北斗高精度定位和车道级高精度地图研究

于成彪,齐泉宝,涂玉翔

摘要：随着科学技术的不断发展和进步，当前在定位系统之中也开始应用先进技术，并不断对其进行创新和完善，保证整体定位的精准性。但是受到地图精度的影响，其定位也会出现不准确的情况，针对此情况，可以结合北斗卫星，进而提升定位以及地图的精准性，并将其应用于车道之中。本文基于此，对北斗高精度定位和车道级高精度地图进行探究分析。

关键词：北斗；高精度定位；车道级高精度地图；研究

引言：现阶段，我国经济社会不断飞速发展，这也推动了城市化建设的进程，城市化发展进步的过程中，车辆成为其发展的重要内容之一，其不仅为人们的出行提供了一定的便利条件，同时也为交通运输提供了一定的保障。在车辆运行中，最为重要的一点内容为高精度定位系统，同时也需要利用高精度地图，为司机提供精准的路线，同时其也可以帮助对车辆进行规范和管理。

一、北斗高精度定位

（一）高精度定位分类

1.全局定位

全局定位主要是利用定位系统，针对被定位对象在全球坐标系下进行定位，并获取相对应的位置信息，比如说其对象所在位置、速度、时间以及三维坐标等具有全局性质的数据信息，因此其也被称之为绝对定位。其中单点定位（或者是绝对定位）主要是利用单个接收机对位置数据信息进行接收，但是由于其只是依靠本接收机的观测量，因此这也导致其接收的位置信息的精准度比较差。而差分定位在实际展开数据信息接收的过程中，其依靠两个或者是两个以上的接收机，其可以在很大程度上保证位置信息的精准度，而这一过程主要是依靠差分校正量。差分定位在实际进行工作的过程中，又可以进行更加细致的划分，其主要根据服务对象之间的差异性，将其分为局域差分以及广域差分两种，也可以将其分为地基增强系统和星基增强系统两种；除了根据区域进行划分，也可以根据差分修正参量之间的差异性进行划分，主要将其分为三类，即位置差分、伪距差分以及载波相位差分。

2.局部定位

局部定位主要是针对在局部区域内运行的汽车，并为其提供定位服务，因此其也被称之为相对定位。局部定位在进行定位服务的过程中，主要是分辨车辆周围环境，比如说特殊物体等，并对其图像或者是特征进行匹配和识别（如图1所示），最后再与事先保存的地图信息进行对比，最终获取车辆的环境信息以及相应位置信息。此外，局部定位在开展定位工作的过程中也可以利用传感器对静态物体以及运动目标信息进行获取，进而得到相对距离、速度以及角度等信息，最终明确车辆的位置信息。通过不同的局部定位，最终可以还原出全局定位的位置信息，且精准度更高[1]。

图1 典型的基于图像识别的定位流程示意图

（二）高精度定位的应用

1.路径规划

当前随着科学技术的发展和进步当前定位系统被广泛应用于路径规划之中，其可以在很大程度上保证路径规划的合理性以及科学性。其在规划路径的过程中主要是以服务对象的终点目标为基础，并在环境感知的基础上进行决策，并制定路径，其也是当前定位系统的核心功能。高精度定位的应用可以根据路径的起点以及终点进行路径规划，并明确其精准位置，特别是对于车道级的路径进行规划，其不仅需要规划路径，同时也需要进行避障规划、可行驶区域迭代以及执行过程中的规划补偿等重要内容，高精度定位在其中发挥着重要的作用和价值。

2.决策控制

高精度定位具有多种作用和价值，其不仅可以应用于路径规划和环境感知之中，同时其也可以针对自动价值发挥一定的作用，主要是进行决策控制环境，其为决策控制提供了更为精准的服务，并且在更加精准的维度上频繁进行迭代调用，这样才能保证在应用的过程中可以更好的与自动驾驶汽车匹配，同时也可以更为精准的对环境的动态变化进行感知，并进行一定的预警。

二、车道级高精度地图

（一）基本概念

当前电子地图成为人们出行必不可少的工具，但是我们平时应用的相对而言是普通电子地图，而高精度电子地图的主要服务对象是车机设备，使其可以更好地进行理解。据研究调查显示，我们平时应用的平通电子地图其精度大约在10米左右，其构成相对而言也较为简单，主要是由道路网络、显示背景、显示文字、索引以及其他数据构成，导航软件在实际开展工作的过程中，主要是利用卫星定位，并将其定位的位置进行匹配，使其与道路网络相匹配，进而起到导航的目的。而车道级高精度地图在应用的过程中，其精度可以达到20厘米，20厘米相当于一个车道边线的宽度，而且其可以在很大程度上为司机提供保障，保证其在行驶的过程中避免出现侧面碰撞[2]。

车道级高精度地图对于数据信息的采集提出了更高的要求，特别是精准度方面，其对于数据的精度、维度和海拔以及航向、倾斜角和俯仰角等的要求比较高，一定要保证数据的精准度，同时也需要保证数据信息的全面性以及完整性。高精度地图模型的属性具有多样性的特点，其主要包括空间位置属性、形状属性，以及最为基础的静态属性，同时也涵盖了可扩展的静态属性，此外还包括动态属性、实时属性以及与动态相关的属性。

（二）高精度地图层级分类

通常情况下来讲，较为完整的高精度地图包含三个层级，具体如图2所示，第一个层级为参考线，第二个层级为车道标志，第三个层级为与路网车道相关的对象，比如说限速标志等。

图2 高精度地图3个层级示意图

（三）高精度地图的应用

1.辅助感知

车辆在行驶的过程中，司机通常会存在一定的视觉差，而且对于超过人体视线距离的情况无法精准地捕获，而且对于超过感知距离的情况，即使在电子设备的支持下也无法确认，此时高精度地图就可以发挥出其作用和价值。当出现道路环境被遮挡或者是转弯的情况，高精度地图可以辅助车辆对周边环境进行感知，进而降低出现安全事故的概率。

2.识别环境

车辆一般在行驶的过程中速度相对而言比较快，此时高精度地图就可以辅助车辆进行环境识别，主要针对周围道路环境中的固定标志以及车道标线。高精度地图对周边的环境进行识别并整体，进而提供数据信息，这可以在很大程度上提升车辆数据处理的质量，减少处理时间，同时其也可以降低数据处理的搜索范围，而这主要是借助高精度地图的先验知识。

结语：综上所述，在车辆实际进行运行的过程中北斗高精度定位以及车道级高精度地图为车辆行驶提供了强有力的支持，保证其行驶过程中的安全性以及稳定性，同时可以为车辆进行路线规划，提高车辆信息处理的效率，而且其也保证了整体的精准性。

参考文献：

[1]郭晶,王正伟,祁俊锋.基于北斗高精度定位的车道级导航系统[J].测绘通报,2020,0(1):26-29

[2]王维芳,钱莉,王立端.基于北斗高精度定位的自由流车载终端软硬件研究[J].软件导刊,2020,19(5):155-158