一种车辆定位方法与流程

本发明涉及自动泊车，尤其涉及一种车辆定位方法。

背景技术：

1、在自动泊车技术中，车辆定位系统的精度是重中之重。为提升定位精度，需提前标定出车辆的方向盘转角传动比。虽然在车辆转向结构开发时就会确定方向盘转角传动比系数，但实际在车辆里程计计算时，方向盘转角传动比系数会受到地面摩擦力和路面平整度的影响，需要在平整路面上重新标定以提高定位精度。

2、现有的方向盘转角传动比系数标定方案一般是以rtk(real-time kinematic，实时动态差分定位)设备输出的定位结果作为车辆运动轨迹的真实值，但是rtk设备不仅昂贵，而且实用性和易用性较差。首先，rtk设备在实际应用过程中必须依赖特定基站的信号，在基站信号被遮挡的情况下很难获取到准确的定位信号；其次，在研究车辆行驶轨迹时一般以车辆后轴中心为对象，而实际安装时很难将rtk设备恰好安装在车辆的后轴中心点或者说很难准确测量rtk设备的定位天线到后轴中心点的距离，此时rtk设备输出的路径就会偏离真实的后轴中心点的轨迹，从而导致车辆里程计产生较大的误差，进而影响自动泊车系统的性能。

技术实现思路

1、本发明提供一种车辆定位方法，旨在解决现有技术中的缺陷，实现有效提升车辆里程计的计算精度。

2、为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

3、本发明提供一种车辆定位方法，包括：

4、步骤1、建立标定环境，所述标定环境包括阿克曼转向模型及预设标定条件；

5、步骤2、在所述标定环境下标定轮距；

6、步骤3、在所述标定环境下根据所述轮距标定转向传动比；

7、步骤4、根据标定结果确定车辆位置。

8、具体地，所述步骤2包括：

9、步骤201、控制车辆做圆周运动一周回到起点；

10、步骤202、获取在该过程中后左轮、后右轮产生的脉冲数；

11、步骤203、根据第一预设关系是计算后左轮、后右轮的转弯半径；

12、步骤204、根据第二预设关系式计算出轮距计算轮距。

13、具体地，所述第一预设关系式为：

14、

15、所述第二预设关系式为：

16、wv＝rl-rr

17、其中，wv表示轮距，rl表示后左轮的转弯半径，rr表示后右轮的转弯半径，pl和pr分别为后左轮、后右轮的脉冲数，δp为车辆单个脉冲数对应的实际行驶距离。

18、具体地，所述步骤3包括：

19、步骤301、控制方向盘以预设角度步长从左极限到右极限进行转向，根据第三预设关系式确定车辆转弯半径；

20、步骤302、根据第四预设关系式确定前轮等效转角；

21、步骤303、根据方向盘转角、前轮等效转角确定转向传动比。

22、具体地，所述第三预设关系式为：

23、

24、其中，r为车辆转弯半径，wv为轮距，pl和pr分别为后左轮、后右轮的脉冲数。

25、具体地，所述第四预设关系式为：

26、

27、其中，l为前后轴轴距，r为车辆转弯半径。

28、具体地，所述步骤4包括：

29、步骤401、建立全局坐标系；

30、步骤402、计算在单位时间内后左轮的左侧单位行驶距离、后右轮的右侧单位行驶距离；

31、步骤403、根据所述左侧单位行驶距离、右侧单位行驶距离判断车辆行驶类型；

32、步骤404、根据所述车辆行驶类型及行驶方向，计算车辆当前时刻的位姿。

33、具体地，所述步骤404包括：若车辆行驶类型为直线行驶，则按照第五预设关系式确定车辆后轴中心点当前时刻的位姿，所述第五预设关系式为：

34、

35、θc(k+1)＝θc(k)

36、xr(k+1)＝xr(k)+λsr(δt)cos(θc(k))

37、yr(k+1)＝yr(k)+λsr(δt)sin(θc(k))

38、θr(k+1)＝θc(k)

39、xl(k+1)＝xl(k)+λsl(δt)cos(θc(k))

40、yl(k+1)＝yl(k)+λsl(δt)sin(θc(k))

41、θl(k+1)＝θc(k)

42、其中，(xc(k+1),yc(k+1),θc(k+1))表示后轴中心点当前时刻的位姿，(xl(k+1),yl(k+1),θl(k+1))表示左轮当前时刻的位姿，(xr(k+1),yr(k+1),θr(k+1))表示右轮当前时刻的位姿，(xl(k),yk(k))表示左轮前一时刻的坐标，(xr(k),yr(k))表示右轮前一时刻的坐标，sl(δt)表示左侧单位行驶距离，sr(δt)表示右侧单位行驶距离，θc(k)表示前一时刻后轴中心点与全局坐标系x轴正向的夹角，λ为方向因子，车辆前进时λ＝1，车辆后退时λ＝-1。

43、具体地，所述步骤404包括：若车辆行驶类型为曲线行驶，则按照第一预设规则确定车辆后轴中心点当前时刻的位姿，所述一预设规则为：

44、步骤a1、根据标定的转向传动比，由前一时刻方向盘转角得到后轴中心点前一时刻的转弯半径；

45、步骤a2、计算车辆后轴中心点在单位时间内的中心点单位行驶距离；

46、步骤a3、根据所述后轴中心点前一时刻的转弯半径、中心点单位行驶距离，确定单位时间内车辆航向角的变化量；

47、步骤a4、根据所述单位时间内车辆航向角的变化量确定单位时间内圆弧轨迹对应的圆弧弦的弦长以及所述圆弧弦与全局坐标系x轴的第一夹角；

48、步骤a5、根据车辆前一时刻的位姿及所述弦长及第一夹角确定车辆后轴中心点当前时刻的位姿。

49、具体地，所述步骤a5包括：按照第六预设关系式确定车辆后轴中心点当前时刻的位姿，所述第六预设关系式为：

50、

51、θc(k+1)＝θc(k)+λεδθ

52、其中：

53、当车辆左转时：

54、xl(k+1)＝xl(k)-εllcosαl

55、yl(k+1)＝yl(k)+λεllsinαl

56、λl(k+1)＝θc(k)+λεδθ

57、xr(k+1)＝xr(k)-εlrcosαr

58、yr(k+1)＝yr(k)+λεlrsinαr

59、θr(k+1)＝θc(k)+λεδθ

60、当车辆右转时：

61、xl(k+1)＝xl(k)-εllcosαl

62、yl(k+1)＝yl(k)-λεllsinαl

63、θl(k+1)＝θc(k)+λεδθ

64、xr(k+1)＝xr(k)-εlrcosαr

65、yr(k+1)＝yr(k)-λεlrsinαr

66、θr(k+1)＝θc(k)+λεδθ

67、式中，(xc(k+1),yc(k+1),θc(k+1))表示后轴中心点当前时刻的位姿，(xl(k+1),yl(k+1),θl(k+1))表示左轮当前时刻的位姿，(xr(k+1),yr(k+1),θr(k+1))表示右轮当前时刻的位姿，(xl(k),yl(k))表示左轮前一时刻的坐标，(xr(k),yr(k))表示右轮前一时刻的坐标，sl(δt)表示左侧单位行驶距离，sr(δt)表示右侧单位行驶距离，θc(k)表示前一时刻后轴中心点与全局坐标系x轴正向的夹角，δθ表示单位时间内车辆航向角的变化量，ll、lr分别表示单位时间内后左轮、后右轮圆弧轨迹对应的圆弧弦的弦长，αl、αr分别表示后左轮、后右轮对应的第一夹角，λ为方向因子，车辆前进时λ＝1，车辆后退时λ＝-1，ε表示旋转方向，车辆左转时ε＝1，车辆右转时ε＝-1。

68、本发明的有益效果在于：本发明通过建立阿克曼转向模型及预设标定条件，标定轮距，并根据轮距标定转向传动比，最后根据标定结果确定车辆位置，达到了仅根据车身尺寸参数以及轮速传感器信号即可完成车辆方向盘转角传动比的标定，无需昂贵的rtk设备，且标定精度高于rtk设备，有效提升了车辆里程计的计算精度。