基于无线传感器网络的车辆定位技术研究

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1、基于无线传感器网络的车辆定位技术研究【摘要】智能交通在城市道路交通系统中有重要地位，作为智能交通重要支撑技术之一的车辆定位的研究有重要现实意义。无线传感器网络作为一种新兴应用性网络技术，能够自主实现数据采集、融合和传输应用的智能网络应用系统。本文介绍了适用于公交、高速及普通车辆的基于无线传感器网络的车辆定位技术，在分析了全球定位和站点信标定位等定位技术基础上，提出了一种基于无线传感器网络的Zigbee技术自动模型转换的车辆定位算法，网络中节点为无线收发模块，无线传感器网络相较于有线模式，具有设备成本、环境等要求低的优势。【关键词】车辆定位技术、无线传感

2、器网络、公交车辆、高速车辆、ZigBee技术1研究背景和目的随着社会的发展进步，人们对智能交通要求越来越高，车辆定位作为智能交通系统中的重要组成部分，引起了广泛的关注。由于GPS定位在高楼、深山等地处失效以及其价格问题，需要有针对公交车辆和高速车辆这两种交通的特殊定位方法。然后系统的提出基于无线传感器网络的Zigbee技术自动模型转换的车辆定位算法。1.1无线传感器网络的体系结构无线传感器网络[1]通常包括传感器节点、中心节点、任务管理节点，其网络体系结构如下图：图1.1无线传感器网络体系结构大量传感器节点随机部署在监测区域内部或附近，能够通过自组织方

3、式构成网络。传感器节点监测的数据沿着其他传感器节点逐跳地进行传输，在传输中监测数据可能被多个节点处理，经多跳路由到汇聚或中心节点，最后通过互联网或卫星到达管理节点。用户通过管理节点对传感器网络进行配置和管理，发布监测任务以及收集监测数据。1.2典型车辆定位技术（1）无线电定位技术19根据若干无线电基站所发出信号的强弱及波长、相位、数字信号或其他方式来推算被测物体位置的技术[6]。根据无线电发射基站所在位置的不同，可以分为地基电子定位和天基电子定位，天基电子定位又称卫星定位和“北斗一号”卫星定位系统。对普通民用用户而言，可供选择的卫星定位系统主要有两种：

4、GPS(全球定位系统)和GLONASS(全球轨道卫星导航系统)。（2）航位推算(DR)法依据牛顿力学原理进行定位，通过利用各种惯性传感器测量载体的速度、加速度、位移和航向等信息，解算出载体在惯性坐标系中的相对位置。定位的主要原则在于：利用其本身所装设的距离感测元件与方向感测元件，得出车辆行驶的距离与方向的改变，即可算出车辆位移的向量。开机时需由外部提供初始位置信息，后续的数据经由折算距离与角度再加到初始数据上，而得出目前的位置。航位推算法通常存在距离与相位误差，而且误差会随着距离与时间的增加而累积，此误差称为累积误差。经过一段时间或距离的运作后，必须修

5、正初始数据。（3）信标法在都市内均匀地设置固定自动车辆识别设施，再依据车辆与路边设施的关系，求出车辆与信号标杆的相对位置。适用于固定路线，当装有感应器的车辆经过信号标杆时，标杆上的发报器立刻将信号传回调度中心，此种系统的定位精确度依信号杆设置密度的疏密而定，且车辆需按固定路线行驶时方能定位。（4）RFID定位技术RFID定位技术不需要卫星或者蜂窝网络的配合，可由用户自己布置在特定区域进行定位，例如停车场、滑雪场。在这些区域的特定地点(例如关键出入口)安放RFID阅读器之后，系统可以实时检测到带有RFID装置的物体处于什么位置，其精确度在于RFID阅读器

6、的分布。RFID(RadioFrequencyIdentifieation)，即射频识别，俗称电子标签。它是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。RFID由标签、解读器和天线三个基本要素组成。其基本工作原理并不复杂，标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(PassiveTag，无源标签或被动标签)，或者主动发送某一频率的信号(ActiveTag，有源标签或主动标签)。解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。然而制造技术较为复杂，智能标签的生产成本

7、相对过高;标准尚未统一，最大的市场尚无法启动;应用环境和解决方案还不够成熟，安全性将接受很大考验。19(5)地图匹配(MM)法一种基于软件技术的定位误差修正方法,多用来加强上述定位系统的不足。基本思想是将车辆定位信息与数字地图中的道路网信息联系起来,并由此确定车辆在地图中的位置。假设车辆在数字地图的内部，当定位系统提供的车辆位置坐标没有与路段配合时，地图匹配法会寻找最近的路段，在地图上标示车辆位置。地图匹配可视为虚拟定位系统，位置的决定是依据节点(路口)、路型点(如转弯曲线的始点或终点)及道路的方位而定。若地图定位的精度较定位系统好，则采用地图匹配定位

8、，定位精度15m以内。(6)组合定位法GPS或GLONASS卫星导航系统能迅速、准确、全天候地