所述车辆。
优选地，所述安置在无法收到导航信号的区域的d2d导航设备接收已驶入所述区域的车辆发送的第一位置数据包括：
所述d2d导航设备与在其通信范围内的所述车辆建立d2d通信连接；
所述d2d导航设备利用所述d2d通信连接，接收所述车辆发送的第一位置数据；
其中，所述第一位置数据是所述车辆根据其运动状态数据而确定的。
优选地，所述运动状态数据包括车辆驶入所述区域的初速度，所述第一位置数据包括第一行驶距离和第一坐标，所述车辆确定所述第一位置数据的步骤包括：
所述车辆根据驶入所述区域的初速度，确定驶入所述区域后的速度；
所述车辆根据驶入所述区域后的速度，确定驶入所述区域后的第一行驶距离；
所述车辆根据所述第一行驶距离，确定其第一坐标。
优选地，所述第二位置数据包括第二行驶距离和第二坐标，所述d2d导航设备对驶入所述区域的车辆进行检测，获取所述车辆的第二位置数据包括：
所述d2d导航设备利用预设的探测设备，确定所述车辆驶入所述区域后的第二行驶距离；
所述d2d导航设备根据所述第二行驶距离，确定所述车辆的第二坐标。
优选地，所述d2d导航设备与所述探测设备之间具有用于通信的高速通道，所述探测设备是放置在所述区域的至少一个传感器或至少一个红外探测器。
优选地，所述d2d导航设备根据所述第一位置数据和所述第二位置数据，确定所述车辆的实际位置数据包括：
所述d2d导航设备比较所述第一行驶距离和所述第二行驶距离；
若所述第一行驶距离和所述第二行驶距离相等，则所述d2d导航设备将所述第一位置数据作为所述车辆的实际位置数据；
若所述第一行驶距离和所述第二行驶距离的差值小于预设导航精度值，则所述d2d导航设备根据所述第一位置数据和所述预设导航精度值，确定所述车辆的实际位置数据；
若所述第一行驶距离和所述第二行驶距离的差值大于或等于所述预设导航精度值，则所述d2d导航设备将所述第二位置数据作为所述车辆的实际位置数据。
优选地，还包括：
所述d2d导航设备确定所述车辆是否已驶离所述区域，若确定所述车辆已驶离所述区域，则删除与所述车辆有关的数据。
根据本发明实施例提供的一种导航装置，安置在无法收到导航信号的区域，包括：
接收模块，用于接收已驶入所述区域的车辆发送的第一位置数据；
获取模块，用于对驶入所述区域的车辆进行检测，获取所述车辆的第二位置数据；
定位模块，用于根据所述第一位置数据和所述第二位置数据，确定所述车辆的实际位置数据，并将所述实际位置数据发送至所述车辆。
根据本发明实施例提供的一种导航设备，安置在无法收到导航信号的区域，包括：
处理器，用于接收已驶入所述区域的车辆发送的第一位置数据，并对驶入所述区域的车辆进行检测，获取所述车辆在所述区域的第二位置数据，然后根据所述第一位置数据和所述第二位置数据，确定所述车辆的实际位置数据，并将所述实际位置数据发送至所述车辆；
存储器，用于存储可在所述处理器上运行的程序。
根据本发明实施例提供的一种存储介质，其安置在无法收到导航信号的区域的设备到设备d2d导航设备中，其上存储有导航程序，所述导航程序被处理器执行时实现如下步骤：
接收已驶入所述区域的车辆发送的第一位置数据；
对驶入所述区域的车辆进行检测，获取所述车辆的第二位置数据；
根据所述第一位置数据和所述第二位置数据，确定所述车辆的实际位置数据，并将所述实际位置数据发送至所述车辆。
本发明实施例提供的技术方案具有如下有益效果：
本发明实施例在无信号区域(即无法收到导航信号的区域)利用d2d导航设备实现精确定位，不再依赖于原始导航规划路线进行惯性和模拟导航，不仅定位误差不会随着车辆在无信号区域逗留时间过长而越来越大，而且车载导航设备在启动(例如冷启动)后仍能够精准定位到当前位置。
附图说明
图1是本发明实施例提供的导航方法原理图；
图2是本发明实施例提供的导航装置框图；
图3是本发明实施例提供的导航设备框图；
图4是本发明实施例提供的d2d通信和探测装置框图；
图5是本发明实施例提供的车辆内导航系统部分框图；
图6是本发明实施例提供的基于d2d技术的隧道等信号丢失区域的导航流程图；
图7是本发明实施例提供的在隧道内的d2d导航系统模拟示意图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是本发明实施例提供的导航方法原理图，如图1所示，步骤包括：
步骤s101：安置在无法收到导航信号的区域的d2d导航设备接收已驶入所述区域的车辆发送的第一位置数据。
所述d2d导航设备与在其通信范围内的所述车辆建立d2d通信连接，并利用所述d2d通信连接，接收所述车辆发送的第一位置数据。
所述第一位置数据包括第一行驶距离和第一坐标，是所述车辆根据其运动状态数据而确定的。
其中，所述运动状态数据包括车辆驶入所述区域的初速度。进一步说，所述车辆确定所述第一位置数据的步骤包括：所述车辆根据驶入所述区域的初速度，确定驶入所述区域后的速度，并根据驶入所述区域后的速度，确定驶入所述区域后的第一行驶距离，然后根据所述第一行驶距离，确定其第一坐标。
或者，所述运动状态数据包括转速。根据转速和车轮直径，可以确定车轮转动的圈数，从而可以确定车辆行驶距离，也就是说，所述第一位置数据的确定步骤包括：根据当前时间段内的平均转速，确定所述车辆驶入所述区域后在所述时间段内的行驶距离；通过将各时间段内行驶的距离累加，得到所述车辆驶入所述区域后的第一行驶距离，进而确定所述车辆的第一坐标。
其中，可以利用已知坐标(例如隧道入口坐标，经纬度)和进入隧道的第一行驶距离，确定车辆的第一坐标。
步骤s102：所述d2d导航设备对驶入所述区域的车辆进行检测，获取所述车辆的第二位置数据。
所述第二位置数据包括第二行驶距离和第二坐标，所述d2d导航设备利用预设的探测设备，确定所述车辆驶入所述区域后的第二行驶距离，并根据所述第二行驶距离，确定所述车辆的第二坐标。
其中，所述d2d导航设备根据所述车辆驶入所述区域后经过的探测设备的数量及所述探测设备之间的间距，确定所述车辆驶入所述区域后的第二行驶距离。
其中，可以利用已知坐标(例如隧道入口坐标，经纬度)和进入隧道的第二行驶距离，确定车辆的第二坐标。
其中，所述d2d导航设备与所述探测设备之间具有用于通信的高速通道。
其中，所述探测设备是放置在所述区域的至少一个传感器或至少一个红外探测器，例如所述探测设备是放置在隧道地下的多个传感器，可以等距放置，又例如，所述探测设备是放置在隧道顶部的红外探测器，也可以等距放置。
步骤s103：所述d2d导航设备根据所述第一位置数据和所述第二位置数据，确定所述车辆的实际位置数据，并将所述实际位置数据发送至所述车辆。
具体地说，所述d2d导航设备比较所述第一行驶距离和所述第二行驶距离，若所述第一行驶距离和所述第二行驶距离相等，则将所述第一位置数据作为所述车辆的实际位置数据；若所述第一行驶距离和所述第二行驶距离的差值小于预设导航精度值，则根据所述第一位置数据和所述预设导航精度值，确定所述车辆的实际位置数据；若所述第一行驶距离和所述第二行驶距离的差值大于或等于所述预设导航精度值，则将所述第二位置数据作为所述车辆的实际位置数据。以车载导航重启为例，第一行驶距离始终为导航重启前的值，第二行驶距离为通过探测设备获得的值，两者差大于精度要求，此时将第二位置数据作为所述车辆的实际位置数据。
在执行上述步骤期间，所述d2d导航设备还可以确定所述车辆是否已驶离所述区域，若确定所述车辆已驶离所述区域，则删除与所述车辆有关的数据。
设备到设备(devicetodevice，d2d)通信技术是一种基于蜂窝网络的d2d通信，或称为邻近服务(proximityservice，prose)，是指用户数据可不经网络中转而直接在终端之间传输。传统无线通信网络对通信基础设施的要求较高，核心网设施或接入网设备的损坏都可能导致通信系统的瘫痪。d2d通信的引入使得蜂窝通信终端建立adhoc网络成为可能。当无线通信基础设施损坏或者在无线网络的覆盖盲区，终端可借助d2d实现端到端通信甚至接入蜂窝网络，无线通信的应用场景得到进一步的扩展。本发明实施例利用d2d通信技术，直接在无信号区域内进行端到端的数据通信，在保证精度的基础上又能大大简化车辆在隧道等无信号区域内相对于已知的固定的d2d设备位置的算法。
本发明实施例利用d2d通信技术，对进入隧道等无信号区域内的车辆进行精确定位，不会因车辆在该区域都逗留时间过长而影响定位精度，也不会因车载导航系统在进入隧道之后启动而导致定位失败。
本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中。进一步说，本发明还可以提供一种存储介质，其安置在无法收到导航信号的区域的设备到设备d2d导航设备中，其上存储有导航程序，所述导航程序被处理器执行时实现如下步骤：接收已驶入所述区域的车辆确定并发送的第一位置数据；对驶入所述区域的车辆进行检测，获取所述车辆在所述区域的第二位置数据；根据所述第一位置数据和所述第二位置数据，确定所述车辆在所述区域的实际位置数据，并将所述实际位置数据发送至所述车辆。
其中，所述导航程序被处理器执行时进一步实现如下步骤：确定所述车辆是否已驶离所述区域，若确定所述车辆已驶离所述区域，则删除与所述车辆有关的数据。
其中，所述的存储介质可以包括rom/ram、磁碟、光盘、u盘。
图2是本发明实施例提供的导航装置框图，所述装置是d2d装置，安置在无法收到导航信号的区域，如图2所示，包括：
接收模块，用于接收已驶入所述区域的车辆发送的第一位置数据；
获取模块，用于对驶入所述区域的车辆进行检测，获取所述车辆的第二位置数据；
定位模块，用于根据所述第一位置数据和所述第二位置数据，确定所述车辆的实际位置数据，并将所述实际位置数据发送至所述车辆。
所述装置还可以进一步包括清除模块，用于确定所述车辆是否已驶离所述区域，若确定所述车辆已驶离所述区域，则删除与所述车辆有关的数据。
所述装置的工作流程包括：首先接收模块利用已建立的d2d通信连接，接收已驶入所述区域的车辆利用其运动状态数据并发送的第一位置数据，该第一位置数据包括第一行驶距离和第一坐标；其次获取模块根据所述车辆驶入所述区域后经过的探测设备的数量及所述探测设备之间的间距，确定所述车辆驶入所述区域后的第二行驶距离，并根据所述车辆驶入所述区域后的第二行驶距离，确定所述车辆的第二坐标，所述第二位置数据包括第二行驶距离和第二坐标；然后定位模块比较所述第一行驶距离和所述第二行驶距离，若所述第一行驶距离和所述第二行驶距离相等，则将所述第一位置数据作为所述车辆在所述区域的实际位置数据，若所述第一行驶距离和所述第二行驶距离的差值小于预设导航精度值，则根据所述第一位置数据和所述预设导航精度值，确定所述车辆在所述区域的实际位置数据，若所述第一行驶距离和所述第二行驶距离的差值大于或等于所述预设导航精度值，则将所述第二位置数据作为所述车辆在所述区域的实际位置数据。最后清除模块在确定所述车辆已驶离所述区域之后，删除与所述车辆有关的数据。
图3是本发明实施例提供的导航设备框图，所述设备是d2d设备，安置在无法收到导航信号的区域，如图3所示，包括：
处理器，用于接收已驶入所述区域的车辆发送的第一位置数据，并对驶入所述区域的车辆进行检测，获取所述车辆在所述区域的第二位置数据，然后根据所述第一位置数据和所述第二位置数据，确定所述车辆的实际位置数据，并将所述实际位置数据发送至所述车辆；
存储器，与所述处理器耦接，其上存储供所述处理器执行的程序。
所述设备的处理器执行所述存储器上存储的程序时，实现以下步骤：首先利用已建立的d2d通信连接，接收已驶入所述区域的车辆利用其运动状态数据发送的第一位置数据，该第一位置数据包括第一行驶距离和第一坐标；其次根据所述车辆驶入所述区域后经过的探测设备的数量及所述探测设备之间的间距，确定所述车辆驶入所述区域后的第二行驶距离，并根据所述第二行驶距离，确定所述车辆的第二坐标，所述第二位置数据包括第二行驶距离和第二坐标；然后比较所述第一行驶距离和所述第二行驶距离，若所述第一行驶距离和所述第二行驶距离相等，则将所述第一位置数据作为所述车辆的实际位置数据，若所述第一行驶距离和所述第二行驶距离的差值小于预设导航精度值，则根据所述第一位置数据和所述预设导航精度值，确定所述车辆的实际位置数据，若所述第一行驶距离和所述第二行驶距离的差值大于或等于所述预设导航精度值，则将所述第二位置数据作为所述车辆的实际位置数据；最后在确定所述车辆已驶离所述区域之后，删除与所述车辆有关的数据。
针对当前导航软件在无gps信号乃至无移动网络信号区域内，尤其是隧道内导航时误差随着隧道内的复杂路况和行驶时长越来越大的情况，本发明实施例提供一套具备d2d通信和探测技术的定位标识系统、以及一种车辆在隧道内的精确位置映射的计算、校正方法，便于在任何情况下都能为车辆在无信号的隧道内提供精准定位和导航。
当前的地图导航软件已经基本满足了人们在日常生活中的需要，甚至对于复杂的隧道等无网络环境也有了相应的导航解决方案，但存在一定的缺陷场景和有待优化改进之处尚未有切实可行的解决方案。例如：在存在岔路的长隧道(同时也要考虑江底湖底隧道)内由于意外事件(终端断电、重启、导航软件意外退出等)引起的导航终止后重新启动难以定位到当前位置的情况，以及由于拥堵导致的车速过缓、隧道内模拟导航误差越来越大，引起复杂隧道内的导航误报等情况。d2d通信技术的兴起和应用将可以解决车辆在隧道内无gps信号，且无agps网络信号情况下的定位。本发明实施例就是基于d2d通信技术的一种应对这种复杂隧道内的导航方法。
图4是本发明实施例提供的d2d通信和探测装置框图，如图4所示，放置于隧道内的一个或若干个d2d通信和探测装置，需要包括以下模块单元：
1.d2d通信模块，对所有进入隧道内进入通信范围内的车辆进行d2d信号广播建立连接，用于与车辆进行数据通信。
2.探测控制模块，基于d2d通信连接建立后，通过控制探测发送接收单元用于探测车辆在隧道内位置信息。
3.相对距离计算模块(即相对距离和坐标计算模块)，根据探测到车辆和d2d通信模块获取的车辆上报的信息共同确定车辆在进入隧道后相对于d2d设备的距离和坐标。
4.数据处理中心和数据存储单元：数据处理中心负责将d2d通信获取的车辆自身运动数据与探测模块得到的距离和坐标结合计算并校正、得到“车辆映射坐标信息”等，并与隧道内其他d2d设备共享该数据单元。
5.判定模块，根据车辆映射坐标信息判定车辆行驶状态：驶入、停止、驶离等。
6.时钟，用于保证设备内外通信时心跳时间的一致。
图5是本发明实施例提供的车辆内导航系统部分框图，如图5所示，包括：
1.原导航信号接收模块在内的完整的导航系统(即原导航系统模块)，用于驶入隧道前(d2d隧道导航建立前)的正常导航。
2.d2d通信模块，用于与其他d2d设备(这里特指隧道内的d2d设备)建立数据连接，并获取隧道内d2d模块映射的地图和车辆位置信息等。
3.判定模块，用于判定原导航系统模块是否在正常使用、正常车辆是否进入隧道，d2d连接是否建立、并依据情况决定是否启动隧道内d2d导航模式。
4.终端状态、坐标信息数据库(database，db)，是原导航系统模块使用的终端的运动状态信息，包括运动速度、方向、经纬度坐标、车辆在地图上的映射坐标等。
5.隧道导航辅助db，这一信息是通过d2d通信模块与隧道内的d2d定位设备通信后，图4中“车辆映射坐标信息db”处理后的数据单元，可以用于对“终端状态、坐标信息db”进行更新和修正。
6.时钟，用于保证设备内外通信时心跳时间的一致。
图6是本发明实施例提供的基于d2d技术的隧道等信号丢失区域的导航流程图，如图6所示，步骤包括：
步骤1.导航系统启动时，判断当前gps或agps信号接收是否正常，如果正常，传统导航系统正常定位和运行。否则，当前导航系统无法精准定位到当前位置，传统导航系统无法正常运行，车辆有可能当前已经处于隧道内等无gps信号区域，此时判断有没有d2d连接可用，以寻求d2d隧道导航模式。
步骤2.导航正常进行中，根据行驶路线判断是否进入隧道。如果进入隧道，从隧道的起始位置开始，计算进入隧道后的距离和坐标，并将其作为data1存储起来。
步骤3.d2d通信模块监控d2d导航建立请求和建立状态，处于导航过程中的设备，如果位于无信号区域的隧道内，且有d2d通信的建立，则切换到隧道d2d导航模式。如果位于隧道内，但没有d2d通信建立，仍然使用原来的导航系统，但这可能会随着车辆在隧道内的意外状况耽搁过长时间而误差越来越大，或者导航断开重新冷启动时，由于无法定位到当前位置而无法导航。
步骤4.隧道内放置一个或者多个等距探测设备用于对车辆在进入隧道后的位置进行打点存储，作为数据data2。这个等距探测设备可以是当前已经有应用的埋在地下的传感器，或者置于隧道顶端的红外探测设备等。所示data2可以用于对data1的校准。
步骤5.车辆中的导航终端与隧道内的d2d设备建立d2d通信后，车辆终端将data1传入隧道内的d2d设备中，并交由数据处理中心，结合data2，对车辆在隧道的坐标进行处理和映射，生成导航数据data3，并将data3共享给隧道内所有d2d设备，并经由d2d数据通道传回车辆中的导航终端，用于车辆在隧道内d2d导航模式下导航定位使用。
步骤6.判断单元根据车辆在隧道内的映射信息，决定何时将车辆的d2d通信软切换到下一个d2d设备，以及当车辆驶离隧道后，切断与车辆中终端的d2d连接，并清除data3中的相关位置信息。
步骤7.车辆中的导航终端从隧道内d2d导航模式切换到传统导航模式。
对于用户来说，相对于传统导航系统，在进入隧道后，启动d2d导航模式后，语音或者提醒用户当前导航模式为d2d导航模式，离开隧道后提示恢复正常导航模式。
图7是本发明实施例提供的在隧道内的d2d导航系统模拟示意图，如图7所示。其中：
1.d2d设备在隧道内根据d2d通信距离的限制和隧道内道路变化进行安置，可以是一个或者多个。
2.隧道内d2d设备之间已经建立了d2d通信连接，共享隧道中所有车辆在隧道中的映射位置数据dada3。
3.隧道内探测设备可以是传感器或者红外设备，在车辆经过时能准确检测到车辆。可以不受道路路径变化影响而等距放置。
进一步地，探测设备也可以用实时图像设备取代，但延迟可能更大，当传输速度更快时，能带来同样的效果。
4.隧道内探测设备与d2d设备之间通过高速通道进行数据连接，并使用同一同步时钟。
本导航方案核心算法：
为了从data1和data2获得data3,具体算法如下：
假设车辆在进入隧道前的车辆行驶初速度为v0，车辆驶入隧道后的速度v是基于v0和时间t的函数，v＝g(v0,t)，那么车辆进入隧道的行驶距离s是车辆行驶速度在车辆进入隧道后的时间t的范围内的位移积分
假设隧道内d2d导航模式对精度要求是δ，隧道内探测设备之间的间距为ln，ln的大小可以作为控制隧道内d2d导航所需要的导航精度的参数maxln≤δ，探测设备的编号假设为0～n。那么隧道内通过探测设备获取的车辆在隧道内的行驶距离s'是车辆经过的探测设备数量m的函数。即
data3是通过data1和data2计算得出的校准后导航数据，data3＝f(data1,data2,v,t)，函数f的计算规则：当v＝v0，也即当车辆进入隧道内后保持匀速行驶|s-s'|＝0，data3＝data1；当车辆进入隧道内速度随着时间变化，开始引起s和s'的不一致，当s和s'的误差小于所需导航精度，也即0<|s-s'|<δ时，data3可以为data1加上误差的校正值，当|s-s'|≥δ时，说明data1已经开始严重偏离实际导航位置，这时可能为车载导航设备进入隧道后才启动或重新启动，此时取data2作为data3。
综上所述，本发明的实施例具有以下技术效果：
本发明实施例利用d2d连接和探测设备进行辅助的定位，能够在无信号区域提供精确定位和导航，尤其是无信号区域内的导航精确重定位，既可以应用是移动网络无法覆盖的长隧道、过江隧道、湖底隧道、以及内部道路复杂(具备一个或多个岔路口)的长隧道等，又可以应用于无移动网络覆盖的大型地下车库，还可以利用d2d设备和合理放置探测设备进行车辆地下定位和导航。
尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。
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