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基于曲率特征的自主车辆地图匹配定位方法
  • ISSN号:1002-0446
  • 期刊名称:机器人
  • 时间:0
  • 页码:440-448
  • 分类:TP391[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]清华大学计算机科学与技术系清华信息科学与技术国家实验室智能技术与系统国家重点实验室,北京100084, [2]装甲兵工程学院,北京100072
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(90820305,60775040);国家863计划资助项目(2011AA041001).
  • 相关项目:无人驾驶车辆人工认知关键技术与集成验证平台
中文摘要:

提出了一种新的基于曲率特征的自主车辆地图匹配定位方法,该方法通过计算自主车辆行驶轨迹和参考轨迹的尺度不变曲率积分特征及其相关性进行匹配,可以有效地消除因航迹推算(DR)传感器标定参数偏差和航向角估计偏差而引起的错误匹配问题.文中首先采用扩展卡尔曼滤波器融合惯性测量单元输出、方向盘转角和4个ABS(防抱死刹车系统)传感器测量的轮速,估计自主车辆的位姿状态,并据此从数字地图中选择匹配的候选路段.然后利用本文提出的曲率空间特征地图匹配算法实现路段匹配,并根据曲率和航向角变化确定匹配点,最后将其作为无迹卡尔曼滤波器的观测值更新滤波器,从而实现高精度的位姿估计.现场道路实验结果表明,该法能够有效地实现地图匹配,降低自主车辆DR产生的累积误差,从而能够在GPS(全球定位系统)信号失效情况下实现长距离精确定位.

英文摘要:

Using the curvature features, a novel map-matching based localization approach for autonomous vehicles is proposed. By computing the scale-invariant curvature integral and its correlation of autonomous vehicle's historical and ref- erence trajectories for matching, the proposed approach can effectively eliminate the mismatch problem caused by odometer calibration parameters bias and azimuth estimation errors in dead-reckoning (DR). Firstly, we integrate the inertial measure- ment unit output, steering angles, and wheel speed measurements from four ABS (anti-lock braking system) sensors by using the extended Kalman filter in order to estimate the autonomous vehicle's position and orientation, which are then used to se- lect the candidate matching segments from digital maps. Then, a map matching algorithm based on spatial curvature features is proposed to accomplish segment matching, and matching points are determined according to the changes in curvature and yaw. Finally, these matching points are further utilized as the measurements of the unscented Kalman filter to update the filter and achieve high-precision estimation of pose. The experimental results in the real road condition show that the pro- posed approach is able to realize map matching effectively, reduce the accumulative error of autonomous vehicles in DR, and estimate the pose of autonomous vehicles accurately for long-range navigation even if the GPS (global positioning system) signal occasionally fails.

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期刊信息
  • 《机器人》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国自动化学会 中国科学院沈阳自动化研究所
  • 主编:王越超
  • 地址:沈阳市南塔街114号
  • 邮编:110016
  • 邮箱:jqr@sia.ac.cn
  • 电话:024-23970050
  • 国际标准刊号:ISSN:1002-0446
  • 国内统一刊号:ISSN:21-1137/TP
  • 邮发代号:
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊(2000年)
  • 国内外数据库收录:
  • 荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:11997