基于无线传感网的运动车辆定位技术研究.docVIP

基于无线传感网的运动车辆定位技术研究 　　摘 要：近年来，运动车辆定位技术成为智能交通系统的关键性问题。而无线传感网是一种新的信息获取和处理模式，其核心的节点定位技术为实现无线传感网络的各种功能提供了强有力的支撑，而利用无线传感技术解决车辆定位问题是智能交通系统的开创性工作之一。为此，文中提出了一种基于无线传感网络的城市交通车辆定位技术，该技术首先利用TDOA定位技术和最小二乘法对车辆位置进行初定位，然后通过改进的粒子滤波算法提高测量数据的精确度并实现车辆最终定位。实验结果表明，该方法投入成本低且能较为精确地对运动车辆进行定位。 　　关键词：无线传感网；车辆定位技术；智能交通系统；大数据；移动计算 　　中图分类号：TN915.03 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）03-00-03 　　0 引 言 　　随着科技进步和汽车保有量的迅速提升，无线传感技术和智能交通系统（ITS）在经济全球化、科技强国的竞争氛围下飞速发展且日益成熟。近年来城市交通领域的车辆位置和身份识别逐渐得到重视，其中城市交通中运动车辆的定位方法和技术日益成为智能交通系统中值得关注的关键性问题[1]。 　　在城市交通领域，已有的车辆定位技术或相关研究有：基于视频监控和运动车辆图像的定位识别方法[2，3]、基于专用远程通信的技术手段[4]、基于加速度传感器和GPS的车辆定位技术[5，6]以及基于RFID的无线定位技术[7，8]。文献[2]设计了一个基于云计算视觉技术的肇事车辆定位系统，首先通过视觉采集系统对逃逸的可疑车辆图像进行实时采集，然后通过信息传送模块发送到终端，并运用云计算技术完成海量信息处理和车辆定位。文献[3]采用立体视觉分析车辆运动轨迹，通过与城市地图匹配从而获取车辆坐标。文献[4]中提出的基于短距离通信方式且针对高速公路车辆的定位中，车辆身份和识别准确率高达100%，但其不适用于某一范围内所有车辆的识别。文献[5]从系统开发运行环境和各功能部分的实现来展示车辆定位系统的实现过程，并基于GPS监控系统对车辆定位的监控系统客户端进行了设计。文献[6]设计了物流跟踪和信息管理系统，系统由GPS嵌入式车辆定位器、信息管理服务平台和浏览器客户端等组成，采用GPRS模块接入到Internet实现车辆位置信息的上传。文献[7]设计了一种新的多基站TDOA车辆定位方法。首先通过多个基站将TDOA信息经鲁棒性估计获取车辆大致位置，然后再通过与车辆距离最近的3个基站进行精确定位。文献[8]研究了一套基于RFID的矿井车辆定位跟踪系统，并对该软硬件进行了设计。 　　针对基于无线传感技术的ITS系统，本文提出了一种新方法，通过TDOA技术获取车辆位置原始信息，并利用最小二乘法对数据进行处理。初次定位可得到车辆的粗略位置信息，接着利用改进的粒子滤波算法对车辆位置进行再定位，实验表明，本研究提出的新方法投入成本较低且获得的车辆位置信息误差较小。 　　1 无线传感定位技术 　　无线定位技术主要包含卫星定位技术（如GPS）和无线网络定位技术。这两种技术均有各自的优势与劣势。卫星定位技术范围较广，但成本较高，在某些无法收到信号的地区，无法实现自身功能。无线网络定位技术精确度较高，灵活度大，但成本与能耗是一大问题。无线传感网络WSN是一种不依赖中心节点的全分布系统，经历了40多年的发展，其获取信息和信息处理的方式越来越现代化。无线传感网络是由传感器、数据处理板块和通信单元的各个节点以自组网的形式构成的网络。并借助其中自带的各种传感器来感知周围的温度、热量、声音等信号，以此探测周围的压力、声音、温度、光强度、移动目标速度、大小、运动方向等各种物理信息和化学信息，并进行实时监控。无线传感定位技术的应用范围十分广泛，例如，为矿井工作人员配置定位器，以便在矿难发生时增加救援精确度；在车辆定位方面，可以为车辆提供更便捷和准确的导航服务，提高城市公交的服务质量。 　　利用无线传感网络进行车辆定位的优势有如下几点： 　　（1）追踪精确度较高。无线传感网络节点分布比较广泛，可以更加清楚地了解移动目标的地理位置移动状况。 　　（2）追踪更可靠。当节点变化时，系统自带的配置将会进行微调，在对目标进行追踪时，可获取目标较为详细、精准、可靠的运动信息。 　　（3）追踪更加迅速。在现存的无线传感网络中，已经可以在一定范围内对各个不同的传感器同时进行监控和跟踪。 　　（4）追踪更便捷。传感器节点成本低廉且体积小，方便携带和隐藏，在对目标进行追踪时，具有较强的隐蔽性和可行性。 　　现存使用最广泛的车辆定位技术以网络节点为基础，首先，需要获取节点的坐标，再通过通信手段，使车辆上安装的接收器能够切实感知与多个节点的位置关系，再对这些信息进行集中处理后，综合得出