本發(fā)明涉及一種用于磁導(dǎo)航無(wú)人車(chē)的曲率地圖，具體地，涉及一種用于為沿著磁釘軌跡自動(dòng)駕駛的無(wú)人車(chē)提供導(dǎo)航信息的地圖形式。

背景技術(shù)：

磁導(dǎo)航是一種非常可靠安全的導(dǎo)航技術(shù)。然而不像視覺(jué)傳感器或激光雷達(dá)傳感器等，實(shí)現(xiàn)磁導(dǎo)航的傳感器是不能直接獲取前方道路偏差信息的。這在控制上給這類系統(tǒng)帶來(lái)很大的挑戰(zhàn)。早期磁導(dǎo)航的研究人員，如美國(guó)path計(jì)劃項(xiàng)目研究人員采用各種控制策略在克服磁導(dǎo)航傳感器沒(méi)有前瞻距離的問(wèn)題。典型方法包括前饋反饋控制、在車(chē)前車(chē)尾分別裝兩排磁傳感器等。這類方法在高速公路應(yīng)用這類道路曲率變化較小的場(chǎng)景中被證明是有效的。但在道路曲率變化大的城市環(huán)境中，這類方法表現(xiàn)出較大的局限性。

針對(duì)城市環(huán)境中的應(yīng)用，葡萄牙科英布拉大學(xué)提出了利用高精度磁釘?shù)貓D的磁導(dǎo)航方案，這一思路后來(lái)被上海交通大學(xué)智能車(chē)研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步發(fā)展成為實(shí)用技術(shù)。但高精度地圖在工程實(shí)施上需要手動(dòng)測(cè)量每一個(gè)磁釘?shù)娜肿鴺?biāo)，當(dāng)場(chǎng)景范圍較大且比較復(fù)雜時(shí)，這是一個(gè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的工作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有這類應(yīng)用，本發(fā)明的目的是提出一種用于磁導(dǎo)航無(wú)人車(chē)的曲率地圖。這種地圖的地圖生成過(guò)程非常簡(jiǎn)單，同時(shí)可以為磁導(dǎo)航無(wú)人車(chē)提供前方道路信息。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。

提出一種用于磁導(dǎo)航無(wú)人車(chē)的曲率地圖，包括地圖生成、地圖存儲(chǔ)和地圖使用三個(gè)部分。

所述曲率地圖中存儲(chǔ)的信息是道路的曲率信息。

所述的曲率信息表征的是局部道路的彎曲情況，當(dāng)已知車(chē)輛局部定位信息后，可以根據(jù)曲率地圖信息得到該局部路段的道路曲線。

所述地圖生成過(guò)程是由人工駕駛車(chē)輛沿軌跡線行駛后由程序自動(dòng)生成所需要的曲率地圖。

所述地圖生成采集的是局部道路曲線割線方向角差值序列和割線段長(zhǎng)度序列。

所述割線方向角差值序列和割線段長(zhǎng)度序列通過(guò)融合磁尺、里程計(jì)和慣導(dǎo)（或方向盤(pán)角度傳感器）的測(cè)量數(shù)據(jù)獲得。

所述曲率地圖生成過(guò)程是基于磁尺、里程計(jì)和慣導(dǎo)（或方向盤(pán)角度傳感器）測(cè)量數(shù)據(jù)，通過(guò)磁釘跟蹤算法來(lái)計(jì)算局部道路曲線割線方向角差值序列和割線段長(zhǎng)度序列。

所述的磁釘跟蹤算法，在車(chē)輛坐標(biāo)系下，通過(guò)傳感器信息來(lái)推算磁尺檢測(cè)到的磁釘?shù)淖鴺?biāo)，由跟蹤的一系列磁釘?shù)淖鴺?biāo)來(lái)計(jì)算曲率地圖信息。

所述地圖存儲(chǔ)過(guò)程是將局部道路曲線的割線方向角差值序列和割線段長(zhǎng)度序列按照磁釘編號(hào)有序存儲(chǔ)在地圖文件或地圖數(shù)據(jù)庫(kù)中。

所述地圖使用過(guò)程是按照磁釘編號(hào)從曲率地圖中取得該編號(hào)磁釘前后一段路段的曲率信息，然后結(jié)合當(dāng)前車(chē)輛的局部定位信息計(jì)算出當(dāng)前道路曲線的曲線方程，最后由此曲線方程，可以計(jì)算車(chē)輛前方道路的橫向偏差和角度偏差等信息。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，所提出的曲率地圖的建立過(guò)程非常簡(jiǎn)單，只需要手動(dòng)駕駛車(chē)輛沿著參考軌跡行駛一遍即可。同時(shí)通過(guò)地圖信息可以得到車(chē)輛前方的道路信息，所以可以解決城市道路等曲率變化較大場(chǎng)景下的磁導(dǎo)航。此外，建立地圖和使用地圖所依賴的傳感器如磁尺、里程計(jì)、低成本慣導(dǎo)（或方向盤(pán)角度傳感器）等都是較為便宜的傳感器，節(jié)省了高精度地圖方案中昂貴定位設(shè)備費(fèi)用和建圖人工費(fèi)用。

附圖說(shuō)明

通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯。

圖1為本發(fā)明的曲率地圖概念實(shí)施例示意圖；

圖中：1為磁釘，2為相鄰磁釘連線構(gòu)成的參考曲線割線間的夾角，3為磁釘編號(hào)，4為相鄰磁釘間距。

圖2為曲率地圖生成過(guò)程示意圖；

圖中：1為車(chē)體，2為磁尺，3為本跟蹤的磁釘。

圖3為曲率地圖使用的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1所示，為本發(fā)明實(shí)施例中所提出一種用于磁導(dǎo)航無(wú)人車(chē)的曲率地圖的概念示意圖。一般參考行駛軌跡由一系列鋪設(shè)在道路上的磁釘序列所確定的曲線確定。在本實(shí)施例中，給每一個(gè)磁釘賦以唯一的編號(hào)，例如圖1中幾個(gè)磁釘編號(hào)分別為m-2，m-1,m,m+1,…,m+5。從數(shù)學(xué)上可以證明，由這些磁釘點(diǎn)確定的曲線的曲率函數(shù)可以由這段曲線上割線方向角的差值序列和割線段長(zhǎng)度的序列來(lái)標(biāo)示，亦即可以通過(guò)圖1中的，i={m-1,m-2,m,m+1,…,m+4}序列和si，i={m-1,m-2,m,m+1,…,m+4}來(lái)表示。重新組織序列的表達(dá)形式，即這段曲線的曲率函數(shù)可以由下列有序元的序列來(lái)標(biāo)示：(i,αi,si)，其中，i為磁釘?shù)木幪?hào)值。

由此可見(jiàn)，表征曲線曲率的信息可以有序存儲(chǔ)為上述3元向量的形式。所以本發(fā)明提出的曲率地圖采用上述3元向量作為信息存儲(chǔ)的基本單元。

圖2所示為地圖建立的過(guò)程示意圖。在本發(fā)明中，我們采用磁尺和航位推算傳感器來(lái)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)磁釘，并對(duì)發(fā)現(xiàn)的磁釘進(jìn)行位置跟蹤。由此任意時(shí)刻的車(chē)輛坐標(biāo)系下，可以最近通過(guò)磁尺的至少3個(gè)磁釘?shù)淖鴺?biāo)。另外一方面，磁釘檢測(cè)還可以完成磁釘計(jì)數(shù)和特定磁釘編號(hào)標(biāo)記點(diǎn)的檢測(cè)，所以跟蹤磁釘?shù)木幪?hào)也是知道的。如此，可以計(jì)算出被跟蹤的磁釘中相鄰兩個(gè)的連線方向角差值和相應(yīng)的磁釘間距值，把這兩個(gè)數(shù)值按照對(duì)應(yīng)的磁釘編號(hào)存儲(chǔ)在地圖中，作為該編號(hào)磁釘?shù)牡貓D信息。當(dāng)車(chē)輛遍歷完磁釘軌跡上所有的磁釘后，相應(yīng)的曲率地圖也就建立出來(lái)。這就是地圖建立的全過(guò)程。

圖3所示為曲率地圖的使用過(guò)程示意圖。在磁釘軌跡上自動(dòng)駕駛的車(chē)輛，同樣可以跟蹤最近通過(guò)磁尺的若干個(gè)磁釘，并知道這些磁釘?shù)木幪?hào)。根據(jù)這些編號(hào)，可以到曲率地圖中檢索車(chē)輛前方的一組磁釘?shù)那实貓D信息。根據(jù)已跟蹤磁釘?shù)淖鴺?biāo)信息和前方磁釘?shù)那实貓D信息，可以計(jì)算前方磁釘在當(dāng)前車(chē)輛坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。由所有這些磁釘坐標(biāo)可以擬合得到當(dāng)前路段的曲線方程，從而可以按照合適的預(yù)瞄距離設(shè)計(jì)控制器，導(dǎo)引車(chē)輛沿著磁釘參考軌跡行駛。

從本實(shí)施例可以看出，本發(fā)明提出的一種用于磁導(dǎo)航無(wú)人車(chē)的曲率地圖，其建立過(guò)程非常簡(jiǎn)單，使用上也很方便，并可以實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的預(yù)瞄控制?？朔私?jīng)典的前饋反饋控制無(wú)法獲取前方道路信息的缺點(diǎn)，克服了高精度磁釘坐標(biāo)地圖建圖復(fù)雜的缺點(diǎn)。所以本發(fā)明具有很大的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種用于磁導(dǎo)航無(wú)人車(chē)的曲率地圖，用來(lái)為磁導(dǎo)航無(wú)人車(chē)這類無(wú)前方道路信息感知能力的系統(tǒng)解決前方道路信息獲取問(wèn)題。通過(guò)磁尺和航位推算傳感器來(lái)跟蹤磁釘，并由跟蹤磁釘信息來(lái)得到曲率地圖信息。曲率地圖通過(guò)曲線曲率的概念來(lái)存儲(chǔ)局部道路的信息，避免了存儲(chǔ)全局信息帶來(lái)的大量測(cè)繪工作。和現(xiàn)有的高精度磁釘坐標(biāo)地圖相比，本發(fā)明提出的曲率地圖具有建立過(guò)程簡(jiǎn)單、建圖設(shè)備廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：朱剛;楊明;王冰;孫一飛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘇州青飛智能科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2016.02.18
技術(shù)公布日：2017.08.25