在車輛技術(shù)不斷革新的當(dāng)下,自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的發(fā)展如火如荼,而車輛高精度定位成為了其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的車輛定位方法主要依賴全球定位系統(tǒng)(GPS)與慣性測(cè)量單元(IMU)的信號(hào)融合。然而,在實(shí)際的車輛運(yùn)行環(huán)境中,GPS信號(hào)常常面臨諸多挑戰(zhàn),如在城市高樓林立的區(qū)域,信號(hào)容易受到建筑物的遮擋而出現(xiàn)阻塞;在山區(qū)等復(fù)雜地形,多徑效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致信號(hào)偏差。一旦GPS出現(xiàn)故障,車輛定位就會(huì)產(chǎn)生明顯誤差,這不僅會(huì)使車輛偏離正常行駛軌跡,更會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的安全隱患,給自動(dòng)駕駛的可靠性帶來巨大的威脅。
在此背景下,本成果應(yīng)運(yùn)而生,致力于提供一種全新的基于車載攝像頭和地圖的車輛定位方法及系統(tǒng),為車輛定位的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性開辟新的途徑。系統(tǒng)包含多個(gè)關(guān)鍵模塊,第一橫向距離確定模塊通過攝像頭圖像檢測(cè)車輛與車道的橫向距離;第二橫向距離確定模塊實(shí)現(xiàn)車輛估計(jì)位置與高精度地圖匹配獲得車道與車輛的橫向距離;實(shí)際殘差確定模塊計(jì)算兩個(gè)橫向距離差的絕對(duì)值作為實(shí)際殘差;預(yù)測(cè)殘差確定模塊將實(shí)際殘差時(shí)間序列輸入訓(xùn)練好的模型得到預(yù)測(cè)殘差;全球定位系統(tǒng)定位信號(hào)故障判斷模塊依據(jù)實(shí)際和預(yù)測(cè)殘差判斷GPS信號(hào)故障與否;重構(gòu)定位信號(hào)確定模塊在GPS故障時(shí)通過特定信息和濾波算法得到重構(gòu)定位信號(hào);車輛估計(jì)位置確定模塊根據(jù)定位信號(hào)情況確定車輛位置。
本成果通過獨(dú)特的雙橫向距離計(jì)算、殘差分析及濾波重構(gòu)等技術(shù)手段,有效提高了車輛定位的準(zhǔn)確性和安全性,在自動(dòng)駕駛等車輛應(yīng)用場(chǎng)景中具有重要意義。
圖1.基于LSTM的故障檢測(cè)方法設(shè)計(jì)
圖2.基于UKF的多傳感器融合狀態(tài)估計(jì)方法設(shè)計(jì)
新能源智能汽車、人工智能領(lǐng)域等。
該成果在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景,主要應(yīng)用場(chǎng)景包括:(1)自動(dòng)駕駛汽車:提高自動(dòng)駕駛汽車的定位精度和安全性,即使在GPS信號(hào)故障的情況下也能保持車輛的正常行駛。(2)輔助駕駛系統(tǒng):為駕駛員提供更準(zhǔn)確的車輛位置信息,輔助駕駛員進(jìn)行駕駛操作,提高駕駛安全性。(3)智能交通系統(tǒng):用于交通流量監(jiān)測(cè)、交通規(guī)劃和管理,提高交通系統(tǒng)的效率。
潛在用戶:(1)汽車制造商:將該技術(shù)應(yīng)用于自動(dòng)駕駛汽車和輔助駕駛系統(tǒng),提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。(2)交通管理部門:利用該技術(shù)進(jìn)行交通流量監(jiān)測(cè)和交通規(guī)劃,提高交通系統(tǒng)的效率。(3)地圖服務(wù)提供商:將該技術(shù)應(yīng)用于地圖數(shù)據(jù)的更新和維護(hù),提高地圖數(shù)據(jù)的精度和實(shí)時(shí)性。
合作對(duì)象:(1)汽車制造商:共同開發(fā)自動(dòng)駕駛汽車和輔助駕駛系統(tǒng)。(2)交通管理部門:共同進(jìn)行交通流量監(jiān)測(cè)和交通規(guī)劃。(3)地圖服務(wù)提供商:共同進(jìn)行地圖數(shù)據(jù)的更新和維護(hù)。(4)科研機(jī)構(gòu):共同進(jìn)行相關(guān)技術(shù)的研究和開發(fā)。
本成果基于車載攝像頭和高精度地圖這兩種常見且成本相對(duì)可控的設(shè)備實(shí)現(xiàn)定位功能增強(qiáng),在不顯著增加車輛整體成本的基礎(chǔ)上提升了定位性能,使得各類車輛,無論是傳統(tǒng)燃油汽車制造商尋求智能化升級(jí),還是新興的電動(dòng)汽車企業(yè)打造智能駕駛功能,都具有很強(qiáng)的應(yīng)用吸引力,市場(chǎng)適配范圍廣泛。
自動(dòng)駕駛車輛高精度定位市場(chǎng)前景廣闊,具有市場(chǎng)規(guī)模增長潛力大、政府政策支持、產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展、應(yīng)用領(lǐng)域多元等優(yōu)勢(shì)。
據(jù)行業(yè)研究數(shù)據(jù)預(yù)測(cè),未來數(shù)年,車輛定位相關(guān)市場(chǎng)規(guī)模將以較高的年增長率持續(xù)擴(kuò)張,本成果憑借其獨(dú)特的定位方法和系統(tǒng)架構(gòu),有望在這片增長的市場(chǎng)中占據(jù)重要份額,為企業(yè)帶來豐厚的經(jīng)濟(jì)收益。
在政策層面,各國政府大力扶持智能交通與自動(dòng)駕駛產(chǎn)業(yè)發(fā)展,制定了一系列相關(guān)政策法規(guī),如為具備先進(jìn)定位技術(shù)的車輛提供測(cè)試場(chǎng)地便利、研發(fā)專項(xiàng)補(bǔ)貼以及在車輛安全標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證中對(duì)高精度定位功能給予重點(diǎn)關(guān)注等。這些政策為基于車載攝像頭和地圖的車輛定位系統(tǒng)創(chuàng)造了極為有利的發(fā)展環(huán)境,激勵(lì)企業(yè)積極投入研發(fā)與應(yīng)用推廣,加速技術(shù)的市場(chǎng)化進(jìn)程。
產(chǎn)業(yè)協(xié)同方面,汽車制造企業(yè)、地圖數(shù)據(jù)供應(yīng)商、傳感器研發(fā)廠商以及智能駕駛算法開發(fā)商之間的合作日益緊密。本成果能夠作為核心紐帶,促進(jìn)各產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)的深度融合與協(xié)同創(chuàng)新。
從應(yīng)用領(lǐng)域多元性分析,在物流運(yùn)輸?shù)纳逃密囶I(lǐng)域,精準(zhǔn)的車輛定位有助于優(yōu)化運(yùn)輸路線規(guī)劃、提高貨物配送效率、降低車輛能耗與損耗,為物流企業(yè)實(shí)現(xiàn)降本增效,增強(qiáng)企業(yè)在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力。在共享出行領(lǐng)域,高精度定位能夠?qū)崿F(xiàn)更精準(zhǔn)的車輛調(diào)度與用戶定位匹配,提升用戶叫車成功率和出行體驗(yàn),降低車輛空駛率,提高運(yùn)營效率,吸引共享出行平臺(tái)加大對(duì)搭載本專利技術(shù)車輛的投放力度,進(jìn)而帶動(dòng)市場(chǎng)需求增長。
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