文章目錄

• 前言
• 一、什么是車路協同？
• 二、什么是無線定位技術？
• • 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. 無線定位性能評價指標
• 四、論文中改進的測距方法
• • 參考文獻

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前言

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

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提示：以下是本篇文章正文內容，內容參考引用北京交通大學碩士論文：車路協同環境下的車輛無線定位方法研究。copyright@高暢 侵權聯系作者立刪

一、什么是車路協同？

車路協同技術是ITS的一個重要發展方向，它可以大幅度推動車聯網的發展，對于智慧城市，智慧物流，萬物互聯等都具有重要的作用。
車路協同技術能夠實時地動態地獲取動態交通信息,并且對交通信息進行融合（多傳感器信息融合處理等）實現車車、車路間的實時信息交互與共享,從而在車輛行進過程中達到協同配合，統一管理的目的，提高道路交通水平，緩解城市擁堵，為自動駕駛提供一部分數據來源以及提高交通出行安全等

二、什么是無線定位技術？

無線定位基于無線信號傳輸交互,利用信號發射接收裝置、傳感器等設備,實現對特定目標的定位追蹤

常用技術優勢劣勢

GPS	全球全天候定位，定位精度高，觀測時間短，可提供全球統一的三維地心坐標	1.GPS測量更適用于視野開闊、障礙物較少的新建區，野外、勘探定位等（城市中在高樓密集處會用盲區），2.系統確定位置受氣候、電離層、對流層、空氣、電磁波等因素的影響會存在偏差。
無線傳感網絡(WirelessSensorNetworic,WSN)	組建方式自由，可以覆蓋視野盲區	控制方式不集中，安全性不高，大面積布置時成本很高

WSN網絡是由部署在監測區域內大量的廉價微型傳感器節點組成，通過無線通信方式形成的一個自組織網絡。

1.無線定位方法分類

(1)按照是否與距離有關
按照定位過程中是否需要節點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)按照節點計算順序
遞增式定位和并發式定位

(3)按照不同測量設備能力
根據測量設備能力的不同,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、節點間距定位、節點角度定位、節點區域定位、節點跳數定位及節點相鄰信息定位

2.無線定位影響因素

錨節點：固定的觀測點，如基站
待定節點：不確定的位置，如車輛

定位誤差主要來自于兩個方面,一方面是錨節點和待定節點之間信號傳播的空間環境干擾,
另一方面是硬件設備自身的問題，差異性等
（1）非視距傳播
基站與移動車輛間的無線信號傳播遵循直線傳播的規則，若信號傳播過程中被建筑，樹木遮擋則會出現反射衍射的情況導致誤差
1）信號反射
2）信號衍射
（2）多徑傳播
從信號發送節點發射的信號沿著多條路徑接收傳播，導致角度定位參數和信號強度定位參數精度受到影響。
（3）電子設備干擾
（4）移動車輛方位
車輛接收信號時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度隨著距離的變化而衰減的原理,根據信號傳播過程中的衰減特性來估計距離。
RSSI測距方法簡單,成本較低,且無需額外硬件設各。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節點和待定節點間的傳播時間進行定位的測距方法。信號傳播時間與傳巧速度的乘積即為節點間距離。
TOA測距方法對擁里時間的精度要求很高。因為在定位過程中僅1微秒的測量誤差就會導致近300米的定位誤差,因此,要求基站與車輛都要有精準的時鐘,測距的硬件設備要求較高。

(3) TDOA測距方法
TDOA是指通過同時發射兩種不同傳巧速度的信號,利用兩種信號到達基站的時間差來確定距離。兩種信號一巧采用無線射巧信號和超聲波信號。
TDOA的優點在于可以降低對兩端節點時間精度的耍求,這也降低了對于時間測量精度的要求,宜測距精度優于TOA測距方法。因此有較廣泛的應用。但同時,TDOA方法需要在發射節點配置兩種信號設備,因此定位成本相對較高。目前TDOA測距方法己經應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點與多個巧節點之間的方向角度,然后綜合角度信息及貓節點的位置信息來計算目標節點所處的位置

2.經典無線定位方法

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.極大似然估計法

基于非測距的定位方法

1.質心算法
2.三角形內點檢測法(APIT)
3.凸規劃定位方法
4.DV-HOP算法

3. 無線定位性能評價指標

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、論文中改進的測距方法

利用RSSI與信號傳播距離的關系,對距離傳播模型進行校正
（1）線性模型
（2）對數模型
（3）衰減因子模型
確定使用對數模型，選擇3σ準則進行粗大誤差修正。
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據,經過小波逆變換得到所需要的數據。

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驗車輛進行定位計算。
產生基于誤差加權的無線定位融合算法

論文提出了一種基于RSSI的加權無線定位酷合算法。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、最小二乘定位和質心定位的定位結果分配其基于誤差距離的權值。
（綜合考慮距離誤差和坐標的定位誤差,得到每個定位結果的加權因子）

算法步驟：
1.標定對數距離傳播模型
2.定位過程
3.計算權值
4.車輛位置計算
案例測試結果
不同融合定位方法的結果有一定差異,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,優于另外兩種對比方案;且模型參數存在標定合理值,使得融合算法定位精度最優。

論文在融合算法設計過程中僅考慮了誤差作為對權值判定的準則,而沒能更多地考慮車輛速度,車輛裝載率對定位結果的影響。

參考文獻

【1】高暢.車路協同環境下的車輛無線定位方法研究[M].北京交通大學2016.
【2】胡振文,孫玉梅,邢獻芳庫輛定位與導航[M].北京沖國鐵道出版化2009.
【3】梁久偵.無線定位系統[M].北京:電子工業出版社,2013.
【4】林峰.基于環境感知的線下購物推薦系統的設計與實現[D^北京交通大學,2014.

總結

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容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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