一种传感器融合定位系统及方法技术方案

本申请实施例中提供了一种传感器融合定位系统及方法，属于自动驾驶技术领域，具体包括传感器、导航结果模块和至少两个导航模块，所述导航模块用于接收所述传感器信号，并输出车辆状态信息给所述导航结果模块；所述导航模块的输入端与所述传感器的输出端连接，所述导航模块的输出端与所述导航结果模块的输入端连接；且其中一个所述导航模块与其他所述导航模块运行不同的传感器融合算法，所述与其他所述导航模块运行不同的传感器融合算法的导航模块设为主导航模块，其他所述导航模块设为冗余导航模块。通过本申请的处理方案，为复杂环境中的车辆提供鲁棒的定位和导航结果，提高了多种环境下全局位姿的鲁棒性，提高了定位系统的容错性和稳定性。的容错性和稳定性。的容错性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种传感器融合定位系统及方法


[0001]本申请涉及自动驾驶
，尤其涉及一种传感器融合定位系统及方法。

技术介绍

[0002]自动驾驶领域近年来蓬勃发展，高精度的车辆定位技术是实现无人驾驶功能的重要基础，越来越多的研究机构在车辆定位这一领域展开深入研究,高精度的定位系统不仅技术难度复杂而且要适应各种动态环境是极其困难的。
[0003]自动驾驶车辆定位的本质是状态估计问题，通常为以单一状态估计器为主的集中式设计，而基于单一状态估计的自动驾驶系统缺乏容错机制，任何传感器的故障或者状态估计器自身解算的错误都可能会导致定位导航输出异常，为行驶中的自动驾驶车辆带来风险。此外，车辆定位所用的卫星信号的质量高低或者卫星信号的丢失，都会严重影响自动驾驶车辆的定位结果。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请实施例提供一种传感器融合定位系统及方法，至少部分解决现有技术中存在的问题。
[0005]第一方面，本申请实施例提供一种传感器融合定位系统，包括传感器、导航结果模块和至少两个导航模块，所述导航模块用于接收所述传感器信号，并输出车辆状态信息给所述导航结果模块；
[0006]所述导航模块的输入端与所述传感器的输出端连接，所述导航模块的输出端与所述导航结果模块的输入端连接；
[0007]且其中一个所述导航模块与其他所述导航模块运行不同的传感器融合算法，所述与其他所述导航模块运行不同的传感器融合算法的导航模块设为主导航模块，其他所述导航模块设为冗余导航模块。
[0008]根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述系统还包括故障诊断模块和输出选择模块，
[0009]所述故障诊断模块的输入端与各个所述导航模块的输出端连接，所述故障诊断模块的输出端与所述输出选择模块的输入端连接；
[0010]所述输出选择模块的输入端还与各个所述导航模块的输出端连接，所述输出选择模块的输出端与所述导航结果模块的输入端连接；
[0011]所述故障诊断模块用于监测所述导航模块是否出现故障，并输出指令到所述输出选择模块，所述输出选择模块根据所述指令对所述导航模块进行选择。
[0012]根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述系统还包括卫星完好性监测模块，用于监控卫星状态是否良好；所述卫星完好性监测模块的输入端与GNSS连接，所述卫星完好性监测模块的输出端分别与所述冗余导航模块的输入端和所述输出选择模块的输入端连接。
[0013]根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述卫星完好性监测模块的输入端接收所述GNSS的卫星报文，所述卫星报文包括可视卫星数、高度角、信噪比、精度因子、测量值中误差、解状态和ratio值中的一种或几种。
[0014]根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述传感器包括IMU、GNSS、RTK、激光雷达、RGB相机、深度相机、轮速计、气压计、地磁传感器、毫米波雷达和超声波雷达中的一种或几种。
[0015]根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述主导航模块的输入端连接的所述传感器包括所述IMU和所述GNSS，所述冗余导航模块的输入端连接的所述传感器包括所述IMU和所述激光雷达。
[0016]根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述传感器融合算法包括标准卡尔曼滤波、因子图、扩展卡尔曼滤波、无迹卡尔曼滤波、迭代卡尔曼滤波和粒子滤波中的一种或几种。
[0017]根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述主导航模块运行的传感器融合算法为标准卡尔曼滤波，所述冗余导航模块运行的传感器融合算法为因子图。
[0018]第二方面，本申请实施例还提供一种传感器融合定位方法，所述方法包括：
[0019]主导航模块和/或冗余导航模块接收传感器数据；
[0020]所述主导航模块和冗余导航模块利用互为不同的传感器融合算法进行计算，得到车辆状态信息，通过导航结果模块进行输出；
[0021]所述主导航模块和冗余导航模块中的一个出现故障时，另一个进行接替，并进行所述车辆状态的输出。
[0022]根据本申请实施例的一种具体实现方式，判断所述主导航模块和所述冗余导航模块是否出现故障的方法为：
[0023]通过故障诊断模块监测所述导航模块是否出现故障，并输出指令到输出选择模块，所述输出选择模块根据所述指令对所述导航模块进行选择。
[0024]有益效果
[0025]本申请实施例中的传感器融合定位系统及方法，通过设置两套并行的状态估计器对车辆状态实时解算，一套作为主导航模块，一套作为冗余导航模块，运行不同的传感器融合算法，互为冗余、互为备份、互相交叉验证，当有其中某一导航模块故障产生后，另一导航模块能够立即接替并持续输出，保证自动驾驶车辆系统运行的连续性。
[0026]通过设置基于因子图实现的多传感器融合冗余模块，内部运行激光雷达里程计单元，可以在卫星信号较差、IMU积分发散的情况下提供较长时间的航位推算结果，进一步提高了系统的稳定性，为复杂环境中的车辆提供鲁棒的定位和导航结果。
[0027]通过设置动态监控卫星状态并进行导航状态故障诊断的功能，可以实时根据监测结果和内部逻辑动态切换输出结果，保障车辆导航状态的连续性，同时丰富的导航状态标志位方便为其它上层模块如规划和控制单元随时采取应急预案提供可能。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，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申请的一些实施例，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。
[0029]图1为根据本专利技术一实施例的传感器融合定位系统示意图；
[0030]图2为根据本专利技术一实施例的传感器融合定位系统示意图；
[0031]图3为根据本专利技术一实施例的主导航模块的原理图；
[0032]图4为根据本专利技术一实施例的冗余导航模块的原理图；
[0033]图5为根据本专利技术一实施例的传感器融合定位系统的帧结构及状态标志位。
具体实施方式
[0034]下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
[0035]以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，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申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请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，在没有背离本申请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。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
[0036]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/或功能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种传感器融合定位系统，其特征在于，包括传感器、导航结果模块和至少两个导航模块，所述导航模块用于接收所述传感器信号，并输出车辆状态信息给所述导航结果模块；所述导航模块的输入端与所述传感器的输出端连接，所述导航模块的输出端与所述导航结果模块的输入端连接；且其中一个所述导航模块与其他所述导航模块运行不同的传感器融合算法，所述与其他所述导航模块运行不同的传感器融合算法的导航模块设为主导航模块，其他所述导航模块设为冗余导航模块。2.根据权利要求1所述的传感器融合定位系统，其特征在于，所述系统还包括故障诊断模块和输出选择模块，所述故障诊断模块的输入端与各个所述导航模块的输出端连接，所述故障诊断模块的输出端与所述输出选择模块的输入端连接；所述输出选择模块的输入端还与各个所述导航模块的输出端连接，所述输出选择模块的输出端与所述导航结果模块的输入端连接；所述故障诊断模块用于监测所述导航模块是否出现故障，并输出指令到所述输出选择模块，所述输出选择模块根据所述指令对所述导航模块进行选择。3.根据权利要求2所述的传感器融合定位系统，其特征在于，所述系统还包括卫星完好性监测模块，用于监控卫星状态是否良好；所述卫星完好性监测模块的输入端与GNSS连接，所述卫星完好性监测模块的输出端分别与所述冗余导航模块的输入端和所述输出选择模块的输入端连接。4.根据权利要求3所述的传感器融合定位系统，其特征在于，所述卫星完好性监测模块的输入端接收所述GNSS的卫星报文，所述卫星报文包括可视卫星数、高度角、信噪比、精度因子、测量值中误差、解状态和ratio值中的一种或几种。...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜晓旭，熊祺，梁爽，张剑，赖豪文，文博，
申请(专利权)人：北京超星未来科技有限公司，
类型：发明
国别省市：