一种多传感器融合的车辆定位方法及系统与流程

技术特征：
1.一种多传感器融合的车辆定位导航方法，其特征在于，如果车辆可以接收gps信号，则融合gps装置和imu惯性传感器进行车辆的定位，使用激光雷达进行障碍物检测，实现车辆的定位导航；如果车辆不能接收gps信号，则使用激光雷达构建栅格地图，融合imu惯性传感器和相机进行车辆的定位和障碍物检测，实现车辆的定位导航。2.根据权利要求1所述的一种多传感器融合的车辆定位导航方法，其特征在于，可以接收gps信号时车辆的定位导航具体为：获取imu惯性传感器的测量数据，基于车辆在前一时刻的位置信息，经过坐标转换和位姿解算后得到车辆的第一位置信息；获取gps装置的测量数据，经过坐标转换后得到车辆的第二位置信息；以第一位置信息为预测模型，以第二位置信息作为观测模型，使用卡尔曼滤波算法融合第一位置信息和第二位置信息，得到车辆在当前时刻的位置信息；获取激光雷达的点云数据，得到车辆周围的障碍物信息，基于车辆在当前时刻的位置信息和车辆周围的障碍物信息实现车辆的导航。3.根据权利要求1所述的一种多传感器融合的车辆定位导航方法，其特征在于，不能接收gps信号时车辆的定位导航具体为：获取激光雷达的点云数据，构建二维栅格地图；获取相机采集的连续的图像，对图像进行特征点提取，对相邻帧的图像的特征点进行匹配，基于匹配的特征点得到车辆的位姿信息和车辆周围的障碍物信息；获取imu惯性传感器的测量数据，基于车辆在前一时刻的位置信息，经过坐标转换和位姿解算后得到车辆的第一位置信息和车辆的速度信息；使用位姿信息对第一位置信息进行矫正，得到车辆在当前时刻的位置信息，基于二维栅格地图和车辆障碍物周围的障碍物信息实现车辆的导航。4.根据权利要求1所述的一种多传感器融合的车辆定位导航方法，其特征在于，如果不能接收gps信号，且相机采集的数据不符合预设置的定位要求，则使用激光雷达构建栅格地图，使用imu惯性传感器进行车辆的定位，实现车辆的定位导航。5.根据权利要求4所述的一种多传感器融合的车辆定位导航方法，其特征在于，不能接收gps信号，且相机采集的数据不符合预设置的定位要求时车辆的定位导航具体为：获取激光雷达的点云数据，构建二维栅格地图；获取imu惯性传感器的测量数据，基于车辆在前一时刻的位置信息，经过坐标转换和位姿解算后得到车辆的第一位置信息，将第一位置信息作为车辆在当前时刻的位置信息；基于二维栅格地图和车辆在当前时刻的位置信息实现车辆的导航。6.一种多传感器融合的车辆定位导航系统，其特征在于，基于如权利要求1
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5中任一所述的车辆定位导航方法，包括传感器模块(1)、同步控制器(2)、数据采集器(3)和计算模块(4)；所述传感器模块(1)包括安装在车辆上的imu惯性传感器、gps装置、相机和激光雷达；所述同步控制器(2)用于实现传感器模块(1)中各个传感器的数据同步，所述数据采集器用于获取传感器模块(1)中各个传感器的数据；所述计算模块(4)基于传感器模块(1)中各个传感器的数据，通过多传感器融合的车辆
定位导航方法实现车辆的定位导航。7.根据权利要求6所述的一种多传感器融合的车辆定位导航系统，其特征在于，相机采用主动同步方式，同步控制器(2)向相机发送同步控制信号，包括一个触发信号和一个时间戳信息，相机接收到触发信号后开始采集数据，完成一次数据采集后将采集的数据与时间戳信息配准后发送给数据采集器(3)。8.根据权利要求6所述的一种多传感器融合的车辆定位导航系统，其特征在于，imu惯性传感器采用被动同步方式，imu惯性传感器完成一次数据采集后，将采集的数据发送给数据采集器(3)，同时向同步控制器(2)发送一个同步信号，所述同步控制器(2)接收到同步信号后记录该同步信号的发生时间作为时间戳信息，并将时间戳信息发送给数据采集器(3)，所述数据采集器(3)将接收到的数据和时间戳信息进行配准。9.根据权利要求6所述的一种多传感器融合的车辆定位导航系统，其特征在于，激光雷达采用授时同步方式，同步控制器(2)向激光雷达同时发送脉冲信号和时间戳信息，激光雷达接收到脉冲信号后开始采集数据，完成一次数据采集后将采集的数据与时间戳信息配准后发送给数据采集器(3)。10.根据权利要求6所述的一种多传感器融合的车辆定位导航系统，其特征在于，计算模块(4)进行车辆的定位导航时，基于预设置的坐标变换矩阵将传感器模块(1)中各个传感器的数据统一到一个坐标系下，所述坐标变换矩阵是基于传感器模块(1)中各个传感器在车辆上的安装位置计算得到的。

技术总结
本发明涉及一种多传感器融合的车辆定位方法及系统，如果可以接收GPS信号，则融合GPS装置和IMU惯性传感器进行车辆的定位，使用激光雷达进行障碍物检测，实现车辆的定位导航；如果不能接收GPS信号，则使用激光雷达构建栅格地图，融合IMU惯性传感器和相机进行车辆的定位和障碍物检测，实现车辆的定位导航。与现有技术相比，本发明根据有无GPS信号的情况，在不同的场景下采用不同的传感器融合方案进行车辆的定位导航，适用范围更广，结合多种传感器自身不同的优缺点相互配合辅助定位，定位精度高，鲁棒性好。鲁棒性好。鲁棒性好。


技术研发人员：吴长水 朱锋 李升凯 赵立超
受保护的技术使用者：上海工程技术大学
技术研发日：2021.07.28
技术公布日：2021/10/28