文章目錄

• 前言
• 一、什么是車路協(xié)同？
• 二、什么是無線定位技術(shù)？
• • 1.無線定位方法分類
  • 2.無線定位影響因素
• 三、無線定位測距方法
• • 1.常用測距方法
  • 2.經(jīng)典無線定位方法
  • • 基于測距的定位方法
    • 基于非測距的定位方法
  • 3. 無線定位性能評價(jià)指標(biāo)
• 四、論文中改進(jìn)的測距方法
• • 參考文獻(xiàn)

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前言

最近在上一門ITS的課程（智能交通系統(tǒng)），其中涉及到了一些車路協(xié)同的問題研究，所以在這里做一些學(xué)習(xí)的總結(jié)。

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提示：以下是本篇文章正文內(nèi)容，內(nèi)容參考引用北京交通大學(xué)碩士論文：車路協(xié)同環(huán)境下的車輛無線定位方法研究。copyright@高暢 侵權(quán)聯(lián)系作者立刪

一、什么是車路協(xié)同？

車路協(xié)同技術(shù)是ITS的一個(gè)重要發(fā)展方向，它可以大幅度推動(dòng)車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，對于智慧城市，智慧物流，萬物互聯(lián)等都具有重要的作用。
車路協(xié)同技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)地動(dòng)態(tài)地獲取動(dòng)態(tài)交通信息,并且對交通信息進(jìn)行融合（多傳感器信息融合處理等）實(shí)現(xiàn)車車、車路間的實(shí)時(shí)信息交互與共享,從而在車輛行進(jìn)過程中達(dá)到協(xié)同配合，統(tǒng)一管理的目的，提高道路交通水平，緩解城市擁堵，為自動(dòng)駕駛提供一部分?jǐn)?shù)據(jù)來源以及提高交通出行安全等

二、什么是無線定位技術(shù)？

無線定位基于無線信號傳輸交互,利用信號發(fā)射接收裝置、傳感器等設(shè)備,實(shí)現(xiàn)對特定目標(biāo)的定位追蹤

常用技術(shù)優(yōu)勢劣勢

GPS	全球全天候定位，定位精度高，觀測時(shí)間短，可提供全球統(tǒng)一的三維地心坐標(biāo)	1.GPS測量更適用于視野開闊、障礙物較少的新建區(qū)，野外、勘探定位等（城市中在高樓密集處會用盲區(qū)），2.系統(tǒng)確定位置受氣候、電離層、對流層、空氣、電磁波等因素的影響會存在偏差。
無線傳感網(wǎng)絡(luò)(WirelessSensorNetworic,WSN)	組建方式自由，可以覆蓋視野盲區(qū)	控制方式不集中，安全性不高，大面積布置時(shí)成本很高

WSN網(wǎng)絡(luò)是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量的廉價(jià)微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過無線通信方式形成的一個(gè)自組織網(wǎng)絡(luò)。

1.無線定位方法分類

(1)按照是否與距離有關(guān)
按照定位過程中是否需要節(jié)點(diǎn)間距離等信息的定位方法,可分為基于測距(Range-based)和基于非測距(Range-free)的定位方法

(2)按照節(jié)點(diǎn)計(jì)算順序
遞增式定位和并發(fā)式定位

(3)按照不同測量設(shè)備能力
根據(jù)測量設(shè)備能力的不同,可W將無線定位方法按照定位精度從高到低的順序分為:精確位置定位、節(jié)點(diǎn)間距定位、節(jié)點(diǎn)角度定位、節(jié)點(diǎn)區(qū)域定位、節(jié)點(diǎn)跳數(shù)定位及節(jié)點(diǎn)相鄰信息定位

2.無線定位影響因素

錨節(jié)點(diǎn)：固定的觀測點(diǎn)，如基站
待定節(jié)點(diǎn)：不確定的位置，如車輛

定位誤差主要來自于兩個(gè)方面,一方面是錨節(jié)點(diǎn)和待定節(jié)點(diǎn)之間信號傳播的空間環(huán)境干擾,
另一方面是硬件設(shè)備自身的問題，差異性等
（1）非視距傳播
基站與移動(dòng)車輛間的無線信號傳播遵循直線傳播的規(guī)則，若信號傳播過程中被建筑，樹木遮擋則會出現(xiàn)反射衍射的情況導(dǎo)致誤差
1）信號反射
2）信號衍射
（2）多徑傳播
從信號發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)射的信號沿著多條路徑接收傳播，導(dǎo)致角度定位參數(shù)和信號強(qiáng)度定位參數(shù)精度受到影響。
（3）電子設(shè)備干擾
（4）移動(dòng)車輛方位
車輛接收信號時(shí)的方位會有不同程度的幅差變化。

三、無線定位測距方法

1.常用測距方法

(1）RSSI測距方法
RSSI測距指的是利用信號強(qiáng)度隨著距離的變化而衰減的原理,根據(jù)信號傳播過程中的衰減特性來估計(jì)距離。
RSSI測距方法簡單,成本較低,且無需額外硬件設(shè)各。但由于空間中對于信號傳播的影響因素較多,定位精度不夠高。適用于對定位精度要求不髙,硬件成本要求低的情況

(2）TOA測距方法
TOA測距是指利用無線信號在錯(cuò)節(jié)點(diǎn)和待定節(jié)點(diǎn)間的傳播時(shí)間進(jìn)行定位的測距方法。信號傳播時(shí)間與傳巧速度的乘積即為節(jié)點(diǎn)間距離。
TOA測距方法對擁里時(shí)間的精度要求很高。因?yàn)樵诙ㄎ贿^程中僅1微秒的測量誤差就會導(dǎo)致近300米的定位誤差,因此,要求基站與車輛都要有精準(zhǔn)的時(shí)鐘,測距的硬件設(shè)備要求較高。

(3) TDOA測距方法
TDOA是指通過同時(shí)發(fā)射兩種不同傳巧速度的信號,利用兩種信號到達(dá)基站的時(shí)間差來確定距離。兩種信號一巧采用無線射巧信號和超聲波信號。
TDOA的優(yōu)點(diǎn)在于可以降低對兩端節(jié)點(diǎn)時(shí)間精度的耍求,這也降低了對于時(shí)間測量精度的要求,宜測距精度優(yōu)于TOA測距方法。因此有較廣泛的應(yīng)用。但同時(shí),TDOA方法需要在發(fā)射節(jié)點(diǎn)配置兩種信號設(shè)備,因此定位成本相對較高。目前TDOA測距方法己經(jīng)應(yīng)用在一些無線定位的算法中,并取得了良好的效果。

（4）AOA測距方法
AOA測距方法是指首先測量待定節(jié)點(diǎn)與多個(gè)巧節(jié)點(diǎn)之間的方向角度,然后綜合角度信息及貓節(jié)點(diǎn)的位置信息來計(jì)算目標(biāo)節(jié)點(diǎn)所處的位置

2.經(jīng)典無線定位方法

基于測距的定位方法

1.三邊測量法
2.最小二乘法
3.雙曲線定位法
4.極大似然估計(jì)法

基于非測距的定位方法

1.質(zhì)心算法
2.三角形內(nèi)點(diǎn)檢測法(APIT)
3.凸規(guī)劃定位方法
4.DV-HOP算法

3. 無線定位性能評價(jià)指標(biāo)

克拉美羅下界、幾何精度因子、均方根誤差、累積分布槪率等

四、論文中改進(jìn)的測距方法

利用RSSI與信號傳播距離的關(guān)系,對距離傳播模型進(jìn)行校正
（1）線性模型
（2）對數(shù)模型
（3）衰減因子模型
確定使用對數(shù)模型，選擇3σ準(zhǔn)則進(jìn)行粗大誤差修正。
論文中選擇小波理論中的小波閥值去噪方法。給定闊值外的小波系數(shù)為噪聲,將噪聲壓縮再重新取值。通過這種方法,闊值化移去小幅度的噪聲或非期望信號數(shù)據(jù),經(jīng)過小波逆變換得到所需要的數(shù)據(jù)。

論文選擇了基于測距定位方法中的H邊測量定位法和最小二乘定位法對實(shí)驗(yàn)車輛進(jìn)行定位計(jì)算。
產(chǎn)生基于誤差加權(quán)的無線定位融合算法

論文提出了一種基于RSSI的加權(quán)無線定位酷合算法。將三邊定位方法、最小二乘定位方法和質(zhì)心定位方法的組合,分別與推算定位方法、兩站測距平面定位方法組成融合定位算法。并對三邊定位、最小二乘定位和質(zhì)心定位的定位結(jié)果分配其基于誤差距離的權(quán)值。
（綜合考慮距離誤差和坐標(biāo)的定位誤差,得到每個(gè)定位結(jié)果的加權(quán)因子）

算法步驟：
1.標(biāo)定對數(shù)距離傳播模型
2.定位過程
3.計(jì)算權(quán)值
4.車輛位置計(jì)算
案例測試結(jié)果
不同融合定位方法的結(jié)果有一定差異,其中基于測距和基于非測距定位方法集成的融合定位方案定位精度最高,優(yōu)于另外兩種對比方案;且模型參數(shù)存在標(biāo)定合理值,使得融合算法定位精度最優(yōu)。

論文在融合算法設(shè)計(jì)過程中僅考慮了誤差作為對權(quán)值判定的準(zhǔn)則,而沒能更多地考慮車輛速度,車輛裝載率對定位結(jié)果的影響。

參考文獻(xiàn)

【1】高暢.車路協(xié)同環(huán)境下的車輛無線定位方法研究[M].北京交通大學(xué)2016.
【2】胡振文,孫玉梅,邢獻(xiàn)芳庫輛定位與導(dǎo)航[M].北京沖國鐵道出版化2009.
【3】梁久偵.無線定位系統(tǒng)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2013.
【4】林峰.基于環(huán)境感知的線下購物推薦系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D^北京交通大學(xué),2014.

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的车路协同中无线定位技术学习笔记的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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