CN111380539B - 车辆定位、导航方法和装置及相关系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种车辆定位、导航方法和装置及相关系统，本发明方法首先获取车辆的卫星定位信息和车辆的行驶信息，得到车辆的绝对位置信息，根据车辆的绝对位置信息，确定道路地图中车辆所在道路，其次采集车辆所在道路的图像信息，得到图像中各车道的车道线信息，最后将所述图像中各车道的车道线信息与道路地图中的道路信息进行匹配，确定车辆在道路地图中所在的车道。实现车道级的车辆定位，提高定位准确度，降低车辆定位误差解决了现有技术中车辆定位不准确的问题。根据获取的车道级的车辆定位信息，可以实现车道级别的路径规划，提供车道级别的导航路线或路径引导信息。
Description
技术领域
本发明涉及导航技术领域，特别涉及一种车辆定位、导航方法和装置及相关系统。
背景技术
目前，现有技术中，通过卫星导航系统对车辆进行定位，仅能将车辆定位到道路上。根据车辆在道路上的位置，进行路径规划或路径引导。而且，由于现有技术中的卫星定位的精度一般在米级，可能会出现车辆定位偏差，比如，将当前行驶在道路辅路的车辆定位到道路的主路上。另外，由于现实世界的道路往往存在多个车道，采用现有的定位方法将车辆定位到道路地图的道路上，而不能确定车辆所在的车道，也就只能提供道路级别的路径规划或路径引导信息。由于采用现有的定位方法不能定位到车辆行驶在道路的哪个车道，无法根据车辆的当前位置提供车道级的变道引导信息，可能会造成车辆走到实线区域之后，驾驶人员才发现需要向右变道，但此时已经在实线区域，无法再进行向右变道，只能继续在直行道路上行驶。可见，使用现有的定位方法，当道路的车道较多，可能会出现由于定位不够精确，造成车辆的引导信息不详细而走错路的情况。如果不能实现精确的车道级定位，也就无法提供车道级的导航路线或引导信息。
但是目前现有的车道级地图匹配技术，需要存储高精度地图数据对车道进行类型、颜色匹配，确定当前车辆所在的车道，但高精度数据不是所有的道路都存储车线信息，在一些道路等级比较高的道路，比如，高速、城快等会存储车线信息，道路等级比较低的道路，比如城镇道路，不存储车线信息(即不存储具体车线的位置信息和类型，但会存储车道线数量)。当车辆行驶在道路等级比较低的道路时，无法利用摄像头识别的车线信息与高精度数据进行匹配。
发明内容
鉴于现有技术中存在的技术缺陷和技术弊端，本发明实施例提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种车辆定位、导航方法和装置及相关系统。
作为本发明实施例的一个方面，涉及一种车辆定位方法，包括以下步骤：
获取车辆的卫星定位信息和车辆的行驶信息，得到车辆的绝对位置信息，根据车辆的绝对位置信息，确定道路地图中车辆所在道路；
采集车辆所在道路的图像信息，得到图像中各车道的车道线信息；
将所述图像中各车道的车道线信息与道路地图中的道路信息进行匹配，确定车辆在道路地图中所在的车道；所述道路地图中的道路信息，包括道路的车道数。
可选的，所述图像中各车道的车道线信息，包括：车道线类型和车辆与所在车道左、右车道线的位置关系。
可选的，所述图像中各车道的车道线信息，还包括：车辆与所在车道左侧最邻近车道线的距离，或车辆与所在车道右侧最邻近车道线的距离，相应的，所述方法还包括：
根据图像中车辆与所在车道左侧最邻近车道线的距离、或与所在车道右侧最邻近车道线的距离，确定车辆在道路地图中所在的车道上的位置。
可选的，将所述图像中各车道的车道线信息与道路地图中的道路信息进行匹配，确定车辆在道路地图中所在的车道，包括：
若所述图像中各车道的车道线类型中存在特殊车道线；所述特殊车道线包括：双实线和道路边缘线；
则根据所述图像中车辆与特殊车道线的位置关系和道路地图中道路的车道数确定车辆在道路地图中所在的车道。
可选的，将所述图像中各车道的车道线信息与道路地图中的道路信息进行匹配，确定车辆在道路地图中所在的车道，还包括：
若所述图像中各车道的车道线类型中不存在特殊车道线；
则根据车辆在当前进行车道定位之前时间阈值范围内的历史定位车道和车辆变道情况，将车辆定位在道路地图上历史定位车道上或者车辆变道后的定位车道上。
作为本发明实施例的第二方面，涉及一种车辆导航方法，包括：
通过如上述的车辆定位方法确定所述车辆在道路地图中的车道上的位置信息；
根据所述车辆在道路地图中的车道上的位置信息与车辆的目标位置信息生成车道级的导航路线。
作为本发明实施例的第三方面，涉及一种车辆定位装置，包括：
基础定位模块，获取车辆的卫星定位信息和车辆的行驶信息，得到车辆的绝对位置信息，根据车辆的绝对位置信息，确定道路地图中车辆所在道路；
图像处理模块，采集车辆所在道路的图像信息，得到图像中各车道的车道线信息；
匹配定位模块，将所述图像中各车道的车道线信息与道路地图中的道路信息进行匹配，确定车辆在道路地图中所在的车道；所述道路地图中的道路信息，包括道路的车道数。
作为本发明实施例的第四方面，涉及一种车辆导航装置，包括如上述的车辆定位装置，还包括：
导航路线生成模块，用于根据所述车辆在道路地图中的车道上的位置信息与车辆的目标位置信息生成车道级的导航路线。
作为本发明实施例的又一个方面，涉及一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现如上述的车辆定位方法。
作为本发明实施例的再一个方面，涉及一种车辆定位设备，包括：处理器、用于存储处理器可执行命令的存储器；其中，处理器被配置为可执行如上述的车辆定位方法。
本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：
本发明实施例提供的一种车辆定位、导航方法和装置及相关系统，在一些可选的实施例中，本发明方法首先获取车辆的卫星定位信息和车辆的行驶信息，得到车辆的绝对位置信息，根据车辆的绝对位置信息，确定道路地图中车辆所在道路，其次采集车辆所在道路的图像信息，得到图像中各车道的车道线信息，最后将所述图像中各车道的车道线信息与道路地图中的道路信息进行匹配，确定车辆在道路地图中所在的车道。实现车道级的车辆定位，提高定位准确度，降低车辆定位误差解决了现有技术中车辆定位不准确的问题。根据获取的车道级的车辆定位信息，可以实现车道级别的路径规划，提供车道级别的导航路线或路径引导信息。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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他的附图。
图1为本发明实施例一中的车辆定位方法的流程图；
图2为本发明实施例一中的确定车辆在道路地图中所在的车道的流程图；
图3为本发明实施例一中的确定车辆在道路地图中所在的车道的示意图；
其中，(A)为图像中存在特殊车道线的示例；
(B)为图像中不存在特殊车道线的示例；
(C)为图像中不存在特殊车道线，且不存在历史定位车道信息的示例；
图4为本发明实施例二中的车辆定位方法的流程图；
图5为本发明实施例三中的车辆导航方法的流程图；
图6为本发明实施例四中的车辆定位装置的结构框图；
图7为本发明实施例五中的车辆导航装置的结构框图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
实施例一：
本发明实施例针对上述现有技术存在的问题，提供了一种车辆定位方法，如图1所示，该方法包括如下步骤S11-S13：
S11：获取车辆的卫星定位信息和车辆的行驶信息，得到车辆的绝对位置信息，根据车辆的绝对位置信息，确定道路地图中车辆所在道路。
车辆的卫星定位信息可以采用现有技术中的卫星定位系统进行获取，例如全球定位系统(Global Positioning System，GPS)、北斗卫星导航系统(BeiDou NavigationSatellite System，BDS)或全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GLONASS)；车辆的行驶信息可以包括车辆的行驶速度信息和车辆的转向信息，车辆的速度信息和车辆的转向信息可以通过安装在车辆的速度传感器和方向传感器通过现有技术中的方法进行获取。根据车辆的卫星定位信息和车辆的行驶信息，确定出车辆的绝对位置信息，具体过程可以参照现有技术进行实现，本发明实施例中，不做限定。根据预先存储的道路地图中的道路数据，将确定出车辆的绝对位置信息定位到道路地图的道路上，即确定出车辆在道路地图中所处的道路。
S12：采集车辆所在道路的图像信息，得到图像中各车道的车道线信息。
本实施例中，采集车辆所在道路的图像信息可以通过安装在车辆的图像采集设备，例如，摄像头进行实现。通过摄像头实时采集数据，获取车辆所在车道的图像信息，通过图像识别方法得到图像中各车道的车道线类型和车辆与所在车道左、右车道线的位置关系。摄像头采集的车辆左右两侧的车道线可以是左右各有至少两条，当车辆行驶在道路的最左侧车道或最右侧车道时，也可以是仅采集到左侧或右侧的一条车线。图像识别方法可以采用现有技术中的图像识别方法，本发明实施例中不做具体限定。车道线的类型包括有双实线、单实线、并列的虚实线、单虚线、道路边缘线。
S13：将所述图像中各车道的车道线信息与道路地图中的道路信息进行匹配，确定车辆在道路地图中所在的车道；所述道路地图中的道路信息，包括道路的车道数。
本实施例中，主要可以应用于道路等级比较低的道路，比如城镇道路，其道路地图中不存储车道线信息，即不存储具体车线的位置信息和类型，但会存储车道线数量。
上述步骤S13的具体实现过程，如图2所示，包括以下步骤S131-S134：
S131:识别图像中各道路车道线信息；
S132:判断所述图像中各车道的车道线类型中是否存在特殊车道线；所述特殊车道线包括：双实线和道路边缘线；若是，执行S133，否则，执行S134；
S133:根据所述图像中车辆与特殊车道线的位置关系和道路地图中道路的车道数确定车辆在道路地图中所在的车道。
示例一，如图3(A)所示，在车辆行驶过程中，根据当前时刻采集到的车辆所在道路的图像信息，可以确定出车辆的左侧和右侧各有两条车线，即图像中道路包括车道1至车道3共3个车道，且车道1至车道3的4条车线的类型从左到右依次为单实线、单实线、双实线和单虚线，其中，图像中的车道线的类型中存在特殊车道线，即车辆(图中三角形)所在车道的左侧存在双实线，根据道路地图中车辆所在道路的车道数为三条车道，即四条车道线，则可以将确定车辆在道路地图中该道路的最左侧车道。
S134:根据车辆在当前进行车道定位之前时间阈值范围内的历史定位车道和车辆变道情况，将车辆定位在道路地图上历史定位车道上或者车辆变道后的定位车道上。
具体地，示例二，如图3(B)所示，在车辆行驶过程中，根据当前时刻采集到的车辆所在道路的图像信息，可以确定出车辆的左侧和右侧各有两条车线，即图像中道路包括车道1至车道3共3个车道，且车道1至车道3的4条车线的类型均为单虚线，由于等级比较低的道路，比如城镇道路，其道路地图中不存储车道线信息，则无法根据车道线的类型确定其具体处于哪条车道上，则根据车辆在当前进行车道定位之前时间阈值T1范围内的历史定位车道和车辆变道情况，将车辆定位在道路地图上历史定位车道上或者车辆变道后的定位车道上。如图3(B)中B位置处，根据B位置处的道路图像信息可以定位出车辆的定位车道为左侧第二条车道，同时可以根据在时间阈值T1内车辆的方向盘的正向和反向的转动判断其变道情况，具体的实现过程与现有技术中相类似，本发明实施例中不做限定，本示例中，车辆是向右变道，则将车辆定位在道路地图上车辆变道后的定位车道上，即左侧第三条车道上。
若车辆在当前进行车道定位之前时间阈值范围内不存在历史的定位车道，则可以基于通行规则和道路地图中道路的车道数，将车辆定位在指定的道路地图上的车道上。
示例三，如图3(C)所示，在车辆行驶过程中，根据当前时刻采集到的车辆所在道路的图像信息，可以确定出车辆的左侧和右侧各有两条车线，即图像中道路包括3个车道，且4条车线的类型均为单虚线，且车辆在当前进行车道定位之前时间阈值T1范围内不存在历史定位车道，则根据道路地图中车辆所在道路的车道数为6条，则车道线数为7条，根据道路属性可知最右侧的车道线为道路边缘线，则可知该道路上的白虚线为5条，则不清楚车辆定位位置是在车道2上还是在车道3上行驶，则根据通行规则为靠右通行，将车辆定位在指定的右侧有两条虚线的道路上，即右侧第三车道上。
实施例二：
本发明实施例针对上述现有技术存在的问题，提供了一种车辆定位方法，如图4所示，该方法包括如下步骤S21-S24：
S21:获取车辆的卫星定位信息和车辆的行驶信息，得到车辆的绝对位置信息，根据车辆的绝对位置信息，确定道路地图中车辆所在道路。
S22:采集车辆所在道路的图像信息，得到图像中各车道的车道线信息。
S23:将所述图像中各车道的车道线信息与道路地图中的道路信息进行匹配，确定车辆在道路地图中所在的车道；所述道路地图中的道路信息，包括道路的车道数。
所述图像中各车道的车道线信息，还包括：车辆与所在车道左侧最邻近车道线的距离，或车辆与所在车道右侧最邻近车道线的距离，所述方法还包括S24:
S24:根据图像中车辆与所在车道左侧最邻近车道线的距离、或与所在车道右侧最邻近车道线的距离，确定车辆在道路地图中所在的车道上的位置。
实施例三：
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种车辆导航方法，如图5所示，包括以下步骤S31-S34：
S31:获取车辆的卫星定位信息和车辆的行驶信息，得到车辆的绝对位置信息，根据车辆的绝对位置信息，确定道路地图中车辆所在道路。
S32:采集车辆所在道路的图像信息，得到图像中各车道的车道线信息。
S33:将所述图像中各车道的车道线信息与道路地图中的道路信息进行匹配，确定车辆在道路地图中所在的车道；所述道路地图中的道路信息，包括道路的车道数。
S34:根据所述车辆在道路地图中的车道上的位置信息与车辆的目标位置信息生成车道级的导航路线。
实施例四：
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种车辆定位装置和系统，由于该车辆定位装置和系统所解决问题的原理与前述车辆定位方法相似，因此该装置和系统实施可以参见前述方法的实施，重复之处不再赘述。
本发明实施例提供一种车辆定位装置40，如图6所示，包括：
基础定位模块41，获取车辆的卫星定位信息和车辆的行驶信息，得到车辆的绝对位置信息，根据车辆的绝对位置信息，确定道路地图中车辆所在道路；
图像处理模块42，采集车辆所在道路的图像信息，得到图像中各车道的车道线信息；
匹配定位模块43，将所述图像中各车道的车道线信息与道路地图中的道路信息进行匹配，确定车辆在道路地图中所在的车道；所述道路地图中的道路信息，包括道路的车道数。
所述匹配定位模块43，还用于根据图像中车辆与所在车道左侧最邻近车道线的距离、或与所在车道右侧最邻近车道线的距离，确定车辆在道路地图中所在的车道上的位置。
实施例五：
基于同一发明构思，本发明实施例提供一种车辆导航装置50，如图7所示，包括车辆定位装置40，还包括：
导航路线生成模块44，用于根据所述车辆在道路地图中的车道上的位置信息与车辆的目标位置信息生成车道级的导航路线。
实施例五：
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行上述车辆定位方法及车辆导航方法。
实施例六：
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种车辆定位设备，包括：处理器、用于存储处理器可执行命令的存储器；其中，处理器被配置为可执行上述车辆定位方法及车辆导航方法。
除非另外具体陈述，术语比如处理、计算、运算、确定、显示等等可以指一个或更多个处理或者计算系统、或类似设备的动作和/或过程，所述动作和/或过程将表示为处理系统的寄存器或存储器内的物理(如电子)量的数据操作和转换成为类似地表示为处理系统的存储器、寄存器或者其他此类信息存储、发射或者显示设备内的物理量的其他数据。信息和信号可以使用多种不同的技术和方法中的任何一种来表示。例如，在贯穿上面的描述中提及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和码片可以用电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子或者其任意组合来表示。
应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。
结合本文的实施例所描述的方法或者算法的步骤可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或其组合。软件模块可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质连接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。该ASIC可以位于用户终端中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于用户终端中。
对于软件实现，本申请中描述的技术可用执行本申请所述功能的模块(例如，过程、函数等)来实现。这些软件代码可以存储在存储器单元并由处理器执行。存储器单元可以实现在处理器内，也可以实现在处理器外，在后一种情况下，它经由各种手段以通信方式耦合到处理器，这些都是本领域中所公知的。
上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种车辆定位方法，其特征在于，包括：
获取车辆的卫星定位信息和车辆的行驶信息，得到车辆的绝对位置信息，根据车辆的绝对位置信息，确定道路地图中车辆所在道路；
采集车辆所在道路的图像信息，得到图像中各车道的车道线信息；
将所述图像中各车道的车道线信息与道路地图中的道路信息进行匹配，若所述图像中各车道的车道线类型中不存在特殊车道线，则根据车辆在当前进行车道定位之前时间阈值范围内的历史定位车道和车辆变道情况，将车辆定位在道路地图上历史定位车道上或者车辆变道后的定位车道上；所述道路地图中的道路信息，包括道路的车道数；所述特殊车道线包括：双实线和道路边缘线。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述图像中各车道的车道线信息，包括：车道线类型和车辆与所在车道左、右车道线的位置关系。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述图像中各车道的车道线信息，还包括：车辆与所在车道左侧最邻近车道线的距离、或与所在车道右侧最邻近车道线的距离，相应的，所述方法还包括：
根据图像中车辆与所在车道左侧最邻近车道线的距离、或与所在车道右侧最邻近车道线的距离，确定车辆在道路地图中所在的车道上的位置。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
若所述图像中各车道的车道线类型中存在特殊车道线；
则根据所述图像中车辆与特殊车道线的位置关系和道路地图中道路的车道数确定车辆在道路地图中所在的车道。
5.一种车辆导航方法，其特征在于，包括：
通过如权利要求1-4任一项所述的车辆定位方法确定所述车辆在道路地图中的车道上的位置信息；
根据所述车辆在道路地图中的车道上的位置信息与车辆的目标位置信息生成车道级的导航路线。
6.一种车辆定位装置，其特征在于，包括：
基础定位模块，获取车辆的卫星定位信息和车辆的行驶信息，得到车辆的绝对位置信息，根据车辆的绝对位置信息，确定道路地图中车辆所在道路；
图像处理模块，采集车辆所在道路的图像信息，得到图像中各车道的车道线信息；
匹配定位模块，将所述图像中各车道的车道线信息与道路地图中的道路信息进行匹配，若所述图像中各车道的车道线类型中不存在特殊车道线，则根据车辆在当前进行车道定位之前时间阈值范围内的历史定位车道和车辆变道情况，将车辆定位在道路地图上历史定位车道上或者车辆变道后的定位车道上；所述道路地图中的道路信息，包括道路的车道数；所述特殊车道线包括：双实线和道路边缘线。
7.一种车辆导航装置，其特征在于，包括如权利要求6所述的车辆定位装置，还包括：
导航路线生成模块，用于根据所述车辆在道路地图中的车道上的位置信息与车辆的目标位置信息生成车道级的导航路线。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现如权利要求1-4任一项所述的车辆定位方法。
9.一种车辆定位设备，其特征在于，包括：处理器、用于存储处理器可执行命令的存储器；其中，处理器被配置为可执行如权利要求1-4任一项所述的车辆定位方法。
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