一种预测车辆位置信息是否合规的方法及装置

摘要

本发明公开了一种预测车辆位置信息是否合规的方法及装置，涉及汽车安全预警技术领域，方法包括：获取车辆在第一位置时车辆标志点的位置信息、车辆航向角和车辆方向盘转角；根据车辆在第一位置时车辆标志点的位置信息、车辆航向角和车辆方向盘转角确定车辆在第二位置时车辆标志点的位置信息，第二位置为车辆以车辆方向盘转角行驶设定距离时到达的位置；根据车辆在第二位置时车辆标志点的位置信息，确定车辆的位置信息，并根据车辆的位置信息确定车辆是否位于合规区域内。在本发明实施例实现了提前告知驾驶人在预测距离后的车辆位置信息，并及时更正错误的操作方法，保证了驾驶人的安全性。

说明书

技术领域

本发明涉及汽车安全预警技术领域，尤其涉及一种预测车辆位置信息是否合规的方法及装置。

背景技术

卫星导航产业是国家战略性高新技术产业，其应用前景非常广阔，是继蜂窝移动通信和互联网之后，全球发展最快的信息产业，已成为全球IT(互联网技术，InformationTechnology)经济的新的增长点。我国的卫星导航产业正进入产业化快速发展的关键时刻，预计在五年到十年内将形成GPS(全球定位系统，GlobalPositioningSystem)、GLONASS(全球卫星导航系统，Global NavigationSatelliteSystem)、GALILEO(伽利略卫星导航系统，Galileosatellite navigationsystem)和BDS(北斗卫星导航系统，BeiDouNavigationSatellite)融合的全球卫星导航系统的集合。

机动车驾驶人科目二和科目三考试系统是用于交通管理部门对申请驾驶证的考生进行考核的考试设备，用来检验考生是否具有合格的驾驶技能。现有技术中，利用高精度的定位系统，包括GNSS基准站和GNSS移动站，采用实时载波相位差分(RTK)技术，进而获得厘米级实时定位信息。

但在现有技术中，在驾驶人驾驶车辆进行倒车时，使用高精度RTK(Real-time kinematic，载波相位差分技术)算法对车辆进行倒车结果的评判，由于评判结果不具有预测性、不能提前告知驾驶人车辆的位置信息，尤其在遇到危险情况时已无法提前告知驾驶人进行预警，因此不具有预测性和智能性。

发明内容

本发明提供一种预测车辆位置信息是否合规的方法及装置，用于解决现有技术中评判结果不具有预测性、不能提前告知驾驶人车辆的位置信息，尤其在遇到危险情况时已无法提前告知驾驶人进行预警，因此不具有预测性和智能性的问题。

本发明实施例提供一种预测车辆位置信息是否合规的方法，所述方法包括：

获取车辆在第一位置时车辆标志点的位置信息、车辆航向角和车辆方向盘转角；

根据所述车辆在第一位置时车辆标志点的位置信息、所述车辆航向角和所述车辆方向盘转角确定所述车辆在第二位置时所述车辆标志点的位置信息，所述第二位置为所述车辆以所述车辆方向盘转角行驶设定距离时到达的位置；

根据所述车辆在第二位置时车辆标志点的位置信息，确定所述车辆的位置信息，并根据所述车辆的位置信息确定所述车辆是否位于合规区域内。

本发明实施例中，在获取到第一位置时的车辆标志点的位置信息、车辆航向角和车辆方向盘转角后，根据所述车辆在第一位置时车辆标志点的位置信息、所述车辆航向角和所述车辆方向盘转角确定所述车辆在第二位置时所述车辆标志点的位置信息，并根据第二位置时所述车辆标志点的位置信息确定第二位置时，车辆的位置信息，也就是说在，在本发明实施例中，根据第一位置时车辆标志点的位置信息、车辆航向角和车辆方向盘转角能够预测第二位置时车辆的位置信息，并根据第二位置时车辆的位置信息确定第二位置时车辆是否位于合规区域，实现了提前告知驾驶人在预测距离后的车辆位置信息，并及时更正错误的操作方法，保证了驾驶人的安全性。

进一步地，所述根据所述车辆在第一位置时车辆标志点的位置信息、所述车辆航向角和所述车辆方向盘转角确定所述车辆在第二位置时所述车辆标志点的位置信息，包括：

所述车辆标志点为所述车辆后轴中心点；

根据获取的第一位置时的车辆方向盘转角，确定所述车辆在第一位置时的车辆前轮的转向角；

根据第一位置时所述车辆后轴中心点的位置信息、所述车辆的航向角、所述设定距离和所述车辆前轮的转向角确定在第二位置时所述车辆后轴中心点的位置信息。

本发明实施例中，由于车辆在车辆方向盘转角不变的情况下倒车行驶，行驶的轨迹是圆形，为了更好的计算行驶轨迹的圆形半径，将车辆后轴中心点作为车辆标志点，并且根据第一位置时所述车辆后轴中心点的位置信息、所述车辆的航向角、所述设定距离和所述车辆前轮的转向角确定在第二位置时所述车辆后轴中心点的位置信息。

进一步地，所述根据第一位置时所述车辆后轴中心点的位置信息、所述车辆的航向角、所述设定距离和所述车辆前轮的转向角确定在第二位置时所述车辆后轴中心点的位置信息，包括：

根据所述车辆的轴距以及所述第一位置时的车辆前轮的转向角确定转角半径；

根据所述转角半径确定所述设定距离对应的圆心角；

根据所述圆心角、所述第一位置时的车辆后轴中心点的坐标信息、所述第一位置时车辆的航向角以及所述设定距离确定第二位置时所述车辆后轴中心点的位置信息。

本发明实施例中，根据所述圆心角、所述第一位置时的车辆后轴中心点的坐标信息以及所述第一位置时车辆的航向角确定第二位置时所述车辆后轴中心点的坐标信息，提高了预测的精度和预测的可靠性。

进一步地，根据所述圆心角、所述第一位置时的车辆后轴中心点的坐标信息、所述第一位置时车辆的航向角以及所述设定距离确定第二位置时所述车辆后轴中心点的位置信息，包括：通过下列公式确定在第二位置时所述车辆后轴中心点的位置信息：

其中，x_B′表示第二位置时所述车辆后轴中心点的横坐标，y_B′表示第二位置时所述车辆后轴中心点的纵坐标，x_B表示第一位置时所述车辆后轴中心点的横坐标，y_B表示第一位置时所述车辆后轴中心点的纵坐标，D表示设定距离；β＝α+180-n，r＝l_αcot(φ)，l_α为所述车辆的轴距，φ为在第一位置时的所述车辆前轮的转向角,α为第一位置时车辆的航向角。

本发明实施例中，利用上述公式进行第二位置时的车辆后轴中心点的坐标信息保证了预测的精度和预测的可靠性。

进一步地，所述根据所述车辆的位置信息确定所述车辆是否位于合规区域内，包括：

若确定在第二位置时所述车辆的任一一点的位置信息超出所述合规区域，则确定所述车辆在第二位置时超出合规区域。

本发明实施例中，若第二位置是车辆的任一一点的位置超出合规区域，则认为车辆在第二位置时超出合规区域，保证了驾驶人员的安全性，并提高了报警的准确性。

本发明实施例提供一种预测车辆位置信息是否合规的装置，包括：

获取单元，用于获取车辆在第一位置时车辆标志点的位置信息、车辆航向角和车辆方向盘转角；

车辆标志点的位置信息确定单元，用于根据所述车辆在第一位置时车辆标志点的位置信息、所述车辆航向角和所述车辆方向盘转角确定所述车辆在第二位置时所述车辆标志点的位置信息，所述第二位置为所述车辆以所述车辆方向盘转角行驶设定距离时到达的位置；

车辆的位置信息确定单元，用于根据所述车辆在第二位置时车辆标志点的位置信息，确定所述车辆的位置信息，并根据所述车辆的位置信息确定所述车辆是否位于合规区域内。

本发明实施例中，在获取到第一位置时的车辆标志点的位置信息、车辆航向角和车辆方向盘转角后，根据所述圆心角、所述第一位置时的车辆后轴中心点的坐标信息、所述第一位置时车辆的航向角以及所述设定距离确定第二位置时所述车辆后轴中心点的位置信息，并根据第二位置时所述车辆标志点的位置信息确定第二位置时，车辆的位置信息，也就是说在，在本发明实施例中，根据第一位置时车辆标志点的位置信息、车辆航向角和车辆方向盘转角、设定距离能够预测第二位置时车辆的位置信息，并根据第二位置时车辆的位置信息确定第二位置时车辆是否位于合规区域，实现了提前告知驾驶人在预测距离后的车辆位置信息，并及时更正错误的操作方法，保证了驾驶人的安全性。

进一步地，所述车辆标志点的位置信息确定单元，具体用于：

所述车辆标志点为所述车辆后轴中心点；

根据获取的第一位置时的车辆方向盘转角，确定所述车辆在第一位置时的车辆前轮的转向角；

根据第一位置时所述车辆后轴中心点的位置信息、所述车辆的航向角、所述设定距离和所述车辆前轮的转向角确定在第二位置时所述车辆后轴中心点的位置信息。

进一步地，所述车辆标志点的位置信息确定单元，具体用于：

根据所述车辆的轴距以及所述第一位置时的车辆前轮的转向角确定转角半径；

根据所述转角半径确定所述设定距离对应的圆心角；

根据所述圆心角、所述第一位置时的车辆后轴中心点的坐标信息、所述第一位置时车辆的航向角以及所述设定距离确定第二位置时所述车辆后轴中心点的位置信息。

进一步地，所述车辆标志点的位置信息确定单元，具体用于：

通过下列公式确定在第二位置时所述车辆后轴中心点的位置信息：

其中，x_B′表示第二位置时所述车辆后轴中心点的横坐标，y^B′表示第二位置时所述车辆后轴中心点的纵坐标，x_B表示第一位置时所述车辆后轴中心点的横坐标，y_B表示第一位置时所述车辆后轴中心点的纵坐标，D表示设定距离；β＝α+180-n，r＝l_αcot(φ)，l_α为所述车辆的轴距，φ为在第一位置时的所述车辆前轮的转向角,α为第一位置时车辆的航向角。

进一步地，所述车辆的位置信息确定单元，具体用于：

若确定在第二位置时所述车辆的任一一点的位置信息超出所述合规区域，则确定所述车辆在第二位置时超出合规区域。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种预测车辆位置信息是否合规的方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种合规区域的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种车辆倒车轨迹示意图；

图4为本发明实施例提供的一种定位系统的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种车辆车身以及车轮检测点的布局图；

图6为本发明实施例提供的一种车辆数字化模型示意图；

图7为本发明实施例提供的车辆后轴中心第一位置以及第二位置的几何关系图；

图8为本发明实施例提供的车辆在第二位置的车辆信息的示意图；

图9为本发明实施例提供的一种预测车辆位置信息是否合规的装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种预测车辆位置信息是否合规的方法，如图1所示，所述方法包括：

步骤101，获取车辆在第一位置时车辆标志点的位置信息、车辆航向角和车辆方向盘转角；

步骤102，根据所述车辆在第一位置时车辆标志点的位置信息、所述车辆航向角和所述车辆方向盘转角确定所述车辆在第二位置时所述车辆标志点的位置信息，所述第二位置为所述车辆以所述车辆方向盘转角行驶设定距离时到达的位置；

步骤103，根据所述车辆在第二位置时车辆标志点的位置信息，确定所述车辆的位置信息，并根据所述车辆的位置信息确定所述车辆是否位于合规区域内。

在本发明实施例中，合规区域指的是倒车时规定的倒车范围，例如停车库的区域，或者在停车库有障碍物存在时，重新制定的安全停车区域。

在本发明实施例中，合规区域为驾驶员在进行科目二倒车入库考试时，停车库的区域。

可选的，在本发明实施例中，整个考试场地和考试项目通过专用测绘设备和软件进行测绘，精度要求小于容许误差的1/3。通过后处理数字化地图形成专用的虚拟传感器，以供上位机软件实时评判，如图2所示。

在步骤101中，第一位置指的是驾驶人员需要进行预测车辆位置的车辆位置。车辆标志点指的是车辆车身上任一一点，由于如图3所示，车辆在方向盘不变的情况下进行倒车，车辆的行驶轨迹是圆形，内圈的圆形表示的是车辆后轴中心的行驶轨迹。

在本发明实施例中，车辆标志点的位置信息是通过卫星导航定位方法获得的，可选的，在本发明实施例中，使用海积高精度科目二驾培系统获得的车辆标志点的位置信息。

海积高精度科目二驾培系统的核心是基于海积自主研发的高精度定位系统，高精度定位系统包括GNSS基准站和GNSS移动站。基站的框架图如图4所示。基准站包含有高精度GNSS接收机、GNSS天线、3G路由器及发射天线。GNSS天线用于接收卫星信号，GNSS基站接收机长期连续跟踪并解析卫星信号。基准站一般架设在开阔区域，移动站作为车载设备的主要部分安装在考试车辆上。基准站接收机长期连续跟踪并解析卫星信号，向移动站广播差分改改正信息，移动站接收机通过接收多个卫星频点的伪距、载波相位信息，采用实时载波相位差分(RTK)技术，进而获得厘米级实时定位信息。

可选的，在本发明实施例中，在车身上设置了两个卫星接收天线，两个卫星接收天线均能够同时接收GPS信号、北斗卫星导航信号或者GLONASS信号，实现了双天线车载移动站的定位定向。

可选的，在本发明实施例中，为了方便确定车辆标志点的位置信息，在车身和车轮上划分了多个监测点，例如如图5所示，车辆由24个车身点和8个车轮点组成，车身点和车辆点的分布顺序是按设定标定，车身每个点都是通过铅锤投影到地面。场地项目的点采集之前首先根据场地的建设标准验证项目的规范性，然后采用垂直对中架和RTK系统采集项目的点位信息，再通过MAPGIS软件结合生成的点位坐标作图生成文件，作为后面车载区域计算程序的基础信息。

可选的，在本发明实施例中，如图6所示，对车身数字化模型建立如下X-O-Y坐标系，原点在车头天线中心，以过两天线中心的直线为X轴，以垂直于X轴直线的方向为Y轴。通过测量出32个点在X-O-Y坐标系的相对坐标并结合两天线的绝对坐标即可求出32个点的绝对坐标。在本发明实施例中，绝对坐标指的是通过车身上的两个天线实时解算出的车身上任一点的GPS坐标，北斗坐标或者其他卫星导航系统的坐标信息。

可选的，由于建立了如图6所示的坐标系，以及两天线的坐标可以求出车身上任一一点的坐标信息。

在步骤101中，车辆的航向角是通过卫星导航定位方法获得的，车辆方向盘转角是通过传感器获取的，在本发明实施例中，获取的车辆的航向角以及车辆方向盘转角都是车辆在第一位置时的实时数据。

在步骤102中，第二位置指的是车辆以第一位置时的车辆方向盘转角进行行驶指定距离后到达的位置，指定距离指的是设定的预测距离，预测距离指的是在第一位置时车辆标志点的位置与第二位置时车辆标志点的位置之间的距离差。

可选的，在步骤102中，如图3所示，由于车辆后轴中心点的轨迹是圆形，且利于计算圆形半径，则将车辆后轴中心点作为车辆标志点，则在本发明实施例中，如图7所示，B点为车辆后轴中心点的第一位置，B'为车辆后轴中心点的第二位置，第一位置以及第二位置之间的距离BB'即为指定距离，车辆航向角为α，前轮转向角为φ，由几何关系根据下列公式(1.1)可预测下一时刻的车辆后轴中心点的坐标：

其中，x_B′表示第二位置时所述车辆后轴中心点的横坐标，y_B′表示第二位置时所述车辆后轴中心点的纵坐标，x_B表示第一位置时所述车辆后轴中心点的横坐标，y_B表示第一位置时所述车辆后轴中心点的纵坐标，D为第一位置车辆后轴中心点与第二位置车辆后轴中心点之间的距离。其中，β＝α+180-n，

在本发明实施例中，若确定了r的值，就可以确定第二位置时的车辆后轴中心点的坐标。

本发明实施例中，r＝L_α·cot(φ)，其中l_α为所述车辆的轴距，φ为在第一位置时的所述车辆前轮的转向角。

在本发明实施例中，根据车辆的轴距l_α以及第一位置时的车辆前轮的转向角φ确定转角半径r，而车辆前轮的转向角φ是根据第一位置时的车辆方向盘转角α确定的。

在本发明实施例中，需要确定车辆方向盘与车辆前轮的转角之间的关系，可选的，本发明实施例通过下列两种方法确定车辆方向盘与车辆前轮的转角之间的关系。

方法一、将汽车前轴转向轮分别置于两个滑盘上，规定方向盘向左打时方向盘转角α为负值，右打时值为正。实验时首先将方向盘右打死，分别记录方向盘转角α，左前轮转角a和右前轮转角b；然后将方向盘逐渐左打，每隔一定角度均匀记录方向盘转角α，左前轮转角a和右前轮转角a，直至方向盘左打死。前轴中心点处等效转角计算公式(1-2)如下：

φ＝(a+b)/2(1-2)

式中，a为左前轮转角，b为右前轮转角。

然后对φ进行线性拟合，求出φ与α之间的线性方程φ＝mα+n，其中m，n为系数。这样就可以根据线性方程求出在任意方向盘转角α下，车辆前轴中心点处等效转角φ。

方法2、分别进行左右倒车或者前进，每次方向盘转角为半圈、一圈、一圈半、两圈、打满等。每次倒车的同时采集的各轨迹坐标绘制成圆轨迹，然后根据三点定圆方法求出各圆轨迹的半径。

首先选取圆轨迹上不共线的三点(x₁,y₁)、(x₂,y₂)、(x₃,y₃)，组成如下(1-3)、(1-4)矩阵：

然后按下列公式(1-5)计算圆轨迹半径r：

式中，p、q为圆轨迹的圆心坐标。

接着由φ＝arccot(r/l)计算该方向盘转角α下的前轮转向角φ，其中，r为半径，l为轴距。

然后对φ进行线性拟合，求出φ与α之间的线性方程φ＝mα+n，其中m，n为系数。这样就可以根据线性方程求出在任意方向盘转角α下，车辆前轴中心点处等效转角φ。

也就是说，通过上述两种方法，都能够确定可以根据线性方程求出在任意方向盘转角θ下，车辆前轴中心点处等效转角φ。

通过确定车辆前轮的转向角，就可以确定出r的值，从而可以确定第二位置时，车辆后轴中心点的坐标。

在本发明实施例中，在确定出第二位置时车辆后轴中心点的坐标，根据如图6所示的坐标系，可以确定车身上任一一点在第二位置时的坐标信息，根据车身上每一点在第二位置时的坐标信息，可以确定如图8所示，在第二位置时的车辆的轮廓，若确定车辆轮廓都在如图2所示的合规区域内，则确定驾驶人员操作方法正确；若确定车辆轮廓不都在如图2所示的合规区域内，则确定驾驶人员操作方法错误，提醒驾驶人员修改操作方法。

在本发明实施例中，由于驾驶人员在驾驶过程中，要连续预测下一位置时车辆的位置信息，在本发明实施例中，在确定出第二位置时车辆后轴中心点的坐标后，还能够根据公式(1-6)确定图7中，车辆在第二位置时的车辆航向角α′：

α′＝α-(180-(90-φ)·2)(1-6)

基于同样的构思，本发明实施例还提供一种预测车辆位置信息是否合规的装置，如图9所示，包括：

获取单元901，用于获取车辆在第一位置时车辆标志点的位置信息、车辆航向角和车辆方向盘转角；

车辆标志点的位置信息确定单元902，用于根据所述车辆在第一位置时车辆标志点的位置信息、所述车辆航向角和所述车辆方向盘转角确定所述车辆在第二位置时所述车辆标志点的位置信息，所述第二位置为所述车辆以所述车辆方向盘转角行驶设定距离时到达的位置；

车辆的位置信息确定单元903，用于根据所述车辆在第二位置时车辆标志点的位置信息，确定所述车辆的位置信息，并根据所述车辆的位置信息确定所述车辆是否位于合规区域内。

进一步地，所述车辆标志点的位置信息确定单元902，具体用于：

所述车辆标志点为所述车辆后轴中心点；

根据获取的第一位置时的车辆方向盘转角，确定所述车辆在第一位置时的车辆前轮的转向角；

根据第一位置时所述车辆后轴中心点的位置信息、所述车辆的航向角、所述设定距离和所述车辆前轮的转向角确定在第二位置时所述车辆后轴中心点的位置信息。

进一步地，所述车辆标志点的位置信息确定单元902，具体用于：

根据所述车辆的轴距以及所述第一位置时的车辆前轮的转向角确定转角半径；

根据所述转角半径确定所述设定距离对应的圆心角；

根据所述圆心角、所述第一位置时的车辆后轴中心点的坐标信息、所述第一位置时车辆的航向角以及所述设定距离确定第二位置时所述车辆后轴中心点的位置信息。

进一步地，所述车辆标志点的位置信息确定单元902，具体用于：

通过下列公式确定在第二位置时所述车辆后轴中心点的位置信息：

其中，x_B′表示第二位置时所述车辆后轴中心点的横坐标，y^B′表示第二位置时所述车辆后轴中心点的纵坐标，x_B表示第一位置时所述车辆后轴中心点的横坐标，y_B表示第一位置时所述车辆后轴中心点的纵坐标，D表示设定距离；β＝α+180-n，r＝l_αcot(φ)，l_α为所述车辆的轴距，φ为在第一位置时的所述车辆前轮的转向角,α为第一位置时车辆的航向角。

进一步地，所述车辆的位置信息确定单元903，具体用于：

若确定在第二位置时所述车辆的任一一点的位置信息超出所述合规区域，则确定所述车辆在第二位置时超出合规区域。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。