基于無線測距的車聯(lián)網(wǎng)盲區(qū)協(xié)同定位算法研究
發(fā)布時間:2021-03-29 08:30
車聯(lián)網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)中的佼佼者,正逐步走進人們的視野。車聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展有利于實現(xiàn)智能交通、減少道路擁堵及交通事故。而定位問題是實現(xiàn)智能交通的重要一環(huán)。當前,世界各國普遍采用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)來進行車輛定位。而在GNSS信號不可用的地區(qū),基于無線測距的車路協(xié)同定位是實現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)定位的有效方法之一。本文對于車聯(lián)網(wǎng)盲區(qū)定位方法進行了一些有益的探索,研究了三種適用于不同情形的車聯(lián)網(wǎng)盲區(qū)協(xié)同定位方法。首先,針對車載慣導定位誤差隨時間增大的問題,提出了基于路側(cè)單元與無線測距的車聯(lián)網(wǎng)相對定位方法。建立了車路協(xié)同定位數(shù)學模型,并利用非線性加權(quán)最小二乘算法對其進行解算。在以高速公路環(huán)境為背景的仿真實驗中可以有效延緩慣導定位誤差的發(fā)散速度。其次,在沒有車載慣導時,設計了迭代擴展卡爾曼濾波算法,將系統(tǒng)的狀態(tài)考慮進來,有效地改善了車輛跟蹤的效果。再次,針對可能出現(xiàn)較大測距誤差的復雜區(qū)域,如建筑物較多的城市街區(qū),構(gòu)建了基于加權(quán)最小二乘支持向量回歸機的車聯(lián)網(wǎng)協(xié)同定位算法,該算法在測距誤差較大的二維和三維情形中都可以保持較好的定位效果。通過仿真分析,在干擾因素較小的簡單情形下,非線性加權(quán)最小二乘法與迭代擴展卡爾曼濾波法具有...
【文章來源】:南京理工大學江蘇省 211工程院校
【文章頁數(shù)】:75 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
三邊測量法基本原理示意圖
2車聯(lián)網(wǎng)節(jié)點定位技術碩士學位論文8距離可以建立如式(2.1)所示的方程,該方程是在計算距離與測量距離之間的關系的基礎上建立的。對方程進行解算就可以求出目標節(jié)點的坐標。圖2.1三邊測量法基本原理示意圖221112222222333()()()()()()dddddddddxxyydxxyydxxyyd(2.1)1131323232222221313312222221323322()2()2()2()=ddddddxxxyyyxxyyxxyyddxxyydd(2.2)三邊測量法是無線網(wǎng)絡傳感器定位中最基本的算法,也是車聯(lián)網(wǎng)節(jié)點定位中最直接、最高效的測距方法[25]。(2)三角測量法三角測量的基本原理是將定位系統(tǒng)中的一些已知節(jié)點形成相互連接的三角形,根據(jù)未知節(jié)點到三角形的三個頂點的相對水平角度信息來進行定位[26]。如圖2.2所示,錨節(jié)點構(gòu)成的三角形為123AAA,D為未知節(jié)點,那么對于兩個錨節(jié)點1A、2A還有未知節(jié)點D,當12AA在三角形中時,就可以得到一個圓心為121212O(x,y)、半徑為12r的圓,利用未知節(jié)點的坐標與圓心、半徑以及相對水平角度的關系可以得到方程(2.3)。同樣地,2A和3A、3A和1A也可以確定對應的圓心與半徑。最后,對方程組進行解算就可以利用三角測量法求出未知節(jié)點的坐標。圖2.2三角測量法原理圖
碩士學位論文基于無線測距的車聯(lián)網(wǎng)盲區(qū)協(xié)同定位算法研究922121121122212212212222121212()()()()()()2(1cos)xxyyrxxyyrxxyyr(2.3)三角測量法也是目前常見的車聯(lián)網(wǎng)節(jié)點定位方法之一。不過因為三角測量法定位過程中用到了三邊測量法,所以會造成誤差的累積。因此,在相同條件下,三角測量法的定位誤差會比三邊測量法要大。(3)極大似然估計法極大似然估計法的基本原理是通過n個信標節(jié)點到未知節(jié)點的距離和信標節(jié)點坐標之間形成的數(shù)學關系進行定位的[27]。如圖2.3所示:圖2.3極大似然估計法原理圖假設11(x,y)、22(x,y)、33(x,y)、、(,)nnxy代表了n個信標節(jié)點的坐標。下一步需要知道每個信標節(jié)點到未知節(jié)點D的測量距離,根據(jù)測量距離與計算距離的關系可以成立節(jié)點定位線性方程組Axb,其中:11112()2()=2()2()nnnnnnxxyyAxxyy(2.4)222222111222222111nnnnnnnnnxxyyddbxxyydd(2.5)ddxxy(2.6)極大似然估計法的核心思想就是使節(jié)點定位誤差的標準均方差達到最小,那么依此我們可以根據(jù)式(2.7)解算出待求節(jié)點D的坐標。1()xATAATb(2.7)2.2車聯(lián)網(wǎng)節(jié)點定位技術分類目前,現(xiàn)有的條件對于車聯(lián)網(wǎng)節(jié)點定位的實現(xiàn)存在諸多限制,如節(jié)點的功耗、體積、節(jié)點計算能力以及電源容量等。同時,所部署的區(qū)域也有一定的復雜性。因此,迄今為
【參考文獻】:
期刊論文
[1]無線傳感器網(wǎng)絡分布式迭代定位誤差控制算法[J]. 汪晗,成昂軒,王坤,宋樹偉. 電子與信息學報. 2018(01)
[2]基于ToA技術與擴展卡爾曼濾波的室內(nèi)無線定位算法設計[J]. 劉明佳,駱曦,劉志新. 艦船電子工程. 2017(11)
[3]人工蜂群優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡的無線傳感器節(jié)點定位算法[J]. 周子昂,徐坤,程全,劉玉春. 南京理工大學學報. 2017(04)
[4]車聯(lián)網(wǎng)基站定位糾偏算法研究[J]. 王明儒,阮詳兵. 電信工程技術與標準化. 2017(05)
[5]基于KDDA和SFLA-LSSVR算法的WLAN室內(nèi)定位算法[J]. 張勇,李飛騰,王昱潔. 計算機研究與發(fā)展. 2017(05)
[6]能量分簇傳感器網(wǎng)絡距離誤差校正MDS-MAP定位算法[J]. 田洪亮,錢志鴻,王義君,梁瀟. 電子與信息學報. 2017(07)
[7]傳感網(wǎng)中目標的移動式定位跟蹤研究綜述[J]. 彭臻,王田,王文華,王國軍,賴永炫. 中南大學學報(自然科學版). 2017(03)
[8]基于遺傳算法的加權(quán)最小二乘支持向量機GPS高程擬合法[J]. 李明飛,郇敏,秦川. 全球定位系統(tǒng). 2016(06)
[9]聯(lián)合TDOA改進算法和卡爾曼濾波的UWB室內(nèi)定位研究[J]. 張桀,沈重. 現(xiàn)代電子技術. 2016(13)
[10]結(jié)合極大似然距離估計的MDS-MAP節(jié)點定位算法[J]. 李津蓉,王萬良,介婧,姚信威. 傳感技術學報. 2016(04)
碩士論文
[1]基于最小二乘和支持向量機的WSN節(jié)點定位方法研究[D]. 肖勇.江西理工大學 2011
本文編號:3107261
【文章來源】:南京理工大學江蘇省 211工程院校
【文章頁數(shù)】:75 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
三邊測量法基本原理示意圖
2車聯(lián)網(wǎng)節(jié)點定位技術碩士學位論文8距離可以建立如式(2.1)所示的方程,該方程是在計算距離與測量距離之間的關系的基礎上建立的。對方程進行解算就可以求出目標節(jié)點的坐標。圖2.1三邊測量法基本原理示意圖221112222222333()()()()()()dddddddddxxyydxxyydxxyyd(2.1)1131323232222221313312222221323322()2()2()2()=ddddddxxxyyyxxyyxxyyddxxyydd(2.2)三邊測量法是無線網(wǎng)絡傳感器定位中最基本的算法,也是車聯(lián)網(wǎng)節(jié)點定位中最直接、最高效的測距方法[25]。(2)三角測量法三角測量的基本原理是將定位系統(tǒng)中的一些已知節(jié)點形成相互連接的三角形,根據(jù)未知節(jié)點到三角形的三個頂點的相對水平角度信息來進行定位[26]。如圖2.2所示,錨節(jié)點構(gòu)成的三角形為123AAA,D為未知節(jié)點,那么對于兩個錨節(jié)點1A、2A還有未知節(jié)點D,當12AA在三角形中時,就可以得到一個圓心為121212O(x,y)、半徑為12r的圓,利用未知節(jié)點的坐標與圓心、半徑以及相對水平角度的關系可以得到方程(2.3)。同樣地,2A和3A、3A和1A也可以確定對應的圓心與半徑。最后,對方程組進行解算就可以利用三角測量法求出未知節(jié)點的坐標。圖2.2三角測量法原理圖
碩士學位論文基于無線測距的車聯(lián)網(wǎng)盲區(qū)協(xié)同定位算法研究922121121122212212212222121212()()()()()()2(1cos)xxyyrxxyyrxxyyr(2.3)三角測量法也是目前常見的車聯(lián)網(wǎng)節(jié)點定位方法之一。不過因為三角測量法定位過程中用到了三邊測量法,所以會造成誤差的累積。因此,在相同條件下,三角測量法的定位誤差會比三邊測量法要大。(3)極大似然估計法極大似然估計法的基本原理是通過n個信標節(jié)點到未知節(jié)點的距離和信標節(jié)點坐標之間形成的數(shù)學關系進行定位的[27]。如圖2.3所示:圖2.3極大似然估計法原理圖假設11(x,y)、22(x,y)、33(x,y)、、(,)nnxy代表了n個信標節(jié)點的坐標。下一步需要知道每個信標節(jié)點到未知節(jié)點D的測量距離,根據(jù)測量距離與計算距離的關系可以成立節(jié)點定位線性方程組Axb,其中:11112()2()=2()2()nnnnnnxxyyAxxyy(2.4)222222111222222111nnnnnnnnnxxyyddbxxyydd(2.5)ddxxy(2.6)極大似然估計法的核心思想就是使節(jié)點定位誤差的標準均方差達到最小,那么依此我們可以根據(jù)式(2.7)解算出待求節(jié)點D的坐標。1()xATAATb(2.7)2.2車聯(lián)網(wǎng)節(jié)點定位技術分類目前,現(xiàn)有的條件對于車聯(lián)網(wǎng)節(jié)點定位的實現(xiàn)存在諸多限制,如節(jié)點的功耗、體積、節(jié)點計算能力以及電源容量等。同時,所部署的區(qū)域也有一定的復雜性。因此,迄今為
【參考文獻】:
期刊論文
[1]無線傳感器網(wǎng)絡分布式迭代定位誤差控制算法[J]. 汪晗,成昂軒,王坤,宋樹偉. 電子與信息學報. 2018(01)
[2]基于ToA技術與擴展卡爾曼濾波的室內(nèi)無線定位算法設計[J]. 劉明佳,駱曦,劉志新. 艦船電子工程. 2017(11)
[3]人工蜂群優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡的無線傳感器節(jié)點定位算法[J]. 周子昂,徐坤,程全,劉玉春. 南京理工大學學報. 2017(04)
[4]車聯(lián)網(wǎng)基站定位糾偏算法研究[J]. 王明儒,阮詳兵. 電信工程技術與標準化. 2017(05)
[5]基于KDDA和SFLA-LSSVR算法的WLAN室內(nèi)定位算法[J]. 張勇,李飛騰,王昱潔. 計算機研究與發(fā)展. 2017(05)
[6]能量分簇傳感器網(wǎng)絡距離誤差校正MDS-MAP定位算法[J]. 田洪亮,錢志鴻,王義君,梁瀟. 電子與信息學報. 2017(07)
[7]傳感網(wǎng)中目標的移動式定位跟蹤研究綜述[J]. 彭臻,王田,王文華,王國軍,賴永炫. 中南大學學報(自然科學版). 2017(03)
[8]基于遺傳算法的加權(quán)最小二乘支持向量機GPS高程擬合法[J]. 李明飛,郇敏,秦川. 全球定位系統(tǒng). 2016(06)
[9]聯(lián)合TDOA改進算法和卡爾曼濾波的UWB室內(nèi)定位研究[J]. 張桀,沈重. 現(xiàn)代電子技術. 2016(13)
[10]結(jié)合極大似然距離估計的MDS-MAP節(jié)點定位算法[J]. 李津蓉,王萬良,介婧,姚信威. 傳感技術學報. 2016(04)
碩士論文
[1]基于最小二乘和支持向量機的WSN節(jié)點定位方法研究[D]. 肖勇.江西理工大學 2011
本文編號:3107261
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