基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的車輛定位技術(shù)研究07586

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1、基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的車輛定位技術(shù)研究【摘要】智能交通在城市道路交通系統(tǒng)中有重要地位，作為智能交通重要支撐技術(shù)之一的車輛定位的研究有重要現(xiàn)實(shí)意義。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為一種新興應(yīng)用性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能夠自主實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、融合和傳輸應(yīng)用的智能網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)。本文介紹了適用于公交、高速及普通車輛的基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的車輛定位技術(shù)，在分析了全球定位和站點(diǎn)信標(biāo)定位等定位技術(shù)基礎(chǔ)上，提出了一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的Zigbee技術(shù)自動(dòng)模型轉(zhuǎn)換的車輛定位算法，網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)為無(wú)線收發(fā)模塊，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)相較于有線模式，具有設(shè)備成本、環(huán)境等要求低的優(yōu)勢(shì)?！娟P(guān)鍵詞】車輛定位技術(shù)、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、公交車輛、高

2、速車輛、ZigBee技術(shù)1研究背景和目的隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，人們對(duì)智能交通要求越來(lái)越高，車輛定位作為智能交通系統(tǒng)中的重要組成部分，引起了廣泛的關(guān)注。由于GPS定位在高樓、深山等地處失效以及其價(jià)格問(wèn)題，需要有針對(duì)公交車輛和高速車輛這兩種交通的特殊定位方法。然后系統(tǒng)的提出基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的Zigbee技術(shù)自動(dòng)模型轉(zhuǎn)換的車輛定位算法。1.1無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)[1]通常包括傳感器節(jié)點(diǎn)、中心節(jié)點(diǎn)、任務(wù)管理節(jié)點(diǎn)，其網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)如下圖：圖1.1無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)大量傳感器節(jié)點(diǎn)隨機(jī)部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)部或附近，能夠通過(guò)自組織方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。傳感器節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)沿著其他

3、傳感器節(jié)點(diǎn)逐跳地進(jìn)行傳輸，在傳輸中監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可能被多個(gè)節(jié)點(diǎn)處理，經(jīng)多跳路由到匯聚或中心節(jié)點(diǎn)，最后通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或衛(wèi)星到達(dá)管理節(jié)點(diǎn)。用戶通過(guò)管理節(jié)點(diǎn)對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置和管理，發(fā)布監(jiān)測(cè)任務(wù)以及收集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。1.2典型車輛定位技術(shù)（1）無(wú)線電定位技術(shù)19根據(jù)若干無(wú)線電基站所發(fā)出信號(hào)的強(qiáng)弱及波長(zhǎng)、相位、數(shù)字信號(hào)或其他方式來(lái)推算被測(cè)物體位置的技術(shù)[6]。根據(jù)無(wú)線電發(fā)射基站所在位置的不同，可以分為地基電子定位和天基電子定位，天基電子定位又稱衛(wèi)星定位和“北斗一號(hào)”衛(wèi)星定位系統(tǒng)。對(duì)普通民用用戶而言，可供選擇的衛(wèi)星定位系統(tǒng)主要有兩種：GPS(全球定位系統(tǒng))和GLONASS(全球軌道衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

4、)。（2）航位推算(DR)法依據(jù)牛頓力學(xué)原理進(jìn)行定位，通過(guò)利用各種慣性傳感器測(cè)量載體的速度、加速度、位移和航向等信息，解算出載體在慣性坐標(biāo)系中的相對(duì)位置。定位的主要原則在于：利用其本身所裝設(shè)的距離感測(cè)元件與方向感測(cè)元件，得出車輛行駛的距離與方向的改變，即可算出車輛位移的向量。開(kāi)機(jī)時(shí)需由外部提供初始位置信息，后續(xù)的數(shù)據(jù)經(jīng)由折算距離與角度再加到初始數(shù)據(jù)上，而得出目前的位置。航位推算法通常存在距離與相位誤差，而且誤差會(huì)隨著距離與時(shí)間的增加而累積，此誤差稱為累積誤差。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間或距離的運(yùn)作后，必須修正初始數(shù)據(jù)。（3）信標(biāo)法在都市內(nèi)均勻地設(shè)置固定自動(dòng)車輛識(shí)別設(shè)施，再依據(jù)車輛與路邊

5、設(shè)施的關(guān)系，求出車輛與信號(hào)標(biāo)桿的相對(duì)位置。適用于固定路線，當(dāng)裝有感應(yīng)器的車輛經(jīng)過(guò)信號(hào)標(biāo)桿時(shí)，標(biāo)桿上的發(fā)報(bào)器立刻將信號(hào)傳回調(diào)度中心，此種系統(tǒng)的定位精確度依信號(hào)桿設(shè)置密度的疏密而定，且車輛需按固定路線行駛時(shí)方能定位。（4）RFID定位技術(shù)RFID定位技術(shù)不需要衛(wèi)星或者蜂窩網(wǎng)絡(luò)的配合，可由用戶自己布置在特定區(qū)域進(jìn)行定位，例如停車場(chǎng)、滑雪場(chǎng)。在這些區(qū)域的特定地點(diǎn)(例如關(guān)鍵出入口)安放RFID閱讀器之后，系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)檢測(cè)到帶有RFID裝置的物體處于什么位置，其精確度在于RFID閱讀器的分布。RFID(RadioFrequencyIdentifieation)，即射頻識(shí)別，俗稱電子標(biāo)

6、簽。它是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。RFID由標(biāo)簽、解讀器和天線三個(gè)基本要素組成。其基本工作原理并不復(fù)雜，標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)后，接收解讀器發(fā)出的射頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息(PassiveTag，無(wú)源標(biāo)簽或被動(dòng)標(biāo)簽)，或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)(ActiveTag，有源標(biāo)簽或主動(dòng)標(biāo)簽)。解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。然而制造技術(shù)較為復(fù)雜，智能標(biāo)簽的生產(chǎn)成本相對(duì)過(guò)高;標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一，最大的市場(chǎng)尚無(wú)法啟動(dòng);應(yīng)用環(huán)境和解決方案還不夠成熟，安全性將接受很大考驗(yàn)。19(5)地圖匹配(M

7、M)法一種基于軟件技術(shù)的定位誤差修正方法,多用來(lái)加強(qiáng)上述定位系統(tǒng)的不足。基本思想是將車輛定位信息與數(shù)字地圖中的道路網(wǎng)信息聯(lián)系起來(lái),并由此確定車輛在地圖中的位置。假設(shè)車輛在數(shù)字地圖的內(nèi)部，當(dāng)定位系統(tǒng)提供的車輛位置坐標(biāo)沒(méi)有與路段配合時(shí)，地圖匹配法會(huì)尋找最近的路段，在地圖上標(biāo)示車輛位置。地圖匹配可視為虛擬定位系統(tǒng)，位置的決定是依據(jù)節(jié)點(diǎn)(路口)、路型點(diǎn)(如轉(zhuǎn)彎曲線的始點(diǎn)或終點(diǎn))及道路的方位而定。若地圖定位的精度較定位系統(tǒng)好，則采用地圖匹配定位，定位精度15m以內(nèi)。(6)組合定位法GPS或GLONASS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)能迅速、準(zhǔn)確、全天候地