基于無線傳感網的城市智能交通車輛定位技術研究

金歡

摘要：在城市智能交通系統中，行駛車輛定位成為了關鍵問題。無線傳感網是信息獲得和數據處理的一種新模式，其節點定位技術為車輛定位提供了支撐。本文提出了基于無線傳感網的城市智能交通車輛定位技術，采用TDOA技術和最小二乘法對行駛車輛進行初始定位，再利用改進的粒子濾波算法提高定位精度得到最終位置。實驗證明，該方法可有效的提高定位精度且投入成本低。

關鍵詞：無線傳感網 城市智能交通 車輛定位

中圖分類號：U495；TP212.9；TN929.5 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）09-0073-01

隨著科技技術和工業技術的發展，汽車保有量迅速增長，城市交通壓力日益加大。城市智能交通系統（ITS）中的車輛定位與身份識別倍受關注，運動中的車輛定位為ITS中的關鍵問題。無線傳感網（WSN）是由傳感器、數據處理和通信單元組合節點以自組網的形式構成的網絡，是一種不依賴中心節點的全分布系統。

針對基于WSN的ITS系統，本文中提出通過TDOA技術獲得車輛原始位置信息，利用最小二乘法處理數據。初次定位獲得車輛位置粗略信息，再利用改進的粒子濾波算法進行再次定位。實驗證明，本文提出的方法成本較低，獲得車位車輛位置信息精度較高。

1 智能交通系統模型

在交通環境中設置大量傳感器節點，對道路中的車輛進行實時監控，所獲得的信息上傳到控制中心。基于無線傳感網的城市智能交通車輛定位系統如圖1所示，該系統由控制中心、通信傳感器節點和車載傳感器組成。道路上行駛通過自帶車載傳感器以固定頻率廣播信號，請求路側通信傳感器節點發送坐標信息，當接收到返回的坐標信息和RSSI值后，估算粗略坐標，然后再利用改進的粒子濾波算法計算出準確坐標值，并將坐標值發送到控制中心，中心根據獲得的信息進行調度和決策。

2 行駛車輛粗略位置測量

不同的路側通信傳感器得到行駛車輛的廣播信號存在時間差，通過路側通信傳感器的坐標與該時間差，采用TDOA定位技術得到車輛位置信息。根據時間差和電磁波傳播速度可得到距離差，將該距離差代入式（1），可計算出行駛車輛的粗略位置信息。

基于信號強度指示RSSI和TDOA技術的方法，在獲得行駛車輛的初始坐標后，車輛自帶車載傳感器利用粒子濾波算法對車輛定位，由于經典粒子濾波算法樣本存在退化情況，為防止發生樣本退化，采用對樣本重新采樣，并改進設計概率密度函數等，從而對粒子濾波過程進行優化。

通過實驗證明，在圖1的環境下，將本文提出的改進粒子濾波算法與經典粒子濾波算法實驗對比，比較目標車輛x、y坐標的平均定位誤差，本文提出的改進的粒子濾波算法的定位精度優于經典算法。

4 結語

本文提出的基于無線傳感網的城市智能交通車輛定位技術，首先采用TDOA定位技術獲取行駛車輛的初始位置，再增加RSSI值權重計算，獲得車輛初次定位的粗略坐標；通過改進的粒子濾波算法對行駛車輛位置再次定位，完成以上步驟得到車輛準確的位置。實驗證明，本文所提出的方法有效的提高了城市智能交通車輛定位的精度，且硬件投入成本較低。

參考文獻

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