CN104090287B - 一种车辆协同差分卫星定位的方法 - Google Patents

一种车辆协同差分卫星定位的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104090287B
CN104090287B CN201410348366.8A CN201410348366A CN104090287B CN 104090287 B CN104090287 B CN 104090287B CN 201410348366 A CN201410348366 A CN 201410348366A CN 104090287 B CN104090287 B CN 104090287B
Authority
CN
China
Prior art keywords
location
difference information
satellite
differential
obu
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201410348366.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104090287A (zh
Inventor
崔学荣
李娟�
李忠伟
张�浩
吴春雷
刘建航
叶兴根
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BEIJING ZHONGDOU TECHNOLOGY Co Ltd
China University of Petroleum East China
Original Assignee
BEIJING ZHONGDOU TECHNOLOGY Co Ltd
China University of Petroleum East China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BEIJING ZHONGDOU TECHNOLOGY Co Ltd, China University of Petroleum East China filed Critical BEIJING ZHONGDOU TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201410348366.8A priority Critical patent/CN104090287B/zh
Publication of CN104090287A publication Critical patent/CN104090287A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104090287B publication Critical patent/CN104090287B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/40—Correcting position, velocity or attitude
    • G01S19/41—Differential correction, e.g. DGPS [differential GPS]

Abstract

本发明属于无线通信技术领域，涉及的是一种车辆协同差分卫星定位的方法。定位前需要对短距离无线通信或者卫星通信状况等进行判断，根据不同的情况执行不同的步骤：1.如果可以短距离无线定位则进行短距离无线定位、计算卫星差分信息，以便在没有路边定位基站时能够继续差分卫星定位；2.如果不能短距离无线定位而且OBU内存差分信息没有过期，则进行差分卫星定位；3.如果不能短距离无线定位而且OBU内存差分信息已经过期，则继续判断：如果可以从邻近车辆获取卫星差分信息则进行协同模式下的差分卫星定位，否则进行非差分卫星定位。本发明可以充分利用短距离高精度定位结果以及车-车通信，从而实现车辆协同模式下的差分卫星定位。

Description

一种车辆协同差分卫星定位的方法
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，涉及的是一种车辆协同差分卫星定位的方法。
背景技术
智能交通系统是未来交通系统的发展方向，它是将先进的导航定位技术、数据通信技术、电子传感技术等有效地集成，而建立的实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。智能交通是《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》交通运输业的六大重点领域及其优先发展主题之一，同时也是《交通运输“十二五”发展规划》中的五大重大科技研发专项、六大科技成果推广应用重点领域之一。
目前的车辆防碰撞系统仅仅是采用后车根据雷达信号测量与前车距离的简单单车防碰撞系统，只有获得了远距离多辆车的精确位置信息，并根据相对车速、加速度、距离等进行联合判断才有可能实现多车辆的连环碰撞预警，从而降低车祸发生率，尤其是连环追尾碰撞事故的发生率。
目前常用的定位技术有卫星定位和短距离无线定位。
卫星定位：理想情况下虽然可以实现10米左右定位精度的广域定位，但是由于信号容易受到遮挡和多径衰减等影响，所以在城市密集城区和室内封闭空间无法保证可靠的定位精度和可用性。卫星定位又可用分为差分卫星定位和非差分卫星定位，前者利用已知精确三维坐标的差分GPS基准台，求得伪距修正量或位置修正量，再将这个修正量实时或事后发送给用户(GPS导航仪)，对用户的测量数据进行修正，以提高GPS定位精度。
短距离无线定位：已有的基于UWB(UltraWideBand，超宽带)、Wi-Fi、WLAN(WirelessLocalAreaNetworks，无线局域网)、红外线、超声波等无线电定位技术虽然可以达到厘米、米级的高定位精度，但是只能局限于小范围区域，所以不适合车辆的定位。
同时，现有的高精度定位系统，例如RTK(Real-TimeKinematic，实时动态差分定位)、CORS(ContinuousOperationalReferenceSystem，连续运行参考系统)等GNSS(GlobalNavigationSatelliteSystem，全球卫星导航系统)定位，由于地域跨度小、资费高等均不适合在车辆的高精度定位中。
如何获得车辆的高精度位置信息是避免车辆连环碰撞亟待解决的关键问题之一。因此，本发明提出了一种融合上述短距离无线定位、卫星定位、车辆协同定位的一种新颖的车辆差分卫星定位方法。
发明内容
鉴于目前传统定位系统在实现车辆精确定位方面的不足，本发明提出了一种融合短距离无线定位和卫星定位系统的可以实现车辆协同差分卫星定位的方法，从而可以为避免车辆连环碰撞提供高精度的位置信息。
本发明的技术方案如下：
一种车辆协同差分卫星定位的方法，包括以下步骤：
1)定位前进行条件判断
(1)如果OBU(OnBoardUnit，车载单元)可以与路边定位基站建立通信则进入步骤2)，进行短距离无线定位；
(2)如果OBU无法与路边定位基站建立通信，而且OBU内存差分信息没有过期，则进入步骤3)进行差分卫星定位；
(3)如果OBU无法与路边定位基站建立通信，而且OBU内存差分信息已经过期，则继续判断：如果可以从邻近车辆获取卫星差分信息则进入步骤4)进行协同模式下的差分卫星定位，否则进入步骤5)进行非差分卫星定位；
2)短距离无线定位
(1)短距离无线定位：系统进行短距离无线定位，得到车辆相对于路边定位基站的相对坐标L1；
(2)提取路边定位基站的经纬度信息：从路边定位基站与OBU之间通信的数据帧中，提取路边定位基站的经纬度坐标L0；
(3)相对坐标转换为经纬度坐标：OBU根据相对坐标L1，以及路边定位基站的经纬度坐标L0进行坐标转换，转换结果为车辆的经纬度坐标L；
(4)非差分卫星定位成功判断：如果不成功则本次定位结束，其定位结果仍然为经纬度坐标L；若此次非差分定位成功，则继续进行(5)，假设此时定位结果为经纬度坐标L’；
(5)得到卫星差分信息：将L’与L进行比对，计算得到卫星差分信息D；
(6)差分信息保存至OBU的内存：将差分信息D保存至OBU的内存，以便在无法与路边定位基站进行通信时能够进行差分卫星定位，自此本次定位结束，定位结果为经纬度坐标L；
3)差分卫星定位
(1)差分信息：从OBU内存中取得差分信息D；
(2)差分卫星定位：根据差分信息D进行差分卫星定位，结果为经纬度坐标L，本次定位结束；
4)协同模式下的差分卫星定位
(1)差分信息：从邻近车辆中获取卫星差分信息D’；
(2)差分卫星定位：根据卫星差分信息D’进行差分卫星定位，结果为经纬度坐标L，本次定位结束；
5)非差分卫星定位
该种情况下，因为没有可用的卫星差分信息，所以此时只能进行非差分卫星定位，结果为经纬度坐标L，本次定位结束。
本发明可以充分利用短距离高精度定位结果，同时根据此高精度定位结果可以推出卫星定位差分信息，以便提高在没有路边定位基站信号的情况下卫星定位的精度；该差分信息可以通过车-车通信进行传播，从而实现在差分信息过期而又没有路边定位基站的情况下，可用从邻近车辆获取差分信息从而实现车辆的协同差分定位。
附图说明
图1为车辆协同差分卫星定位场景示意图；
图2为车辆协同差分卫星定位工作流程图。
具体实施方式
以下结合图例，对本发明进行详细说明。
如图1所示，该发明中需要用到路边定位基站和天空中的卫星作为参考基站分别进行短距离无线定位和卫星定位，OBU是安装在车辆中的定位终端，内含卫星信号接收模块用于进行卫星定位；路边基站信号收发模块(可以是Wi-Fi、UWB等信号)用于进行短距离无线定位以及与车辆之间的通信。
短距离无线定位(UWB/Wi-Fi)的定位方法虽然可以实现米级(Wi-Fi)、甚至厘米级(UWB)的精度定位，但是其传输距离受限不能实现广域定位；卫星定位系统虽然可以实现广域定位，但是其定位精度不高，而且容易受到遮挡、多径等影响，在立交桥、林荫道等无法实现定位；本发明将二者进行融合，充分发挥各自的优势、克服其缺点，从而可以实现高精度、融合车辆定位。
1)如图2所示，定位前需要对短距离无线通信或者卫星通信状况等进行判断，根据不同的情况选择不同的定位方法：
(1)如果OBU可以与路边定位基站建立通信(即可以进行短距离无线定位)则进入步骤2)，进行短距离无线定位，同时计算得到卫星差分信息；
(2)如果OBU无法与路边定位基站建立通信(即不可以进行短距离无线定位)，而且OBU内存差分信息没有过期，则进入步骤3)进行差分卫星定位；OBU内存差分信息有效期一般为20公里；
(3)如果OBU无法与路边定位基站建立通信(即不可以进行短距离无线定位)，而且OBU内存差分信息已经过期，则继续判断：如果可以从邻近车辆获取卫星差分信息则进入步骤4)进行协同模式下的差分卫星定位，否则进入步骤5)进行非差分卫星定位。
2)短距离无线定位
(1)短距离无线定位：短距离无线定位时可以使用常用的无线定位方法，例如：TOA(TimeofArrival，到达时间)、TDOA(TimeDifferenceOfArrival，到达时间差)、AOA(AngleOfArrival，到达角度)或指纹定位方法等，实现高精度的短距离无线定位，得到的是车辆相对于路边定位基站的相对坐标L1，其定位精度可以达到厘米级；
(2)提取路边定位基站的经纬度信息：从路边定位基站与OBU之间通信的数据帧中，提取路边定位基站的经纬度坐标L0，L0是安装基站时预设在系统里的；
(3)相对坐标转换为经纬度坐标：OBU根据相对坐标L1，以及路边定位基站的经纬度坐标L0进行坐标转换，转换结果为车辆的经纬度坐标L，此时系统的定位精度最高；
(4)非差分卫星定位成功判断：此时需要继续进行一次非差分卫星定位，如果不成功则本次定位结束，其定位结果仍然为经纬度坐标L；若此次非差分定位成功，则继续进行下一步推导卫星差分信息，以便在距离定位基站距离远时能够利用差分信息提高定位精度，假定该次非差分卫星定位结果为经纬度坐标L’(L’仅仅是为了计算卫星差分信息，并不作为本次车辆定位的最终结果)；
(5)得到卫星差分信息：将L’与L进行比对，计算得到卫星差分信息D；
(6)差分信息保存至OBU的内存：将差分信息D保存至OBU的内存，以便在无法与路边定位基站进行通信时能够进行差分卫星定位，自此本次定位结束，其定位结果仍然为经纬度坐标L，注意，在(4)中定位得到的结果仅仅是用于计算卫星差分信息D，并不是作为定位结果的。
3)差分卫星定位
(1)差分信息：从OBU内存中取得差分信息D；
(2)差分卫星定位：根据差分信息D进行差分卫星定位，结果为经纬度坐标L，自此本次定位结束。
4)协同模式下的差分卫星定位
(1)差分信息：从邻近车辆中获取卫星差分信息D’；
(2)差分卫星定位：根据卫星差分信息D’进行差分卫星定位，结果为经纬度坐标L，自此本次定位结束。
5)非差分卫星定位
该种情况下，因为没有可用的卫星差分信息，所以此时只能进行非差分卫星定位，结果为经纬度坐标L，自此本次定位结束。

Claims (1)

1.一种车辆协同差分卫星定位的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)定位前进行条件判断
(1)如果OBU能够与路边定位基站建立通信则进入步骤2)，进行短距离无线定位，其中OBU为OnBoardUnit车载单元；
(2)如果OBU无法与路边定位基站建立通信，而且OBU内存中存在差分信息即差分信息尚未过期，则进入步骤3)利用该差分信息进行差分卫星定位；
(3)如果OBU无法与路边定位基站建立通信，而且OBU内存差分信息已经过期，则继续判断：如果能够从邻近车辆获取卫星差分信息则进入步骤4)进行协同模式下的差分卫星定位，否则进入步骤5)进行非差分卫星定位；
2)短距离无线定位
(1)短距离无线定位：系统进行短距离无线定位，得到车辆相对于路边定位基站的相对坐标L1；
(2)提取路边定位基站的经纬度信息：从路边定位基站与OBU之间通信的数据帧中，提取路边定位基站的经纬度坐标L0；
(3)相对坐标转换为经纬度坐标：OBU根据相对坐标L1，以及路边定位基站的经纬度坐标L0进行坐标转换，转换结果为车辆的经纬度坐标L；
(4)非差分卫星定位成功判断：如果不成功则本次定位结束，其定位结果仍然为经纬度坐标L；若此次非差分定位成功，则继续进行(5)，假设此时定位结果为经纬度坐标L’；
(5)得到卫星差分信息：将L’与L进行比对，计算得到卫星差分信息D；
(6)差分信息保存至OBU的内存：将差分信息D保存至OBU的内存，以备在步骤3)的差分定位中使用，本次定位结束，定位结果为经纬度坐标L；
3)差分卫星定位
(1)差分信息：从OBU内存中读取上次短距离无线定位得到的差分信息D；
(2)差分卫星定位：根据差分信息D进行差分卫星定位，结果为经纬度坐标L，本次定位结束；
4)协同模式下的差分卫星定位
(1)差分信息：从邻近车辆中获取卫星差分信息D’；
(2)差分卫星定位：根据卫星差分信息D’进行差分卫星定位，结果为经纬度坐标L，本次定位结束；
5)非差分卫星定位
进行非差分卫星定位，结果为经纬度坐标L，本次定位结束。
CN201410348366.8A 2014-07-22 2014-07-22 一种车辆协同差分卫星定位的方法 Expired - Fee Related CN104090287B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410348366.8A CN104090287B (zh) 2014-07-22 2014-07-22 一种车辆协同差分卫星定位的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410348366.8A CN104090287B (zh) 2014-07-22 2014-07-22 一种车辆协同差分卫星定位的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104090287A CN104090287A (zh) 2014-10-08
CN104090287B true CN104090287B (zh) 2016-06-29

Family

ID=51638018

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410348366.8A Expired - Fee Related CN104090287B (zh) 2014-07-22 2014-07-22 一种车辆协同差分卫星定位的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104090287B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107037817A (zh) * 2017-06-19 2017-08-11 吉林大学 一种智能电动车纵侧向集成控制平台及车辆
CN107801195B (zh) * 2017-11-09 2021-08-31 东南大学 一种车联网定位中的路边单元优化部署方法
CN108693544B (zh) * 2018-04-18 2020-08-04 北京汽车集团有限公司 车辆定位的方法、装置及存储介质
CN112346079A (zh) * 2020-10-22 2021-02-09 芜湖雄狮汽车科技有限公司 路侧设备及其辅助定位方法、车辆和存储介质
CN112782737A (zh) * 2020-12-30 2021-05-11 深圳市金溢科技股份有限公司 基于车路协同的差分定位、路侧单元及车载单元
CN113630739B (zh) * 2021-07-28 2024-03-22 南京莱斯网信技术研究院有限公司 一种提供高精度定位服务的pc5短程通信路侧设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7952518B2 (en) * 2008-05-30 2011-05-31 The Boeing Company Internet hotspots localization using satellite systems
CN102236098A (zh) * 2010-04-22 2011-11-09 中华电信股份有限公司 全球定位系统的辅助定位方法与装置
CN103487820A (zh) * 2013-09-30 2014-01-01 东南大学 一种车载捷联/卫星紧组合无缝导航方法
CN103529465A (zh) * 2013-09-28 2014-01-22 曹元� 室内外人员无缝定位装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7898471B2 (en) * 2009-04-27 2011-03-01 GTA Electronics Co., Ltd. Power-saving position tracking device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7952518B2 (en) * 2008-05-30 2011-05-31 The Boeing Company Internet hotspots localization using satellite systems
CN102236098A (zh) * 2010-04-22 2011-11-09 中华电信股份有限公司 全球定位系统的辅助定位方法与装置
CN103529465A (zh) * 2013-09-28 2014-01-22 曹元� 室内外人员无缝定位装置
CN103487820A (zh) * 2013-09-30 2014-01-01 东南大学 一种车载捷联/卫星紧组合无缝导航方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104090287A (zh) 2014-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104090287B (zh) 一种车辆协同差分卫星定位的方法
US11092696B2 (en) Grouping for efficient cooperative positioning calculations
US9420412B2 (en) Vehicle position calibration method and apparatus
CN104076382B (zh) 一种基于多源信息融合的车辆无缝定位方法
CN102592323B (zh) 基于dbf的obu定位方法、定位装置及系统
CN100588987C (zh) 位置估算方法与系统
Adegoke et al. Infrastructure Wi-Fi for connected autonomous vehicle positioning: A review of the state-of-the-art
CN109697877B (zh) 基于北斗高精定位的车路协同方法及系统
TWI597513B (zh) 定位系統、車載定位裝置及其定位方法
Kloeden et al. Vehicle localization using cooperative RF-based landmarks
WO2018031972A1 (en) Global positioning system and ultr wide band universal positioning node consellation integration
CN109229158B (zh) 一种列车快速定位方法及系统
CN103018758A (zh) 基于gps/ins/agps的移动差分基站方法
CN102223706A (zh) 一种移动定位服务系统
CN104090264B (zh) 一种基于超宽带无源射频标签的车辆定位方法
CN102223707A (zh) 一种移动定位信标装置
CN112513576B (zh) 定位方法及装置
EP3485287B1 (en) Object tracking method and system
Chugunov et al. Experimental evaluation of uwb local navigation system performance used for pedestrian and vehicle positioning in outdoor urban environments
US9335397B2 (en) Method for radio communication between a radio beacon and an onboard unit, and radio beacon and onboard unit therefor
US20240048937A1 (en) Vehicle-mounted ranging system and method of operating the same
Alam Three dimensional positioning with two GNSS satellites and DSRC for vehicles in urban canyons
KR20220023686A (ko) 퍼스널 모빌리티 측위 장치 및 방법
Zhu et al. RUPS: Fixing relative distances among urban vehicles with context-aware trajectories
US11558716B2 (en) Device and method for positioning personal mobility vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160629

Termination date: 20200722