阅读说明：本技术 一种隧道内辅助车辆定位设施及方法 (Facility and method for assisting vehicle positioning in tunnel ) 是由 王海陆 王齐 高立波 于 2020-12-08 设计创作，主要内容包括：本发明涉及智慧交通技术领域,具体涉及一种隧道内辅助车辆定位设施及方法,包括POE交换机、中心服务器、目标车辆、惯性导航模块和组合导航模块,所述POE交换机与中心服务器之间通过电性相互连接,并且每个中心服务器可以连接多个POE交换机,所述POE交换机连接有多组UWB定位基站,所述UWB定位基站中设置有无线通信模块,所述目标车辆的顶部固定安装有定位标签,所述定位标签为微型扁形标签,所述目标车辆的内部固定安装有惯性导航模块和组合导航模块,所述组合导航模块与UWB定位基站之间通过无线通信的方式进行连接。该隧道内辅助车辆定位设施及方法具有较强的抗干扰能力,同时定位系统功率小、容量大,并且定位精度高。(The invention relates to the technical field of intelligent traffic, in particular to a facility and a method for assisting vehicle positioning in a tunnel, which comprise POE (Power over Ethernet) switches, a center server, a target vehicle, an inertial navigation module and a combined navigation module, wherein the POE switches and the center server are electrically connected with one another, each center server can be connected with a plurality of POE switches, the POE switches are connected with a plurality of groups of UWB (ultra wide band) positioning base stations, wireless communication modules are arranged in the UWB positioning base stations, positioning labels are fixedly arranged at the tops of the target vehicle and are miniature flat labels, the inertial navigation module and the combined navigation module are fixedly arranged in the target vehicle, and the combined navigation module is connected with the UWB positioning base stations in a wireless communication mode. The auxiliary vehicle positioning facility and method in the tunnel have strong anti-interference capability, and meanwhile, the positioning system is small in power, large in capacity and high in positioning accuracy.)

一种隧道内辅助车辆定位设施及方法

技术领域

本发明涉及智慧交通技术领域，具体涉及一种隧道内辅助车辆定位设施及方法。

背景技术

GPS即全球定位系统，是由美国建立的一个卫星导航定位系统，利用该系统，用户可以在全球范围内实现全天候、连续、实时的三维导航定位和测速；另外，利用该系统，用户还能够进行高精度的时间传递和高精度的精密定位；现实生活中，GPS定位主要用于对移动的人、宠物、车及设备进行远程实时定位监控的一门技术；GPS定位是结合了GPS技术、无线通信技术、图像处理技术及GIS技术的定位技术；现有技术为GPS定位、或通过惯性定位，存在没有GPS信号或者定位不准确的问题，本车辆定位导航系统主要解决了隧道内无GPS信号无法准确定位的问题；因此，设计出一种隧道内辅助车辆定位设施及方法，对于目前智慧交通技术领域来说是迫切需要的。

发明内容

本发明提供一种隧道内辅助车辆定位设施及方法，用抽象的数据模型以面向对象的方式设计，可以根据不同的应用场景实例化，以解决现有技术存在的行业之间数据模型差异大，无法统一进行数据管理和数据分析的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

根据本发明的实施例，一种隧道内辅助车辆定位设施及方法，包括POE交换机、中心服务器、目标车辆、惯性导航模块和组合导航模块，所述POE交换机与中心服务器之间通过电性相互连接，并且每个中心服务器可以连接多个POE交换机，所述POE交换机连接有多组UWB定位基站，所述UWB定位基站中设置有无线通信模块，所述目标车辆的顶部固定安装有定位标签，所述定位标签为微型扁形标签，所述目标车辆的内部固定安装有惯性导航模块和组合导航模块，所述组合导航模块与UWB定位基站之间通过无线通信的方式进行连接，所述惯性导航模块包括惯性器件和惯性导航解算，所述组合导航模块包括组合导航解算模块，所述目标车辆中固定安装有UWB信息获取模块，所述惯性导航模块和UWB信息获取模块以及组合导航解算模块之间通过电性相互连接，并且惯性导航模块和UWB信息获取模块以及组合导航解算模块之间进行结算数据的交换。

进一步地，所述惯性导航模块为MEMS惯性导航模块，并且固定安装在目标车辆的内部重心位置处。

进一步地，所述组合导航模块采用STM-系列单片机作为数据处理单元。

进一步地，所述组合导航模块输出的导航结果通过微型液晶屏显示出来供用户导航使用。

进一步地，所述UWB定位基站固定安装在隧道内部的顶端，并且每个UWB定位基站之间间隔米的距离。

该发明还提供一种隧道内辅助车辆定位设施的方法，其步骤如下：

A、通过目标车辆中的UWB信息获取模块与UWB定位基站之间的数据传输获取位置和速度信息；

B、将UWB信息获取模块中的位置信息传输到组合导航模块的组合导航解算模块中，经过与惯性导航模块中的惯性器件和惯性导航解算出位置和速度差值进行松耦合；

C、进行松耦合后得到的惯性器件误差估计值和位置、速度以及姿态分两路传输到惯性导航模块进过计算和修正参数；

D、最后通过惯性导航模块计算和修正参数后传输给组合导航模块，由组合导航模块将得到高精度导航结果发送至微型液晶屏中。

本发明具有如下优点：

1、该隧道内辅助车辆定位设施及方法具有较强的抗干扰能力，通过采用UWB定位技术对目标车辆进行定位，其不受高压线、手机信号、电台等电磁信号干扰，定位准确，且UWB定位信号穿透能力强，隧道内体型差异大的车辆之间的遮挡对其定位精度影响很小。

2、该隧道内辅助车辆定位设施及方法的定位系统功率小，由于车辆定位标签1Hz刷新速度功耗为0.6mw，标签对人体的辐射不到手机的百分之一，定位基站功耗为5w，两者都具有相当长的续航能力。

3、该隧道内辅助车辆定位设施及方法的定位系统容量大，并且单区域隧道可以兼容5000-10000多个定位标签，定位信号覆盖范围较广，在隧道中这种一维定位模式，单基站定位信号的覆盖范围是100-150米。

4、该隧道内辅助车辆定位设施及方法的定位精度高，UWB定位技术精度通常为10-20厘米，将其和惯性导航系统进行松耦合之后，定位精度得到进一步的提高，足以满足车辆在隧道内导航需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

图1为本发明的整体框架结构示意图；

图2为本发明的整体数据交换结构示意图；

图3为本发明的数据解算流程结构示意图；

图中：POE交换机；2、中心服务器；3、UWB定位基站；4、目标车辆；5、定位标签；6、惯性导航模块；7、组合导航模块。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：

一种隧道内辅助车辆定位设施及方法，包括POE交换机1、中心服务器2、目标车辆4、惯性导航模块6和组合导航模块7，POE交换机1与中心服务器2之间通过电性相互连接，并且每个中心服务器2可以连接多个POE交换机1，POE交换机1连接有多组UWB定位基站3，UWB定位基站3中设置有无线通信模块，目标车辆4的顶部固定安装有定位标签5，定位标签5为微型扁形标签，目标车辆4的内部固定安装有惯性导航模块6和组合导航模块7，组合导航模块7与UWB定位基站3之间通过无线通信的方式进行连接，使组合导航模块7与UWB定位基站3之间通过无线通信的方式实现信息的实时传输，惯性导航模块6包括惯性器件和惯性导航解算，组合导航模块7包括组合导航解算模块，目标车辆4中固定安装有UWB信息获取模块，惯性导航模块6和UWB信息获取模块以及组合导航解算模块之间通过电性相互连接，并且惯性导航模块6和UWB信息获取模块以及组合导航解算模块之间进行结算数据的交换。

本发明中：惯性导航模块6为MEMS惯性导航模块，并且固定安装在目标车辆4的内部重心位置处，通过固定安装在目标车辆4的内部重心位置处使其用于测量目标车辆4的导航信息。

本发明中：组合导航模块7采用STM-32系列单片机作为数据处理单元，通过采用STM-32系列单片机有效的提升了组合导航模块7数据处理性能。

本发明中：组合导航模块7输出的导航结果通过微型液晶屏显示出来供用户导航使用，导航结果通过微型液晶屏显示出来更加便于用户导航的使用，有效的提升了定位设施整体的便捷性。

本发明中：UWB定位基站3固定安装在隧道内部的顶端，并且每个UWB定位基站3之间间隔80米的距离，通过每个UWB定位基站3之间间隔80米的距离使其覆盖整个隧道，提升了定位设施整体的精度。

该发明还提供一种隧道内辅助车辆定位设施的方法，其步骤如下：

A、通过目标车辆4中的UWB信息获取模块与UWB定位基站3之间的数据传输获取位置和速度信息；

B、将UWB信息获取模块中的位置信息传输到组合导航模块7的组合导航解算模块中，经过与惯性导航模块6中的惯性器件和惯性导航解算出位置和速度差值进行松耦合；

C、进行松耦合后得到的惯性器件误差估计值和位置、速度以及姿态分两路传输到惯性导航模块6进过计算和修正参数；

D、最后通过惯性导航模块6计算和修正参数后传输给组合导航模块7，由组合导航模块7将得到高精度导航结果发送至微型液晶屏中。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。