一种道路标牌智能识别辅助的融合导航定位方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种道路标牌智能识别辅助的融合导航定位方法及装置，应用于导航定位技术领域，所述方法中先对卫星导航系统GNSS的状态进行评估，在GNSS状态好的情况下进行GNSS/INS组合导航，否则进行INS/DR组合导航，在INS/DR组合导航过程中通过道路标牌信息处理和道路标牌信息辅助导航修正实现高精度的导航定位。本发明专利技术利用大部分道路标牌具备的唯一性、易识别、精确位置信息和易获取等特点，在卫星导航系统可用性不足的场景中，利用道路标牌提供的精确位置信息，为INS/DR组合导航系统提供位置修正，实现GNSS不可用场景中的高精度定位。

【技术实现步骤摘要】
一种道路标牌智能识别辅助的融合导航定位方法及装置
本专利技术涉及导航定位
，尤其涉及一种道路标牌智能识别辅助的融合导航定位方法及装置。
技术介绍
高精度定位在很多领域有重要的应用。例如，随着自动驾驶技术的快速发展，导航系统需要满足更高的要求，包括：高精度、高分辨率、高可靠性、低成本、低功耗和小型化等。但是，当前主要的导航定位技术，都无法单独满足这些需求。卫星导航系统(GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS)，是当前主要的一种定位技术，具有全球覆盖、全天候工作、定位精度高等优势，成为最广泛的定位导航手段。然而，在某些情况下，GNSS可用性会受损，精度会下降。例如，在城市峡谷区域，受到卫星信号被遮挡、多路径反射等的影响，GNSS定位精度会急剧下降，甚至失效。再比如，在隧道、地下车库等场景下，GNSS也无法使用。而且，GNSS信号是否微弱，很易被有意或无意的干扰信号淹没无法使用。惯性导航系统(InertialNavigationSystem，INS)是一种不依赖外部信息的自主导航系统，工作原理基于牛顿运动定律，其基于加速度计测量到的载体运动加速度，基于陀螺仪测量到的载体的旋转角速度，通过计算机对这些测量值进行处理，得到载体的姿态、速度和位置。INS具有数据更新率高、短期精度和稳定性好等优点。随着微机电系统(Micro-Electrical-MechanicalSystem，MEMS)加工技术的成熟，MEMS惯性器件(加速度计和陀螺仪)得到了前所未有的发展，以其价格低廉、重量轻、体积小以及功耗低等优势广泛地应用于组合导航系统中。但现有的MEMS器件精度较低，无法长时间、长距离维持定位精度。因此，通常INS需要其他信息辅助来及时修正误差。由于GNSS和INS具有良好的互补性，一般将两者组合形成GNSS/INS组合导航系统，能够使导航系统提供稳定、可靠的导航信息。另外，对于车载导航系统，惯性导航与里程计的组合，即INS/DR组合导航，也是一种技术方案。这种方式在GNSS可用性下降时，里程计为INS提供车载系统的运动速度，形成航位推算(DR，DeadReckoning)模式可部分修正单纯INS导航时误差的快速发散。然而，这种方式的精度受限于MEMS器件的精度、里程计的精度等因素影响，1NS/DR组合导航也不能长时间、长距离提供高精度的定位。在公开号为CN110779521A的一种多源融合的高精度定位方法与装置专利中，在使用卫导与惯导组合导航的基础上，采用里程计与惯导组合的方式在卫星导航不可用时提供高精度位置信息。特别是，针对影响里程计与惯导组合精度的若干因素，提出相应的技术方案，来提高里程计与惯导组合时的定位精度，但是该专利仅在卫星导航不可用时，在里程计的辅助下提供高精度的位置信息，仍然不能实现长时间、长距离提供高精度的定位。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术中卫星导航系统不可用的情况下无法得到高精度定位的缺陷，本专利技术公开了一种道路标牌智能识别辅助的融合导航定位方法及装置，通过将道路标牌智能识别技术融合到导航中，实现在各种场景下的高精度定位。技术方案：为实现上述技术目的，本专利技术采用以下技术方案。一种道路标牌智能识别辅助的融合导航定位方法包括以下步骤：S1、卫星导航系统状态评估：卫星导航系统即GNSS，检测GNSS信号是否接收稳定且系统状态好，若GNSS状态好，则进行GNSS/INS组合导航，执行步骤S2，否则，进行INS/DR组合导航和道路标牌信息辅助导航修正，执行步骤S3；S2、进行卫星导航系统和惯性导航系统组合导航：惯性导航系统即INS，由GNSS和INS实现GNSS/INS组合导航，通过INS测量载体运动的状态，计算运动载体位置，结合GNSS定位定向结果与INS定位定向结果，输出实时的运动载体位置、姿态信息，实现导航定位，然后返回步骤S1，进入下一个处理周期；S3、进行惯性导航系统和航位推算组合导航：航位推算即DR，由INS和DR实现INS/DR组合导航系统，通过INS测量运动载体的状态，计算运动载体位置，结合DR定位定向结果与1NS定位定向结果，输出实时的运动载体位置、姿态信息；S4、道路标牌信息处理：在运动载体上采集道路图像，并对道路图像中若干道路标牌区域进行提取，在提取的所有道路标牌区域中对道路标牌信息进行识别，将识别结果在道路标牌数据库内进行检索，若在检索过程中能获取道路标牌信息，则执行步骤S5，否则返回步骤S1，进入下一个处理周期；S5、进行道路标牌信息辅助导航修正：根据道路图像获取若干实时的道路标牌图像信息，依次判断运动载体是否通过道路标牌所在位置，判断成功后，在运动载体通过道路标牌所在位置时，对步骤S3中输出的运动载体位置进行修正，输出实时的运动载体位置、姿态信息，实现辅助导航定位，返回步骤S1，等待进入下一个处理周期；否则返回步骤S4，重新采集道路图像。优选地，所述S4中道路标牌信息处理具体过程包括：S41、获取道路图像：由固定于运动载体前方的摄像头实时捕获运动载体前进方向的道路图像，保留每次图像获取的时刻，用于后续计算；S42、若干道路标牌区域识别：对获取的道路图像进行处理，识别包含道路标牌的图像区域；若识别出的道路标牌区域，且路牌区域为长方形，则表明道路标牌位于行驶方向的正前方，则执行步骤S43；否则，说明道路图像中没有道路标牌区域，或者道路标牌不在行驶方向的前方，则返回步骤S1，进入下一个处理周期；S43、道路标牌智能识别：在道路标牌区域中对道路标牌进行智能识别，包括道路标牌的文字、交通指示符号以及各部分之间的相对位置关系；若识别成功，则执行步骤S44；否则返回步骤S1，进入下一个处理周期；S44、道路标牌信息检索：根据S43中识别信息，向道路标牌数据库中检索对应的道路标牌信息；若未检索到相应的道路标牌信息，则返回步骤S1，进入下一个处理周期；否则执行步骤S45；S45、输出检索到的道路标牌信息：道路标牌信息包括道路标牌编号、道路标牌中文字、道路标牌地理坐标、道路标牌尺寸；输出检索到的道路标牌信息并结束处理，执行步骤S5。优选地，所述道路标牌地理坐标包括道路标牌的经度、纬度和高度。优选地，所述S5进行道路标牌信息辅助导航修正具体过程包括：S51、根据道路图像获取若干实时的道路标牌图像信息，判断当前道路标牌信息是否可用于导航定位：获取若干实时的道路标牌图像信息，道路标牌图像信息包括道路标牌的长、宽像素数，进而计算长边距离估计值与短边距离估计值；比较长边距离估计值与短边距离估计值的差值，若差值大于第一门限值，则认定当前道路标牌信息误差较大，不宜用于导航定位，结束处理过程，返回步骤S1，进入下一个处理周期；否则，执行步骤S52；S52、根据长边距离估计值和短边距离估计值计算运动载体与道路标牌的距离，判断运动载体是否通过道路标牌所在位置：所述运动载体与道路标牌的距离为长边距离估计值和短边距离估计值的平均值，将所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种道路标牌智能识别辅助的融合导航定位方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、卫星导航系统状态评估：卫星导航系统即为GNSS，检测GNSS信号是否接收稳定且系统状态好；若GNSS状态好，则进行GNSS/INS组合导航，执行步骤S2，否则，进行1NS/DR组合导航和道路标牌信息辅助导航修正，执行步骤S3；/nS2、进行卫星导航系统和惯性导航系统组合导航：惯性导航系统即为INS，由GNSS和INS实现GNSS/INS组合导航，通过INS测量载体运动的状态，计算运动载体位置，结合GNSS定位定向结果与INS定位定向结果，输出实时的运动载体位置、姿态信息，实现导航定位，然后返回步骤S1，进入下一个处理周期；/nS3、进行惯性导航系统和航位推算组合导航：航位推算即为DR，由INS和DR实现INS/DR组合导航系统，通过INS测量运动载体的状态，计算运动载体位置，结合DR定位定向结果与INS定位定向结果，输出实时的运动载体位置、姿态信息；/nS4、道路标牌信息处理：在运动载体上采集道路图像，并对道路图像中若干道路标牌区域进行提取，在提取的所有道路标牌区域中对道路标牌信息进行识别，将识别结果在道路标牌数据库内进行检索，若在检索过程中能获取道路标牌信息，则执行步骤S5，否则返回步骤S1，进入下一个处理周期；/nS5、进行道路标牌信息辅助导航修正：根据道路图像获取若干实时的道路标牌图像信息，依次判断运动载体是否通过道路标牌所在位置，判断成功后，在运动载体通过道路标牌所在位置时，对步骤S3中输出的运动载体位置进行修正，输出实时的运动载体位置、姿态信息，实现辅助导航定位，返回步骤S1，等待进入下一个处理周期；否则返回步骤S4，重新采集道路图像。/n...

【技术特征摘要】
1.一种道路标牌智能识别辅助的融合导航定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、卫星导航系统状态评估：卫星导航系统即为GNSS，检测GNSS信号是否接收稳定且系统状态好；若GNSS状态好，则进行GNSS/INS组合导航，执行步骤S2，否则，进行1NS/DR组合导航和道路标牌信息辅助导航修正，执行步骤S3；
S2、进行卫星导航系统和惯性导航系统组合导航：惯性导航系统即为INS，由GNSS和INS实现GNSS/INS组合导航，通过INS测量载体运动的状态，计算运动载体位置，结合GNSS定位定向结果与INS定位定向结果，输出实时的运动载体位置、姿态信息，实现导航定位，然后返回步骤S1，进入下一个处理周期；
S3、进行惯性导航系统和航位推算组合导航：航位推算即为DR，由INS和DR实现INS/DR组合导航系统，通过INS测量运动载体的状态，计算运动载体位置，结合DR定位定向结果与INS定位定向结果，输出实时的运动载体位置、姿态信息；
S4、道路标牌信息处理：在运动载体上采集道路图像，并对道路图像中若干道路标牌区域进行提取，在提取的所有道路标牌区域中对道路标牌信息进行识别，将识别结果在道路标牌数据库内进行检索，若在检索过程中能获取道路标牌信息，则执行步骤S5，否则返回步骤S1，进入下一个处理周期；
S5、进行道路标牌信息辅助导航修正：根据道路图像获取若干实时的道路标牌图像信息，依次判断运动载体是否通过道路标牌所在位置，判断成功后，在运动载体通过道路标牌所在位置时，对步骤S3中输出的运动载体位置进行修正，输出实时的运动载体位置、姿态信息，实现辅助导航定位，返回步骤S1，等待进入下一个处理周期；否则返回步骤S4，重新采集道路图像。


2.根据权利要求1所述的一种道路标牌智能识别辅助的融合导航定位方法，其特征在于，所述S4中道路标牌信息处理具体过程包括：
S41、获取道路图像：由固定于运动载体前方的摄像头实时捕获运动载体前进方向的道路图像，保留每次图像获取的时刻，用于后续计算；
S42、若干道路标牌区域识别：对获取的道路图像进行处理，识别包含道路标牌的图像区域；若识别出的道路标牌区域，且路牌区域为长方形，则表明道路标牌位于行驶方向的正前方，则执行步骤S43；否则，说明道路图像中没有道路标牌区域，或者道路标牌不在行驶方向的前方，则返回步骤S1，进入下一个处理周期；
S43、道路标牌智能识别：在道路标牌区域中对道路标牌进行智能识别，包括道路标牌的文字、交通指示符号以及各部分之间的相对位置关系；若识别成功，则执行步骤S44；否则返回步骤S1，进入下一个处理周期；
S44、道路标牌信息检索：根据S43中识别信息，向道路标牌数据库中检索对应的道路标牌信息；若未检索到相应的道路标牌信息，则返回步骤S1，进入下一个处理周期；否则执行步骤S45；
S45、输出检索到的道路标牌信息：道路标牌信息包括道路标牌编号、道路标牌中文字、道路标牌地理坐标、道路标牌尺寸；输出检索到的道路标牌信息并结束处理，执行步骤S5。


3.根据权利要求2所述的一种道路标牌智能识别辅助的融合导航定位方法，其特征在于：所述道路标牌地理坐标包括道路标牌的经度、纬度和高度。
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘立刚，卜智勇，周斌，金圣峣，
申请(专利权)人：江苏集萃移动通信技术研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32