三维激光雷达辅助的高精度卫星定位方法技术

技术编号:35596314 阅读:27 留言:0更新日期:2022-11-16 15:15
一种三维激光雷达辅助的高精度卫星定位方法。本申请提供了一种使用卫星定位系统支持车辆定位的方法。该方法包括:基于来自3DLiDAR传感器和姿态航向参考系统(AHRS)的3D点云实时地生成滑动窗口地图(SWM),其中,所述SWM提供用于检测和NLOS接收的环境描述;将来自先前帧的3D点云累积到所述SWM中,以增强所述3D LiDAR传感器的视场;通过GNSS接收器接收来自卫星的GNSS测量值;使用所述SWM从所述GNSS测量值中检测所述NLOS接收;当在所述SWM中找不到反射点时,通过NLOS重构来校正所述NLOS接收;以及通过最小二乘算法估计GNSS定位。本申请的目的在于提供一种缓解由静态建筑物和动态对象引起的NLOS的方法。态对象引起的NLOS的方法。态对象引起的NLOS的方法。

【技术实现步骤摘要】
三维激光雷达辅助的高精度卫星定位方法


[0001]本公开主要涉及用于智能交通系统的自动驾驶或其他种类的自主系统的领域。具体而言,本公开涉及一种用于NLOS检测和校正的3D LiDAR辅助的全球导航卫星系统及方法,其可以提高定位性能。

技术介绍

[0002]自动驾驶被公认为是过度交通拥堵和预期事故的补救措施。然而,当前解决方案的定位精度不足是阻碍自动驾驶在城市场景中到来的关键问题之一。随着对ADV的需求不断增加,在城市环境中的定位变得至关重要。
[0003]GNSS,例如GPS和/或其他类似的基于卫星的定位技术,目前是为智能交通系统的ADV定位提供全球参考定位的主要手段之一。随着多个卫星星座的可用性增加,GNSS可以在开阔的天空区域提供令人满意的性能。然而,当大部分天空被遮挡时,GNSS的性能会严重下降,这是一个具有挑战性的问题。这种情况被称为“城市峡谷”情景。通常,在高度城市化的城市中,由于静态建筑物和动态对象引起的信号反射,定位精度会显著下降。
[0004]特别地,GNSS

RTK用于4级全自动驾驶车辆的高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种由车辆使用的、用于使用卫星定位系统支持所述车辆进行定位的方法,所述方法包括:从3D LiDAR传感器和LiDAR惯性里程计(LIO)接收LiDAR因子和惯性测量单元(IMU)因子;使用局部因子图优化集成LiDAR因子和IMU因子,以估计两个历元之间的相对运动;生成3D点云地图(PCM)作为辅助地标卫星,用于提供低仰角辅助地标卫星;通过GNSS接收器从卫星接收全球导航卫星系统(GNSS)测量值;使用所述3D PCM从所述GNSS测量值中检测GNSS非视距(NLOS)接收;以及从所述GNSS测量值中排除所述GNSS NLOS接收,以获得幸存的GNSS卫星测量值,从而提高用于自动驾驶车辆定位的GNSS测量值的质量。2.如权利要求1所述的方法,进一步包括:对所述幸存的GNSS卫星测量值执行全球导航卫星系统实时动态差分定位(GNSS

RTK)浮点估计,以获得浮点解;执行模糊度求解以获得固定模糊度解;以及从所述浮点解和所述固定模糊度解确定固定的GNSS

RTK定位解。3.如权利要求2所述的方法,其中,通过应用LAMBDA算法来执行所述模糊度求解。4.如权利要求2所述的方法,进一步包括:将所述固定的GNSS

RTK定位解反馈给所述3D LiDAR传感器和所述LIO;以及使用所述固定的GNSS

RTK定位解执行PCM校正,以校正3D点云的漂移。5.如权利要求2所述的方法,进一步包括:在所述GNSS测量值上使用最小二乘算法获得所述浮点解的初始猜测。6.一种由车辆使用的、用于使用卫星定位系统支持所述车辆进行定位的方法,所述方法包括:基于来自3D LiDAR传感器和姿态航向参考系统(AHRS)的3D点云实时地生成滑动窗口地图(SWM),其中,所述SWM提供用于检测和校正非视距(NLOS)接收的环境描述;将来自先前帧的3D点云累积到所述SWM中,以增强所述3D LiDAR传感器的视场(FOV);通过GNSS接收器接收来自卫星的全球导航卫星系统(GNSS)测量值;使用所述SWM从所述GNSS测量值中检测所述NLOS接收;当在所述SWM中找不到反射点时,通过NLOS重构来校正所述NLOS接收;以及通过最小二乘算法估计GNSS定位。7.如权利要求6所述的方法,进一步包括:通过排除远离所述GNSS接收器的点云来使所述SWM的点云容量最小化,使得所述3D点云位于滑动窗口内。8.如权利要求6所述的方法,其中,生成所述SWM的步骤包括:基于来自3D LiDAR传感器的所述3D点云,从LiDAR扫描匹配中获取局部地图;以及采用AHRS的方向将所述SWM从载体坐标系转换为局部东北天(ENU)坐标系。9.如权利要求6所述的方法,其中,使用快速搜索方法执行所述从所述GNSS测量值中检测所述NLOS接收的步骤,其中,所述快速搜索方法包括:使所述3D LiDAR传感器的中心的搜索点初始化;根据卫星的仰角和方位角确定连接所述GNSS接收器和卫星的搜索方向;
以固定的增量值Δd
pix
沿所述搜索方向移动所述搜索点;计算所述搜索点附近的相邻点(N
k
)数量;以及如果N
k
超过预定阈值N
thres
,则将所述搜索点归类为NLOS卫星。10.如权利要求6所述的方法,进一步包括:通过使用基于所述SWM的模型校准重新估计所述GNSS测量值来校正所述NLOS接收,其中,所述SWM提供密集、离散和无组织的3D点云,而没有连续的建筑物表面或边界。11.根据权利要求10所述的方法,其中,所述模型校准包括:使用基于反射器检测算法的高效kdTree结构检测所述NLOS接收对应的反射点,其中,所述反射器检测算法包括:遍历从0
°
到360
°
的所有方位角,方位角分辨率为α
res
,仰角为当连接点p
j
和卫星的视距没有被阻挡时,检测潜在反射器;以及检测所述GNSS接收器和所述潜在反射器之间距离最短的唯一反射器。12.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员:许立达文伟松
申请(专利权)人:香港理工大学
类型:发明
国别省市:

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