基于BDS/UWB的協(xié)同車輛定位方法
發(fā)布時間：2021-08-03 19:02
針對當(dāng)前協(xié)同車輛定位精度低以及城市復(fù)雜環(huán)境下協(xié)同車輛定位精度不可靠等問題,該文提出一種在車車通信環(huán)境下利用BDS/UWB組合系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)同車輛定位的算法。該算法綜合利用BDS在城市復(fù)雜環(huán)境下的定位優(yōu)勢、UWB具有可同時提供短程無線通信功能和高精度測距觀測值特性,通過擴(kuò)展卡爾曼濾波對BDS雙差觀測信息和UWB測距信息進(jìn)行融合,從而實現(xiàn)高精度、高可靠性協(xié)同車輛定位。實驗結(jié)果表明:BDS/UWB組合系統(tǒng)在較好觀測環(huán)境下定位精度可達(dá)厘米級,在復(fù)雜環(huán)境下定位精度可達(dá)分米級;相比于BDS單系統(tǒng),BDS/UWB組合系統(tǒng)在較好觀測環(huán)境下定位精度提升并不明顯,平均提升了1.49 cm,但在復(fù)雜環(huán)境下定位精度平均提升6.88 cm,定位可靠性較單BDS系統(tǒng)也有明顯改善。
【文章來源】：測繪科學(xué). 2020,45(06)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：8 頁
【部分圖文】：
BDS/UWB協(xié)同定位原理示意圖
式中:(Xi,Yi,Zi)和(νX,νY,νZ)為上一歷元的瞬時位置和速度;(Xi+1,Yi+1,Zi+1)為下一歷元的瞬時位置;tage為兩次歷元的間隔時間。本文利用計算量較小的EKF濾波進(jìn)行參數(shù)估計,其核心思想為:對非線性系統(tǒng)觀測方程進(jìn)行泰勒級數(shù)展開,并略去二階及以上項,得到一個近似的線性化模型,然后利用線性卡爾曼濾波完成對目標(biāo)的濾波估計[21]。
為了對本文所提方法的協(xié)同定位性能進(jìn)行驗證,在遼寧工程技術(shù)大學(xué)玉龍校區(qū)的內(nèi)部道路中進(jìn)行了實驗測試,移動定位平臺如圖3所示。平臺包括:Leica GS14 GNSS接收機(jī)、Time Domain P440 UWB模塊、MP-POS510 GNSS/INS組合定位定姿系統(tǒng)。其中:GS14 GNSS接收機(jī)和P440 UWB模塊用來提供BDS和UWB原始觀測數(shù)據(jù);P440 UWB模塊理論測距值為410 m,通過實際測試,對100 m距離內(nèi)的測距值進(jìn)行了有效標(biāo)定,能夠達(dá)到厘米級定位精度;MP-POS510為本次實驗提供車輛運(yùn)動過程中的參考位置,其精度指標(biāo)見表1。表1 MP-POS510精度指標(biāo)Tab.1 Precision Indicators of MP-POS510 參數(shù) 精度值 定位精度/m 0.05(1σ) 航向精度/(°) 0.008(1σ) 姿態(tài)精度/(°) 0.005(1σ) IMU精度(陀螺零偏)/((°)·h-1) ≤0.5 陀螺零偏穩(wěn)定性/((°)·h-1) ≤0.1
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]激光和視覺融合SLAM方法研究綜述[J]. 馬爭光,趙永國,劉成業(yè),劉廣亮,朱琳. 計算機(jī)測量與控制. 2019(03)
[2]室內(nèi)UWB/LiDAR組合定位算法[J]. 陳志鍵,徐愛功,隋心,郝雨時,郭哲. 導(dǎo)航定位學(xué)報. 2019(01)
[3]考慮定位信息不確定性的多車協(xié)同定位算法[J]. 魯光泉,潘日佩. 交通信息與安全. 2018(05)
[4]基于V2X通信網(wǎng)絡(luò)的車輛協(xié)同定位增強(qiáng)方法[J]. 段續(xù)庭,田大新,王云鵬. 汽車工程. 2018(08)
[5]一種GNSS/INS/LiDAR組合導(dǎo)航傳感器安置關(guān)系快速標(biāo)定方法[J]. 周陽林,李廣云,王力,李帥鑫,龔培雯. 中國慣性技術(shù)學(xué)報. 2018(04)
[6]一種BDS超短基線解算實驗分析[J]. 劉站科,張慶濤,李毓照,蘇春艷,陳小英. 測繪科學(xué). 2018(09)
[7]RTK/INS緊組合算法在衛(wèi)星數(shù)不足情況下的性能分析[J]. 李團(tuán),章紅平,牛小驥,張全. 武漢大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版). 2018(03)
[8]超寬帶雙向到達(dá)時間測距的室內(nèi)動態(tài)定位方法[J]. 王長強(qiáng),徐愛功,隋心. 測繪科學(xué). 2017(12)
[9]基于車輛位置感知的自動快速公交系統(tǒng)[J]. 曹立波,陳崢,秦勤,顏凌波. 中國公路學(xué)報. 2017(11)
[10]基于GNSS/DSRC融合的協(xié)同車輛定位方法[J]. 劉江,蔡伯根,王云鵬. 交通運(yùn)輸工程學(xué)報. 2014(04)
博士論文
[1]北斗/GNSS區(qū)域地基增強(qiáng)服務(wù)系統(tǒng)建立方法與實踐[D]. 劉文建.武漢大學(xué) 2017
本文編號：3320162
【文章來源】：測繪科學(xué). 2020,45(06)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：8 頁
【部分圖文】：
BDS/UWB協(xié)同定位原理示意圖
式中:(Xi,Yi,Zi)和(νX,νY,νZ)為上一歷元的瞬時位置和速度;(Xi+1,Yi+1,Zi+1)為下一歷元的瞬時位置;tage為兩次歷元的間隔時間。本文利用計算量較小的EKF濾波進(jìn)行參數(shù)估計,其核心思想為:對非線性系統(tǒng)觀測方程進(jìn)行泰勒級數(shù)展開,并略去二階及以上項,得到一個近似的線性化模型,然后利用線性卡爾曼濾波完成對目標(biāo)的濾波估計[21]。
為了對本文所提方法的協(xié)同定位性能進(jìn)行驗證,在遼寧工程技術(shù)大學(xué)玉龍校區(qū)的內(nèi)部道路中進(jìn)行了實驗測試,移動定位平臺如圖3所示。平臺包括:Leica GS14 GNSS接收機(jī)、Time Domain P440 UWB模塊、MP-POS510 GNSS/INS組合定位定姿系統(tǒng)。其中:GS14 GNSS接收機(jī)和P440 UWB模塊用來提供BDS和UWB原始觀測數(shù)據(jù);P440 UWB模塊理論測距值為410 m,通過實際測試,對100 m距離內(nèi)的測距值進(jìn)行了有效標(biāo)定,能夠達(dá)到厘米級定位精度;MP-POS510為本次實驗提供車輛運(yùn)動過程中的參考位置,其精度指標(biāo)見表1。表1 MP-POS510精度指標(biāo)Tab.1 Precision Indicators of MP-POS510 參數(shù) 精度值 定位精度/m 0.05(1σ) 航向精度/(°) 0.008(1σ) 姿態(tài)精度/(°) 0.005(1σ) IMU精度(陀螺零偏)/((°)·h-1) ≤0.5 陀螺零偏穩(wěn)定性/((°)·h-1) ≤0.1
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]激光和視覺融合SLAM方法研究綜述[J]. 馬爭光,趙永國,劉成業(yè),劉廣亮,朱琳. 計算機(jī)測量與控制. 2019(03)
[2]室內(nèi)UWB/LiDAR組合定位算法[J]. 陳志鍵,徐愛功,隋心,郝雨時,郭哲. 導(dǎo)航定位學(xué)報. 2019(01)
[3]考慮定位信息不確定性的多車協(xié)同定位算法[J]. 魯光泉,潘日佩. 交通信息與安全. 2018(05)
[4]基于V2X通信網(wǎng)絡(luò)的車輛協(xié)同定位增強(qiáng)方法[J]. 段續(xù)庭,田大新,王云鵬. 汽車工程. 2018(08)
[5]一種GNSS/INS/LiDAR組合導(dǎo)航傳感器安置關(guān)系快速標(biāo)定方法[J]. 周陽林,李廣云,王力,李帥鑫,龔培雯. 中國慣性技術(shù)學(xué)報. 2018(04)
[6]一種BDS超短基線解算實驗分析[J]. 劉站科,張慶濤,李毓照,蘇春艷,陳小英. 測繪科學(xué). 2018(09)
[7]RTK/INS緊組合算法在衛(wèi)星數(shù)不足情況下的性能分析[J]. 李團(tuán),章紅平,牛小驥,張全. 武漢大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版). 2018(03)
[8]超寬帶雙向到達(dá)時間測距的室內(nèi)動態(tài)定位方法[J]. 王長強(qiáng),徐愛功,隋心. 測繪科學(xué). 2017(12)
[9]基于車輛位置感知的自動快速公交系統(tǒng)[J]. 曹立波,陳崢,秦勤,顏凌波. 中國公路學(xué)報. 2017(11)
[10]基于GNSS/DSRC融合的協(xié)同車輛定位方法[J]. 劉江,蔡伯根,王云鵬. 交通運(yùn)輸工程學(xué)報. 2014(04)
博士論文
[1]北斗/GNSS區(qū)域地基增強(qiáng)服務(wù)系統(tǒng)建立方法與實踐[D]. 劉文建.武漢大學(xué) 2017
本文編號：3320162
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