路侧通信和定位数据处理的方法、设备及车辆导航系统与流程

1.本公开涉及车辆技术领域，尤其涉及一种路侧通信和定位数据处理的方法、设备及车辆导航系统。


背景技术：

2.在车辆领域，尤其是针对无人/自动驾驶车辆，高精度定位技术是自动驾驶系统中的关键技术之一，实时动态载波相位差分(rtk)技术是行业内应用最为广泛的定位技术，利用多基站网络rtk技术建立的连续运行(卫星定位服务)参考站(cors，continuously operating reference stations)也随之广泛普及。cors系统是卫星定位技术、计算机网络技术、数字通信技术等高新科技多方位、深度结晶的产物，cors系统由基准站网、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、用户应用系统五个部分组成，各基准站与监控分析中心间通过数据传输系统连接成一体，形成专用网络。
3.目前自动驾驶车辆采用4g/5g通信方式，与cors服务器(例如为用于进行定位数据处理的服务器)进行交互，获取服务器下发的rtcm(一种通用的导航数据编码格式)数据，定位模块进行差分解算后，得到高精度定位数据。
4.然而，在4g/5g信号较弱的区域，自动驾驶车辆与cors服务器之间的通信会受到影响，相应的，车辆定位精度也会受到影响。此外，当大量车辆同时与cors服务器进行数据交互时，服务器的网络压力也会受到极大的挑战，网络拥塞也会导致车辆不能实时获取高精度定位数据，为自动驾驶的运行带来安全隐患。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开的实施例提供了一种路侧通信和定位数据处理的方法、设备及车辆导航系统。
6.第一方面，本公开的实施例提供了一种路侧通信和定位数据处理的方法。上述方法包括：接收导航系统发送的卫星定位数据；将上述卫星定位数据发送给服务器，接收并解析上述服务器反馈的差分校正信号，得到差分校正数据；根据上述差分校正数据和上述卫星定位数据进行差分解算，得到符合预设精度的目标定位数据；对上述目标定位数据的正确性进行校验；以及在上述目标定位数据校验通过的情况下，将上述差分校正数据广播给车辆。
7.根据本公开的实施例，对上述目标定位数据的正确性进行校验，包括：计算上述目标定位数据与上述路侧设备预先标定的定位数据之间的差值；确定上述差值是否大于预设阈值；如果上述差值大于预设阈值，则上述目标定位数据的正确性校验不通过；如果上述差值小于等于预设阈值，则上述目标定位数据的正确性校验通过。
8.根据本公开的实施例，将上述差分校正数据广播给车辆，包括：基于v2x协议，对上述差分校正数据进行组帧；对组帧后的差分校正数据进行数字签名；以及将组帧且进行数字签名之后的差分校正数据广播给车辆。
9.根据本公开的实施例，上述差分校正信号为rtcm(一种通用的gnss数据编码格式，用于网络通信)数据格式，上述车辆包括自动驾驶车辆。
10.第二方面，本公开的实施例提供了一种路侧设备。上述路侧设备包括：导航模块，网络通信模块，与上述导航模块和上述网络通信模块均连接的处理模块，以及与上述处理模块连接的车辆通信模块。其中，上述导航模块用于接收导航系统发送的卫星定位数据，并将上述卫星定位数据发送给上述处理模块。上述网络通信模块用于与服务器建立长连接通信。上述处理模块用于将接收的上述卫星定位数据通过上述网络通信模块发送给服务器，接收上述服务器反馈的差分校正信号，并用于对上述差分校正信号进行解析，得到差分校正数据，并将上述差分校正数据发送给上述导航模块。上述导航模块还用于根据上述差分校正数据和上述卫星定位数据进行差分解算，得到符合预设精度的目标定位数据，并将上述目标定位数据发送给上述处理模块。上述处理模块还用于对上述目标定位数据的正确性进行校验。上述车辆通信模块用于在上述目标定位数据校验通过的情况下，将上述差分校正数据广播给车辆。
11.根据本公开的实施例，上述处理模块包括差值计算子模块和校验子模块。上述差值计算子模块用于计算上述目标定位数据与上述路侧设备预先标定的定位数据之间的差值。上述校验子模块用于确定上述差值是否大于预设阈值，在上述差值大于预设阈值的情况下，确定上述目标定位数据的正确性校验不通过；在上述差值小于等于预设阈值的情况下，确定上述目标定位数据的正确性校验通过。
12.根据本公开的实施例，上述车辆通信模块包括：组帧子模块、v2x安全子模块以及v2x通信子模块。上述组帧子模块用于基于v2x协议，对上述差分校正数据进行组帧。上述v2x安全子模块用于对组帧后的差分校正数据进行数字签名。上述v2x通信子模块用于将组帧且进行数字签名之后的差分校正数据广播给车辆。
13.根据本公开的实施例，上述路侧设备还包括：电源模块，上述电源模块与上述导航模块、上述网络通信模块、上述处理模块和上述车辆通信模块均连接。
14.根据本公开的实施例，上述路侧设备设置于车辆行驶道路的至少一侧。
15.第三方面，本公开的实施例提供了一种车辆导航系统。上述车辆导航系统包括：导航设备和车辆，上述导航设备用于执行如上所述的路侧通信和定位数据处理的方法，或者为如上所述的路侧设备。上述车辆用于接收来自上述路侧设备广播的差分校正数据，并根据上述差分校正数据进行差分解算，得到车辆定位信息。
16.本公开实施例提供的上述技术方案至少具有如下优点的部分或全部：
17.(1)提出的路侧通信和定位数据处理的方法中，通过接收导航系统发送的卫星定位数据，将上述卫星定位数据发送给服务器，接收并解析上述服务器反馈的差分校正信号，得到差分校正数据；根据上述差分校正数据和上述卫星定位数据进行差分解算，得到符合预设精度的目标定位数据；对上述目标定位数据的正确性进行校验；以及在上述目标定位数据校验通过的情况下，将上述差分校正数据广播给车辆；整体逻辑是在路侧对应的设备(执行主体)实施定位数据处理和转发广播，而非车辆与服务器之间直接进行通信，不仅能够缓解服务器的数据处理压力，而且还能够适用于车辆的4g/5g等网络信号差的场景，有助于提高车辆高精度定位的稳定性，同时在目标定位数据的正确性进行校验通过后才对差分校正数据进行广播，保证了数据的可靠性；
18.(2)提出的路侧设备和车辆导航系统，通过中心云+边缘云的方式，利用路侧设备与服务器进行交互，广播差分校正数据给车辆，实现路侧设备覆盖区域内车辆能够根据路侧设备广播的差分校正数据来计算得到高精度定位数据，既能够缓解服务器的数据处理压力，不仅能够缓解服务器的数据处理压力，而且还能够适用于车辆的4g/5g等网络信号差的场景，有助于提高车辆高精度定位的稳定性，同时在目标定位数据的正确性进行校验通过后才对差分校正数据进行广播，保证了数据的可靠性。
附图说明
19.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
20.为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1示意性地示出了适用于本公开实施例的路侧通信和定位数据处理的方法的系统架构；
22.图2示意性地示出了本公开实施例的路侧通信和定位数据处理的方法的流程图；
23.图3示意性地示出了本公开实施例的路侧通信和定位数据处理的方法的实施场景图；
24.图4示意性地示出了本公开实施例的步骤s240的详细实施流程图；
25.图5示意性地示出了本公开实施例的步骤s250的详细实施流程图；以及
26.图6示意性地示出了本公开实施例的路侧设备的结构框图。
具体实施方式
27.本公开的实施例提供了一种路侧通信和定位数据处理的方法、设备及车辆导航系统，整体逻辑是在路侧对应的设备(执行主体)实施定位数据处理和转发广播，而非车辆与服务器之间直接进行通信，通过中心云+边缘云的方式，利用路侧设备与服务器进行交互，广播差分校正数据给车辆，实现路侧设备覆盖区域内车辆能够根据路侧设备广播的差分校正数据来计算得到高精度定位数据，不仅能够缓解服务器的数据处理压力，而且还能够适用于车辆的4g/5g等网络信号差的场景，有助于提高车辆高精度定位的稳定性，同时在目标定位数据的正确性进行校验通过后才对差分校正数据进行广播，保证了数据的可靠性。
28.为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
29.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。
30.图1示意性地示出了适用于本公开实施例的路侧通信和定位数据处理的方法的系统架构。
31.参照图1所示，适用于本公开实施例的路侧通信和定位数据处理的方法的系统架构100包括：导航系统101、服务器102、车辆103以及路侧设备110。
32.导航系统101与路侧设备110之间能够实现通信。
33.服务器102与路侧设备110之间能够实现通信，并且为了保证在车辆103信号差的场景下能够向车辆实时反馈差分校正数据，路侧设备110与服务器102之间建立长连接(keep alive)。
34.车辆103与路侧设备110之间能够实现通信，例如通过v2x技术(车联网技术)进行通信。
35.上述导航系统101可以是全球导航卫星系统(gnss)，也可以是其他单一导航系统或者多个导航系统(例如为北斗、gps等)的组合。
36.上述服务器102是用于给车辆103的定位提供计算服务支持的服务器，通过设置路侧设备110，由路侧设备110执行路侧通信和定位数据处理的方法，利用路侧设备110与服务器102进行交互，由路侧设备110广播差分校正数据给车辆103，将众多车辆103对服务器102的访问转化为较少数量的路侧设备110与服务器102的通信，并且路侧设备110分担了部分服务器102的计算功能(例如进行差分解算)，不仅能够缓解服务器的数据处理压力，而且还能够适用于车辆4g/5g等网络信号差的场景，只要处于路侧设备覆盖区域内的车辆均能够根据路侧设备广播的差分校正数据来计算得到高精度定位数据，有助于提高车辆高精度定位的稳定性。
37.上述服务器102可以是连续运行卫星定位服务参考站系统(cors)服务器，例如可以是rtk(实时动态载波相位差分)计算云平台。
38.路侧设备110可以是设置于道路侧的新建通信设备，也可以是在已有的道路侧设备上通过集成能够实现上述路侧通信和定位数据处理的方法的功能模块(例如为软件、硬件或者软硬件系统等)而得到的设备。例如路侧设备可以是基站111，或者是路侧摄像装置112等各种形式。
39.下面结合附图来对本公开的实施例进行详细介绍。
40.本公开的第一个示例性实施例提供了一种路侧通信和定位数据处理的方法。
41.图2示意性地示出了本公开实施例的路侧通信和定位数据处理的方法的流程图。
42.图3示意性地示出了本公开实施例的路侧通信和定位数据处理的方法的实施场景图。
43.参照图2所示，本公开实施例提供的路侧通信和定位数据处理的方法，包括以下步骤：s210、s220、s230、s240和s250。上述步骤s210～s250可以由图1所示的系统架构100中的路侧设备110来执行。
44.在步骤s210，接收导航系统发送的卫星定位数据。
45.在一实施例中，参照图3所示，路侧设备110接收导航系统101发送的卫星定位数据。
46.在步骤s220，将上述卫星定位数据发送给服务器，接收并解析上述服务器反馈的差分校正信号，得到差分校正数据。
47.参照图3所示，路侧设备110可以通过ntrip(是一种在互联网上进行rtk数据传输的协议，全称为networked transport of rtcm via internet protocol)协议，将接收到的卫星定位数据发送给服务器102(例如为cors服务器)。
48.上述差分校正信号也可以描述为差分改正信号。上述差分校正数据可以是rtcm差分数据，例如通过rtcm3.2协议传输的rtcm数据。
49.参照图3所示，路侧设备110在接收到服务器102反馈的差分校正信号之后，对上述差分校正信号进行解析，得到差分校正数据(具体而言，为差分校正值)。
50.在步骤s230，根据上述差分校正数据和上述卫星定位数据进行差分解算，得到符合预设精度的目标定位数据。
51.参照图3所示，路侧设备110根据上述差分校正数据和上述卫星定位数据进行差分解算，得到符合预设精度(高精度)的目标定位数据。
52.在步骤s240，对上述目标定位数据的正确性进行校验。
53.参照图3所示，路侧设备110对上述目标定位数据的正确性进行校验。
54.在步骤s250，在上述目标定位数据校验通过的情况下，将上述差分校正数据广播给车辆。
55.参照图3所示，路侧设备110在上述目标定位数据校验通过的情况下，将上述差分校正数据广播给车辆103。当上述目标定位数据的正确性校验不通过时，视为上述差分校正数据有误，不进行差分数据的广播。
56.基于上述步骤s210～s250，通过接收导航系统发送的卫星定位数据，将上述卫星定位数据发送给服务器，接收并解析上述服务器反馈的差分校正信号，得到差分校正数据；根据上述差分校正数据和上述卫星定位数据进行差分解算，得到符合预设精度的目标定位数据；对上述目标定位数据的正确性进行校验；以及在上述目标定位数据校验通过的情况下，将上述差分校正数据广播给车辆；整体逻辑是在路侧对应的设备(执行主体)实施定位数据处理和转发广播，而非车辆与服务器之间直接进行通信，不仅能够缓解服务器的数据处理压力，而且还能够适用于车辆的4g/5g等网络信号差的场景，有助于提高车辆高精度定位的稳定性，同时在目标定位数据的正确性进行校验通过后才对差分校正数据进行广播，保证了数据的可靠性。
57.图4示意性地示出了本公开实施例的步骤s240的详细实施流程图。
58.根据本公开的实施例，参照图4所示，上述步骤s240中，对上述目标定位数据的正确性进行校验，包括以下步骤：s410、s420、s431和s432。
59.在步骤s410，计算上述目标定位数据与上述路侧设备预先标定的定位数据之间的差值。
60.在步骤s420，确定上述差值是否大于预设阈值。
61.在步骤s431，如果上述差值大于预设阈值，则上述目标定位数据的正确性校验不通过。
62.在步骤s432，如果上述差值小于等于预设阈值，则上述目标定位数据的正确性校验通过。
63.基于上述步骤s410～s432，通过将根据差分校正数据和卫星定位数据差分解算得到的目标定位数据与该路侧设备预先标定的定位数据进行对比，在目标定位数据与预先标定的定位数据在预设阈值内的情况下，视为目标定位数据是正确的，相应的，对应的差分校正数据也是可靠的，如此才会执行后续向车辆广播差分校正数据的步骤。
64.图5示意性地示出了本公开实施例的步骤s250的详细实施流程图。
65.根据本公开的实施例，参照图5所示，上述步骤s250中，将上述差分校正数据广播给车辆，包括以下步骤：s510、s520和s530。
66.在步骤s510，基于v2x协议，对上述差分校正数据进行组帧。
67.数据组帧是把相关的信息数据组合在一起，成为可以在网络上传输的数据。
68.在步骤s520，对组帧后的差分校正数据进行数字签名。
69.数字签名，就是只有信息的发送者才能产生的别人无法伪造的一段数字串，这段数字串同时也是对信息的发送者发送信息真实性的一个有效证明。数字签名可用于辨别数据签署人的身份，并表明签署人对数据信息中包含的信息的认可。
70.在步骤s530，将组帧且进行数字签名之后的差分校正数据广播给车辆。
71.基于上述步骤s510～s530，通过对差分校正数据进行数字签名，能够进一步确保广播的差分校正数据的可靠性。
72.根据本公开的实施例，上述差分校正信号为rtcm数据格式，上述车辆包括自动驾驶车辆/无人驾驶车辆等。在其他实施例中，上述车辆也可以是常规车辆。
73.基于相同的技术构思，本公开的第二个示例性实施例提供了一种路侧设备。
74.图6示意性地示出了本公开实施例的路侧设备的结构框图。
75.参照图6所示，本公开实施例提供的路侧设备600，包括：导航模块601，网络通信模块602，与上述导航模块601和上述网络通信模块602均连接的处理模块603，以及与上述处理模块603连接的车辆通信模块604。
76.上述导航模块601用于接收导航系统发送的卫星定位数据，并将上述卫星定位数据发送给上述处理模块602。
77.上述网络通信模块602用于与服务器建立长连接通信。
78.上述处理模块603用于将接收的上述卫星定位数据通过上述网络通信模块602发送给服务器，接收上述服务器反馈的差分校正信号，并用于对上述差分校正信号进行解析，得到差分校正数据，并将上述差分校正数据发送给上述导航模块601。
79.上述导航模块601还用于根据上述差分校正数据和上述卫星定位数据进行差分解算，得到符合预设精度的目标定位数据，并将上述目标定位数据发送给上述处理模块603。
80.上述处理模块603还用于对上述目标定位数据的正确性进行校验。
81.上述车辆通信模块604用于在上述目标定位数据校验通过的情况下，将上述差分校正数据广播给车辆。
82.根据本公开的实施例，参照图6所示，上述处理模块603包括差值计算子模块603a和校验子模块603b。
83.上述差值计算子模块603a用于计算上述目标定位数据与上述路侧设备预先标定的定位数据之间的差值。
84.上述校验子模块603b用于确定上述差值是否大于预设阈值，在上述差值大于预设
阈值的情况下，确定上述目标定位数据的正确性校验不通过；在上述差值小于等于预设阈值的情况下，确定上述目标定位数据的正确性校验通过。
85.根据本公开的实施例，参照图6所示，上述车辆通信模块604包括：组帧子模块604a、v2x安全子模块604b以及v2x通信子模块604c。
86.上述组帧子模块604a用于基于v2x协议，对上述差分校正数据进行组帧。
87.上述v2x安全子模块604b用于对组帧后的差分校正数据进行数字签名。
88.上述v2x通信子模块604c用于将组帧且进行数字签名之后的差分校正数据广播给车辆。
89.根据本公开的实施例，参照图6所示，上述路侧设备600还包括：电源模块605，上述电源模块605与上述导航模块601、上述网络通信模块602、上述处理模块603和上述车辆通信604模块均连接，用于为上述导航模块601、上述网络通信模块602、上述处理模块603和上述车辆通信604模块进行供电。
90.根据本公开的实施例，上述路侧设备设置于车辆行驶道路的至少一侧。
91.本公开的第三个示例性实施例提供了一种车辆导航系统。
92.上述车辆导航系统包括：导航设备和车辆，上述导航设备用于执行如上所述的路侧通信和定位数据处理的方法，或者为如上所述的路侧设备。上述车辆用于接收来自上述路侧设备广播的差分校正数据，并根据上述差分校正数据进行差分解算，得到车辆定位信息。
93.提出的路侧设备和车辆导航系统，通过中心云+边缘云的方式，利用路侧设备与服务器进行交互，广播差分校正数据给车辆，实现路侧设备覆盖区域内车辆能够根据路侧设备广播的差分校正数据来计算得到高精度定位数据，既能够缓解服务器的数据处理压力，不仅能够缓解服务器的数据处理压力，而且还能够适用于车辆4g/5g等网络信号差的场景，有助于提高车辆高精度定位的稳定性，同时在目标定位数据的正确性进行校验通过后才对差分校正数据进行广播，保证了数据的可靠性。
94.上述各个模块中的任意多个可以合并在一个模块中实现，或者其中的任意一个模块可以被拆分成多个模块。或者，这些模块中的一个或多个模块的至少部分功能可以与其他模块的至少部分功能相结合，并在一个模块中实现。上述各个模块中的至少一个可以至少被部分地实现为硬件电路，例如现场可编程门阵列(fpga)、可编程逻辑阵列(pla)、片上系统、基板上的系统、封装上的系统、专用集成电路(asic)，或可以通过对电路进行集成或封装的任何其他的合理方式等硬件或固件来实现，或以软件、硬件以及固件三种实现方式中任意一种或以其中任意几种的适当组合来实现。或者，上述各个模块中的至少一个可以至少被部分地实现为计算机程序模块，当该计算机程序模块被运行时，可以执行相应的功能。
95.以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开的技术构思。对这些实施例的多种修改对本领域的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公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开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申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。