车载高精度定位系统
一、 成果简介
在车辆技术不断革新的当下，自动驾驶领域的发展如火如荼，而车辆高精度定位成为了其中的关键环节。传统的车辆定位方法主要依赖全球定位系统（GPS）与惯性测量单元（IMU）的信号融合。然而，在实际的车辆运行环境中，GPS信号常常面临诸多挑战，如在城市高楼林立的区域，信号容易受到建筑物的遮挡而出现阻塞；在山区等复杂地形，多径效应会导致信号偏差。一旦GPS出现故障，车辆定位就会产生明显误差，这不仅会使车辆偏离正常行驶轨迹，更会引发严重的安全隐患，给自动驾驶的可靠性带来巨大的威胁。
在此背景下，本成果应运而生，致力于提供一种全新的基于车载摄像头和地图的车辆定位方法及系统，为车辆定位的准确性与稳定性开辟新的途径。系统包含多个关键模块，第一横向距离确定模块通过摄像头图像检测车辆与车道的横向距离；第二横向距离确定模块实现车辆估计位置与高精度地图匹配获得车道与车辆的横向距离；实际残差确定模块计算两个横向距离差的绝对值作为实际残差；预测残差确定模块将实际残差时间序列输入训练好的模型得到预测残差；全球定位系统定位信号故障判断模块依据实际和预测残差判断GPS信号故障与否；重构定位信号确定模块在GPS故障时通过特定信息和滤波算法得到重构定位信号；车辆估计位置确定模块根据定位信号情况确定车辆位置。
本成果通过独特的双横向距离计算、残差分析及滤波重构等技术手段，有效提高了车辆定位的准确性和安全性，在自动驾驶等车辆应用场景中具有重要意义。
图1.基于LSTM的故障检测方法设计
图2.基于UKF的多传感器融合状态估计方法设计
二、 应用领域
该成果在自动驾驶领域具有广泛的应用前景，主要应用场景包括：（1）自动驾驶汽车：提高自动驾驶汽车的定位精度和安全性，即使在GPS信号故障的情况下也能保持车辆的正常行驶。（2）辅助驾驶系统：为驾驶员提供更准确的车辆位置信息，辅助驾驶员进行驾驶操作，提高驾驶安全性。（3）智能交通系统：用于交通流量监测、交通规划和管理，提高交通系统的效率。
潜在用户：（1）汽车制造商：将该技术应用于自动驾驶汽车和辅助驾驶系统，提高产品的竞争力。（2）交通管理部门：利用该技术进行交通流量监测和交通规划，提高交通系统的效率。（3）地图服务提供商：将该技术应用于地图数据的更新和维护，提高地图数据的精度和实时性。
合作对象：（1）汽车制造商：共同开发自动驾驶汽车和辅助驾驶系统。（2）交通管理部门：共同进行交通流量监测和交通规划。（3）地图服务提供商：共同进行地图数据的更新和维护。（4）科研机构：共同进行相关技术的研究和开发。
三、 市场前景
本成果基于车载摄像头和高精度地图这两种常见且成本相对可控的设备实现定位功能增强，在不显著增加车辆整体成本的基础上提升了定位性能，使得各类车辆，无论是传统燃油汽车制造商寻求智能化升级，还是新兴的电动汽车企业打造智能驾驶功能，都具有很强的应用吸引力，市场适配范围广泛。
自动驾驶车辆高精度定位市场前景广阔，具有市场规模增长潜力大、政府政策支持、产业协同发展、应用领域多元等优势。
据行业研究数据预测，未来数年，车辆定位相关市场规模将以较高的年增长率持续扩张，本成果凭借其独特的定位方法和系统架构，有望在这片增长的市场中占据重要份额，为企业带来丰厚的经济收益。
在政策层面，各国政府大力扶持智能交通与自动驾驶产业发展，制定了一系列相关政策法规，如为具备先进定位技术的车辆提供测试场地便利、研发专项补贴以及在车辆安全标准认证中对高精度定位功能给予重点关注等。这些政策为基于车载摄像头和地图的车辆定位系统创造了极为有利的发展环境，激励企业积极投入研发与应用推广，加速技术的市场化进程。
产业协同方面，汽车制造企业、地图数据供应商、传感器研发厂商以及智能驾驶算法开发商之间的合作日益紧密。本成果能够作为核心纽带，促进各产业环节的深度融合与协同创新。
从应用领域多元性分析，在物流运输的商用车领域，精准的车辆定位有助于优化运输路线规划、提高货物配送效率、降低车辆能耗与损耗，为物流企业实现降本增效，增强企业在市场中的竞争力。在共享出行领域，高精度定位能够实现更精准的车辆调度与用户定位匹配，提升用户叫车成功率和出行体验，降低车辆空驶率，提高运营效率，吸引共享出行平台加大对搭载本专利技术车辆的投放力度，进而带动市场需求增长。
四、 知识产权
1、成果由北京理工大学单独持有；
2、本成果已申请发明专利。
五、 合作方式
合作开发、技术服务和咨询、技术许可或技术转让等。
六、对接方式
（1）合作意向方联系北理工技术转移中心；
（2）北理工技术转移中心沟通了解意向方情况；
（3）会同成果完成团队与意向方共同研讨合作方案。
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