基于车联网的车辆定位修正方法设计与实现

摘要

随着人们出行需求的增加，交通问题逐渐成为了人们关注的焦点。车联网作为物联网的一个重要应用方向，它是汽车步入智能化时代的重要标志，是目前的一个研究热点。车辆定位技术是车联网技术中非常重要的部分，随着智能车发展，汽车向无人驾驶技术的方向前进，而精确的定位是实现汽车高度智能化控制的重要前提，但价格低廉的GPS定位精度不高且信号不稳定。DGPS（Differential GPS，差分GPS）利用距离相近的GPS接收机受到误差源的影响是相似的特点消除公共误差以改善定位精度，甚至能达到厘米级，能够满足自动驾驶汽车的定位应用，但建立大量基站的建设费昂贵，并且还要建立基站与接受之间的通信连接来广播修正消息，这些限制条件使DGPS很难在汽车自动驾驶定位方面得到应用普及。
　　本研究用移动参考基站代替精确定位的固定参考基站，通过邻近的其他车辆的信息来得到修正数并且通过邻近车辆将这个修正数广播出去以获得更好的车辆位置估计，形成动态差分GPS。每辆车是车辆网中的节点，当做是一个移动基站。论文结合目前国内外车联网技术和车辆定位技术的研究，对采集车联网中的车辆定位数据进行了需求分析，设计了车联网定位数据采集系统。针对利用车联网协同定位进行定位差分改善定位精度，论文提出在假设车辆都行驶在车道中间的条件下，类比地图匹配修正算法，采用概率统计法确定车辆GPS测量位置的误差区域，将误差椭圆处理成包围椭圆的最小矩形，运算速度更快，实时性更强；运用D-S证据理论推理算法，在车辆不同的行驶状态下给车辆的位置和方向这两个证据分配不同的权值，计算并比较各个候选匹配道路的基本分配函数来确定车辆的行驶道路，并通过投影法将对各个车辆位置进行修正，消除公共误差以提高车辆的GPS定位精度。论文通过对GPS误差的数学特征进行分析，产生了符合高斯随机分布的公共误差和非公共误差，通过分析误差来源的影响用滑动平均滤波器对公共误差进行了处理。在只有公共误差条件下以及有公共误差和非公共误差条件下，用Matlab将实际道路系统矢量化对模拟的GPS数据分别进行了仿真分析。论文用Mobileye系统测量的道路信息作为汽车真实位置的参考，与对采集系统采集的真实定位数据修正后的结果进行对比分析，其结果与验证了论文提出的定位修正方法的有效性。

目录

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的主要研究内容

1.4 论文的主要章节安排

1.5 本章小结

2 车联网中的车辆定位技术

2.1 车联网技术

2.2 GPS全球定位系统

2.3 地图匹配技术

2.4 本章小结

3 车辆定位采集系统设计

3.1 采集系统功能需求分析

3.2 采集系统总体结构

3.3 DSRC设备结构

3.3 DSRC通信协议

3.4 本章小结

4 GPS定位修正方法设计

4.1 算法建立

4.2 算法流程

4.3 仿真分析

4.4 本章小结

5 定位修正方法验证测试

5.1 实际道路系统矢量化

5.2 真实GPS位置修正

5.3 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献