(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111450236.1 (22)申请日 2021.11.30 (71)申请人 长安大学 地址 710064 陕西省西安市雁塔区南 二环 路中段 申请人 山东高速信息集团有限公司 (72)发明人 闵海根　王武祺　张伟　常玉涛　 陈西广　房宏基　尹淑婷　纪艺　 吴霞　孟强　方煜坤　李尧　 雷小平　夏森　 (74)专利代理 机构 西安通大专利代理有限责任 公司 6120 0 代理人 张宇鸽 (51)Int.Cl. G01S 19/46(2010.01)G01C 21/20(2006.01) G06Q 10/04(2012.01) G06F 16/29(2019.01) G06F 16/26(2019.01) (54)发明名称 一种基于回归预测模型的高速公路隧道内 外无缝定位系统及方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于回归预测模型的高 速公路隧道内外无缝定位系统及方法， 采用隧道 外GPS定位模块、 隧道内WIFI定位模块、 隧道内外 无缝定位模块以及综合地图显示模块； 解决了隧 道内外交接处的传统GPS定位与WIFI定位方法无 法提供用户位置信息的问题， 从隧道外GPS定位 模块或隧道内WIFI定位模 块接收坐标信息， 将根 据隧道内或隧道外得到的定位信息来预测用户 的坐标， 并将用户的预测坐标传递给综合地图显 示模块， 本发 明隧道内外无缝定位模块基于回归 预测模型的融合定位方法， 实现了隧道内外无准 确缝定位， 采用回归预测模型可以根据少量的样 本点对用户位置变化进行较为精 准的预测， 在较 低的计算复杂度下提供了用户的位置信。 权利要求书3页 说明书9页 附图4页 CN 114185072 A 2022.03.15 CN 114185072 A 1.一种基于回归预测模型的高速公路隧道内外无缝定位系统， 其特征在于， 包括隧道 外GPS定位模块、 隧道 内WIFI定位模块、 隧道 内外无缝定位模块以及综合地图显示模块； 隧 道外GPS定位模块与隧道内WIFI定位模块分别作为输出信号与隧道内外无缝定位模块连 接， 隧道内外无 缝定位模块连接综合 地图显示模块； 隧道外GPS定位模块用于接收卫星定位信号， 将卫星定位信号的坐标传递给隧道内外 无缝定位模块； 隧道内WIFI定位模块用于接收隧道内定位的坐标信息并传递给隧道内外无 缝定位模块； 隧道内外无缝定位模块基于回归预测模型的融合定位方法， 从隧道外 GPS定位 模块或隧道内WIFI定位模块接收坐标信息， 将根据隧道内或隧道外得到的定位信息来预测 用户的坐标， 并将用户的预测坐标传递给综合 地图显示模块。 2.根据权利要求1所述的一种基于回归预测模型的高速公路隧道内外无缝定位系统， 其特征在于， 综合 地图显示模块实现经纬度显示图、 隧道内平面图或二维坐标图。 3.根据权利要求1所述的一种基于回归预测模型的高速公路隧道内外无缝定位系统， 其特征在于， 当处于隧道外定位模式时， 采用经纬度显示图； 当处于隧道内定位模式时， 采 用隧道内平面图； 当处于隧道内外无 缝定位模式时， 采用二维坐标图显示方式。 4.基于权利要求1所述系统 的高速公路隧道内外无缝定位方法， 其特征在于， 包括以下 步骤： S1， 实时获取隧道外GPS模块以及隧道内WIFI定位模块的定位信息； 若所述隧道内外无 缝定位模块同时接收到所述隧道外GPS模块以及所述隧道内WIFI定位模块传输的物体A的 位置信息， 则转入步骤S2； 若所述隧道内外无缝定位模块接收到所述隧道外GPS定位模块传输的物体A的位置信 号而未接收到所述隧道内WIFI定位模块的物体A的位置信号， 则选择隧道外定位导航模式， 并转入步骤S3； 若所述隧道内外无缝定位模块未接收到所述隧道外GPS定位模块传输的物体A的位置 信号而接收到所述隧道内WIFI定位模块的物体A的位置信号， 则选择隧道内定位导航模式， 并转入步骤S3； S2， 基于对接区域的二维坐标变化， 结合回归预测计算得到物体A的预测轨迹， 根据时 间t确定预测的定位 点， 然后转入步骤S3； S3， 隧道内外无缝定位模块将计算所得到的物体A的预测坐标信号传输到综合地图显 示模块， 综合 地图显示模块 根据获取的信息 选择显示模式。 5.根据权利要求4所述的高速公路隧道内外无缝定位方法， 其特征在于， 物体A 的预测 坐标的具体过程： 步骤S30， 如果隧道内外无缝定位模块的二维坐标图存在， 则转入步骤S32， 否则转入步 骤S31； 步骤S31， 设定物体A所在位置为原点， 以A的正前方向为x轴、 垂直于x轴的方向为y轴建 立二维坐标系， 同时在综合 地图显示模块初始化 二维坐标图， 转入步骤S32； 步骤S32， 隧道内外无缝定位模块从当前位置开始连续若干秒且以每秒钟一次的频率 向隧道外 GPS定位模块 或隧道内WIFI定位模块 获取物体A的坐标信息， 并将数据转换成二维 坐标系内的坐标 数据； 步骤S33， 利用步骤S32 获取的若干个坐标数据， 通过 回归预测模型分别预测出物体A在权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114185072 A 2t秒时的二维坐标， 从而得到物体A的预测轨 迹L， 并转入步骤S34； 步骤S34， 根据当前时间t， 即可得到物体A当前的预测坐标点， 并传输至综合地 图显示 模块。 6.根据权利要求4所述的高速公路隧道内外无缝定位方法， 其特征在于， 同时检测GPS 信号与WIFI信号， 若WIFI信号个数＞4或者卫星信号个数＞4， 表示接收到物体A的GPS定位 信息或WIFI定位信息， 则转入步骤S1。 7.根据权利要求4所述的一高速公路隧道内外无缝定位系统及方法， 其特征在于， 若所 述隧道内外无缝定位模块接 收到所述隧道外GPS定位模块传输的物体A的位置信号而未接 收到所述隧道 内WIFI定位模块的物体A的位置信号， 利用GPS单独定位： 根据已知的卫星位 置和伪距 观测值， 采用距离交会法求出GP S接收机的三维坐标。 8.根据权利要求7所述的高速公路隧道内外无缝定位方法， 其特征在于， 步骤2.1： 利用 GPS接收机同时测定 至少四颗卫星的伪距： 由观测值 求得伪距为： 其中， tS为卫星钟的瞬时读数， tR为信号到 达接收机的时间； 步骤2.2： 根据已知的卫星位置和伪距观测值， 采用距离交会法求出接收机的三维坐 标： 1)如式： 其中， τa为卫星发出信号正确的标准时刻； τb为接收机接收信号正确的标准时刻； 为 卫星钟的改正数； 为接收钟的改正数； 其中： 其中( τb‑τa)是测距码从卫星到 接收机的实际传播时间； 测距码从卫星到接收机的实际传播时间再加上电离层折射延 迟改正Vioni和对流层折射 延迟改正Vtrop， 求得此时卫星至 接收机的实际距离为： ρ ＝c×( τb‑τa)+Vioni+Vtrop    (4) 得实际距离ρ 和伪距 之间的关系式为： 实际距离ρ 与卫星坐标(x， y， z)和接收机坐标(X， Y， Z)之间又有下列关系： ρ ＝[(x‑X)2+(y‑Y)2+(z‑Z)2]1/2     (6) 式中的卫星坐标根据收到的卫星电文求得， 对三颗卫星 同时进行伪距测量， 即可得到 GPS接收机的位置 。 9.根据权利要求4所述的高速公路隧道内外无缝定位方法， 其特征在于， 若用户定位环 境为GPS定位以及W IFI信号定位， 进入W IFI辅助GP S定位模式： 将GPS定位模块得到的位置坐标记为(xG， yG)， WIFI定位模块得到的位置坐标记为(xW，权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114185072 A 3