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第
37
卷第
5
期
2011
年
5
月
北京工业大学学报
JOURNAL OF BEIJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
Vo
l. 37 No.5
May
2011
基于三角形形心的智能车辆无线定位算法设计
马健王江锋
2
高峰易飞孙绍轩
l
(1.北京航空航天大学交通科学与工程学院,北京
100191;
2.
北京交通大学交通运输学院,北京
100044 )
摘
要:针对"距离-损耗"模型在车载自组网元线定位中的局限性,根据此模型提出了一种基于三角形形心的
近似定位算法模型,设计了合理的校准方法对给出的模型进行校准.建立车载自组网软硬件实验环境,从距离
误差和定位精度两方面对标定的模型进行了实验验证.结果表明,超过
95%
实验数据的定位精度小于
3
m
,研究
得到的元线定位算法能满足低速情况下车辆主动安全的需要.
关键词:自组网;三角形;形心;车辆定位系统
中图分类号:
U 49
1.
6
文献标志码
:A
文章编号:
0254 一
0037(2011)05
-0669
-06
ITS
的发展促进了一些新技术、新理论应用到车辆的主动安全领域,其中车载自组网
(vehicular
ad hoc
networks
, V
ANets)
是将通信领域的自组网技术在车辆主动安全领域的重要应用.在
VANets
中,安装有无
线通信设备的革辆能通过车车通信
(vehicle
to vehicle ,
V2
V
)彼此共享周围车辆的状态信息,也可以通过
车路通信
(vehicle
to
roadside ,
V2R)
与路边的网络设备进行通信[
1-2]
车车通信是
ITS
框架中定义的
4
个关键系统之一,装备元线设备的车辆不再是一个孤立的系统,能即
时构建
VANets
网络,网络中驶过的车辆能彼此交换信息(单跳)
,通过路由/中继(多跳)信息也可以在多
辆车之间进行交换.车车通信不仅能帮助驾驶员获得实时的交通信息,并迅速作出反应,而且也可根据变
化的交通状况采取平顺的驾驶,扩展了驾驶员的视野.例如,驾驶员在出现交通拥挤情况下,可以调整行
驶路线,根据当前的交通状况,也能调整车辆的燃油经济性、刹车系统、空调状态等,使道路的安全性和效
率得到提升
[3]
VANets
具有驾驶员行为影响、移动区域限制、车速高等特性,要求此网络具备快速变化的拓扑结构.
由于车辆的相对速度变化比较大,即使车辆的运行具有可预测性,
VANets
的拓扑结构也要保持快速的变
化,例如保持同向行驶的车道上,在
500
m
传送范围内信息路径仅能维持
1
min[4].
利用
VANets
,可以使车辆的主动安全技术应用得以顺利实施,如图
l
所示.所有这些应用都需要或利
用某种定位系统作为支持.在定位系统中,通过确定节点的物理位置(如纬度、经度、高度)
,或者彼此之间
的相对空间分布,实现参照坐标系下的车辆定位.例如,使用
GPS
和
GIS
可以实现电子地图的定位,而车
辆避撞预警系统是通过节点间地理位置信息的发布,获得车辆间的相对位置信息来进行预警
[5]
对于主动安全技术而言,由于
GPS
定位精度限制以及在室内和密集城区无法工作等原因,通常将
GPS
作为无线定位的辅助手段
[6]
利用现有的元线通信模块,本文提出了一种基于三角形形心的无线定
位算法模型,然后利用实验对标定的定位模型进行实验验证,从距离误差和定位精度
2
个方面分析此模型
的有效性.
1
定位模型设计
1. 1
定位原理
在元线传感器网络中,节点间距离或角度的测量常用技术包括
RSSI
、
TOA
、
TDOA
和
AOA[7]
本文以
收稿日期:
2009-04-25.
基金项目:教育部博士点基金(新教师课题)
(20070006011 )
;中央高校基本科研业务费专项资金资助
(2009JBM055)
;北京
交通大学人才基金
(20
1O
RC001).
作者简介:马
健
(1961
一)
,男,天津人,博士研究生.