一种车辆室内外定位切换方法及装置与流程

1.本发明涉及车辆定位技术领域，具体涉及一种车辆室内外定位切换方法及装置。


背景技术：

2.随着社会经济的快速发展，追求生活品质的提高成为人民关注的重点，其中，汽车的购置成为提升生活质量的必备资产之一。智能驾驶汽车也成为现在汽车行业的新星，其基于智能化、信息化发展，从一定程度上改变了现有的交通体系，将驾驶员从传统枯燥的驾驶过程中解放出来，提高其幸福感和生产效率。
3.智能汽车需要高精度的稳定定位信息，以满足各场景的应用需求，除了常见的室外定位场景外，自动驾驶要求在室内场景也能得到精确的定位，从而全方位实现高精度定位，尤其在于地下停车场中的定位场景尤为常见且重要。
4.在现有技术中，智能驾驶车辆进出停车场时全球定位系统定位与uwb定位方式这两个定位方式交替时会产生定位不准确的问题，虽然两种定位方式精度都较高，但是由于两种定位方式进行切换时会出现定位丢失、漂移、不稳定等问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本公开实施例提供一种车辆室内外定位切换方法及装置，至少部分解决现有技术中存在的问题。
6.第一方面，本公开实施例提供了一种车辆室内外定位切换方法，包括如下步骤：
7.在停车场入口处同时获取车辆在全球坐标系下的第一坐标数据和无线超宽带uwb坐标系下的第二坐标数据并对uwb坐标系下的第二坐标数据进行数据处理；
8.将所述第一坐标数据转换成通用横墨卡托格网系统utm坐标系下的第三坐标数据；
9.通过旋转平移坐标系的方式，确定所述uwb坐标系下的第二坐标数据与所述utm坐标系下的第三坐标数据之间的相对位置关系；
10.获取车辆在停车场内的uwb坐标系下的第四坐标数据，并基于所述相对位置关系将所述第四坐标数据转换成utm坐标系下的第五坐标数据；以及
11.将所述第五坐标数据转换成全球坐标系下的第六坐标数据。
12.进一步地，还包括对uwb坐标系下的第二坐标数据进行卡尔曼滤波处理，处理包括：
13.(1)通过串口读取到uwb坐标系下的第二坐标数据，根据轮速及方向盘转角信息利用航迹推算计算出理论坐标数据；
14.(2)将所读取的第二坐标数据当作观测值，将所计算出的理论坐标数据当作估计值，计算协方差矩阵p；以及
15.(3)以全球坐标系下的数据为真值，离线自适应调整观测噪声矩阵q和过程噪声矩阵w，并实现在线不断迭代融合。
16.进一步地，所述将全球坐标系下的第一坐标数据转换成utm坐标系下的第三坐标数据的计算方法如下：
17.设全球坐标系下的第一坐标数据为单位为弧度，utm坐标系下的第三坐标数据为(e,n)，单位为km。
18.首先计算utm分带：
19.zn＝[λ/6]取整+31
[0020][0021]
λ0＝(zn-1)*6-180+3(degree)
[0022][0023][0024][0025][0026]
其中，k0＝0.9996,e0＝500km,a＝6378.137km，代表赤道半径。
[0027]
进一步地，n0根据所在半球选择不同值，具体如下：
[0028][0029]
第二方面，本公开实施例提供了一种车辆室内外定位切换装置，包括：
[0030]
全球坐标系坐标数据获取模块，被配置为获取全球坐标系下的第一坐标数据；
[0031]
无线超宽带uwb坐标系坐标数据获取模块，被配置为获取停车场入口处的uwb坐标系下的第二坐标数据；
[0032]
数据处理模块，被配置为：
[0033]
对uwb坐标系下的第二坐标数据进行坐标滤波处理；
[0034]
将所述第一坐标数据转换成通用横墨卡托格网系统utm坐标系下的第三坐标数据；
[0035]
确定所述uwb坐标系下的第二坐标数据与所述utm坐标系下的第三坐标数据之间的相对位置关系；
[0036]
基于所述相对位置关系，将由uwb坐标获取模块获取的车辆在停车场内的uwb坐标
系下的第四坐标数据转换成utm坐标系下的第五坐标数据；以及
[0037]
将所述第五坐标数据转换成全球坐标系下的第六坐标数据；以及。
[0038]
输出模块，被配置为输出所述第六坐标数据。
[0039]
第三方面，本公开实施例还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储有计算机指令，该计算机指令当由一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行前述第一方面或第一方面的任一实现方式中的车辆室内外定位切换方法。
附图说明
[0040]
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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它的附图。
[0041]
图1为本公开实施例提供的一种车辆室内外定位切换流程示意图；
[0042]
图2示出了通过旋转平移确定utm坐标系和uwb坐标系两个坐标系的位置关系；以及
[0043]
图3示出了根据本公开的实施例的用于车辆室内外定位切换的装置示意图。
具体实施方式
[0044]
下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
[0045]
以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，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，都属于本公开保护的范围。
[0046]
需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
[0047]
还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想，图式中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0048]
另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
[0049]
图1示出了根据本发明的车辆室内外定位切换方法100的示意图。
[0050]
如图1所示，在步骤s102处，在停车场区域设置超宽带(uwb)基站，在停车场入口处同时获取全球定位系统的全球坐标系下的第一坐标数据和uwb坐标系下的第二坐标数据并进行数据处理。
[0051]
全球坐标系定位系统的数据精度较高，而uwb定位系统的坐标数据本身可能存在误差较大，在不经过数据处理的情况下的原始数据误差在0.2m左右，因此需要对uwb坐标系的数据结果进行滤波处理，减小其定位误差，从而能够使得误差达到可以接受的范围。
[0052]
具体而言，例如，在根据本公开的实施例的一些方面，全球坐标系包括gps、北斗、rtk、gness中的至少一种。
[0053]
具体可以包括对uwb坐标系下的第二坐标数据进行卡尔曼滤波处理，处理包括：
[0054]
(1)通过串口读取到uwb坐标系下的第二坐标数据，根据轮速及方向盘转角信息利用航迹推算计算出理论坐标数据；
[0055]
(2)将所读取的第二坐标数据当作观测值，将所计算出的理论坐标数据当作估计值，计算协方差矩阵p；以及
[0056]
(3)以全球坐标系下的数据为真值，离线自适应调整观测噪声矩阵q和过程噪声矩阵w，并实现在线不断迭代融合。
[0057]
值得注意的是，虽然未示出，但前述卡尔曼滤波处理可以包括为实现对坐标数据处理而需要的任何必要处理过程。
[0058]
此外，还要注意的是，虽然本文以停车场为例示出了本发明的实施例，但显然的是，根据本公开的实施例适用于任何设置有uwb基站的密闭场景。同样可理解的是，根据本公开的实施例能够适用于任何存在全球坐标和局部坐标切换定位需求的装置和领域，诸如无人机、扫地机器人等领域。
[0059]
接下来，转到步骤s104处，步骤s104用于将全球坐标系下的第一坐标数据转换成utm坐标系下的第三坐标数据。
[0060]
坐标换算方法如下：
[0061]
设全球坐标系下的第一坐标数据为单位为弧度，utm坐标系下的第三坐标数据为(e,n)，单位为km。
[0062]
首先计算utm分带：
[0063]
zn＝[λ/6]取整+31
[0064][0065]
λ0＝(zn-1)*6-180+3(degree)
[0066][0067]
[0068][0069][0070]
其中，k0＝0.9996,e0＝500km,a＝6378.137km，代表赤道半径,n0根据所在半球选择不同值，具体如下：
[0071][0072]
接下来转到步骤s106，在步骤s106处，确定uwb坐标系下的第二坐标数据与utm坐标系下的第三坐标数据的相对位置关系。
[0073]
uwb坐标系是局部坐标系，依赖于uwb硬件设备，其主要包括四个基站和一个放置在车上的标签，四个基站建立局部xy坐标系，标签移动变化的值也就是在基站形成的坐标系中的坐标值，车辆同时有utm坐标系下的坐标b(x1,y1)和uwb坐标系下的坐标c(x2,y2)，根据下述方法可以得到utm坐标系和uwb坐标系两个坐标系的旋转平移的关系。
[0074]
如图2所示，通过旋转平移确定utm坐标系和uwb坐标系两个坐标系的位置关系，旋转平移是旋转和平移效果的叠加，已知旋转平移后的坐标系x'o'y'中的一点p'(x',y')，求p'在基坐标系中的坐标值：
[0075][0076]
接下来转到步骤s108，在步骤s108处，获取车辆在停车场内的uwb坐标系下的第四坐标数据，并基于所述相对位置关系将uwb坐标系下的第四坐标数据转换成utm坐标系下的第五坐标数据。接下来转入步骤s110。
[0077]
此外，虽然未示出，但上述对uwb坐标系下的第二坐标数据的卡尔曼滤波处理同样适用于对uwb坐标系下的第四坐标数据的处理。
[0078]
在步骤s110处，将第五坐标数据转换成全球坐标系下的第六坐标数据，从而获取车辆的全局坐标。
[0079]
如上参照步骤s102-s110，本实施例基于不同定位方式间的切换，根据进入停车场时所计算得到的uwb坐标系和utm坐标系的关系，在车辆进入停车场后全球坐标信号丢失，只有uwb坐标系坐标的情况下，也能反推出车辆的全局坐标，该方法有效地提高了室内定位精度以及与全球坐标系下定位的一致性，从而保证室内室外位置的平滑过渡与切换，有效实现车路协同及车辆至周围场景v2x，从而实现了车辆在室内外定位的切换，避免了定位丢失、漂移、不稳定等问题。
[0080]
图3示出了根据本发明的用于车辆室内外定位切换的车辆室内外定位切换装置300。
[0081]
如图3所示，车辆室内外定位切换装置300包括全球坐标系坐标数据获取模块302、
无线超宽带uwb坐标系坐标数据获取模块304、数据处理模块306、输出模块308。
[0082]
全球坐标系坐标数据获取模块302获取全球坐标系下的第一坐标数据。
[0083]
无线超宽带uwb坐标系坐标数据获取模块304获取停车场入口处的uwb坐标系下的第二坐标数据。
[0084]
数据处理模块306对uwb坐标系下的第二坐标数据进行坐标滤波处理；将所述第一坐标数据转换成通用横墨卡托格网系统utm坐标系下的第三坐标数据；确定所述uwb坐标系下的第二坐标数据与所述utm坐标系下的第三坐标数据之间的相对位置关系；基于所述相对位置关系，将由uwb坐标获取模块获取的车辆在停车场内的uwb坐标系下的第四坐标数据转换成utm坐标系下的第五坐标数据；并将所述第五坐标数据转换成全球坐标系下的第六坐标数据。
[0085]
输出模块308输出所述第六坐标数据。
[0086]
在根据本发明的另一方面中，还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令当由一个或多个处理器执行时，使所述一个或多个处理器执行前述的车辆室内外定位切换方法。
[0087]
值得注意的是，根据本发明实施例的装置可以应用于车辆在地下停车场内外定位切换。但并不构成对发明限制。
[0088]
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。