高精度车载定位终端系统的设计.docx

高精度车载定位终端系统的设计（武汉理工大学学报）2014年第十一期系统相关技术定位原理本文所提出的定位终端系统应用于实时连续修正信号的路边设施和接收修正信号的车载用户端之间通信场景下，其定位原理是考虑北斗地基加强系统由若干个采用网络技术的虚拟参考站网络，网络构成，每个网络中的主控站将生成的修正信息通过有线方式如光纤网传送至该网络覆盖范围内的路边设施如交通灯、电子站牌等，路边设施对修正信息重新编码，以方式向用户实时连续，车载用户端通过本文提出的基于标准高精度车载定位终端接收数据包，并进行解码，进而完成实时高精度定位技术技术，是网络技术的一种，通过在一定区域均匀布设多个个或个以上永久性连续运行参考站，对该地区构成网状覆盖，在网络范围内完成修正信息的生成、传输，进而在用户端实现各项误差的消除获得高精度实时定位精度测试结果表明，从用户选择网络并发出请求信息到控制中心发回改正数据，用户利用改正数据得到测量点位置的固定解，消耗的时间在左右可见，这种定位方式占用已有的频带资源进行信息传递，且远远无法知足运行车辆的实时高精度定位需求协议栈协议是专为车载无线通信网络所设计，可知足车载通信高移动性和高实时性的需求，同时基于的应用更容易部署且成本更低，更符合商业形式需求协议标准包括标准和协议族其中定义了物理层和媒体访问控制层层，层采用加强型分布式信道接入机制，物理层采用正交频分复用技术；协议族主要为车辆环境下的和无线接入制定，在标准的基础上规定相应的高层协议，制订了车载无线通信技术的指标和相关参数，描绘了高速行车时短距离无线通信的运行机制基于标准的高精度车载定位终端系统设计本终端系统通过模块接收路边设施以方式实时连续的修正信号，通过模块接收来自卫星的定位信号，并将这些信息送入微处理器处理，获得车辆的高精度位置信息，实时、准确地完成各种定位服务功能，为交通车辆安全性提供保障。硬件构造终端系统的硬件系统基于开发板，采用架构的处理器，主频，内存终端系统主要包括模块、模块、处理器模块、显示模块和接口模块个部分，其构造见图模块工作于的频率范围内，支持协议，传输速率到达，包含主控模块及射频模块；采用公司的和模块，主要完成修正信号的获取模块选取司南板卡主要完成定位信号与同步时间的提取，对信号进行解调和滤波处理，解算出卫星的导航报文，获得车辆导航定位的位置、方向等数据并与模块获取的修正信号融合，消除定位综合误差处理器模块采用架构的处理器，它的串口分别同模块、模块相连，外围电路有电源及，能有效地完成相连器件之间数据的传输和控制，保证系统能正常而稳定地工作显示模块通过接口外接显示屏，将接收到的修正信息与本车辆采集的信息融合处理，处理后的精准位置信息反应到显示接口模块通过开发板提供的接口实现各模块连接，完成模块间信息的传输软件构造软件设计主要包括系统初始化、数据采集及处理、通信处理及其他功能等功能模块，包括一个无限循环的主程序和若干功能模块子程序正常情况下主程序一直接收卫星数据和修正数据并将其处理后应用，然后通过车载网络上传或播发，上传或播发的精准位置信息为车车主动安全等应用提供保障开发板采用嵌入式系统操作系统移植基于处理器的内核，完成进程管理、内存管理、文件系统、设备控制、网络实现，应用层程序通过调用标准接口对设备进行操作系统整体软件工作流程见图系统测试测试环境及测试参数配置实际测试中采用司南作为基站，安装在标定的基准点，完成相关信号的接收、存储和转发开发套系统原型机，终端安顿在基准点位置，并通过串口与基站相连，通过接口与笔记本电脑相连终端安顿在车辆上，通过接口与车辆相连，通过接口与笔记本电脑相连，天线采用吸附式天线，部署于车顶整个系统测试经过分步完成：通信性能，终端与终端之间在不同调制方式、不同速度、不同通信距离等条件下的通信速率及丢包率；静态定位精度，分别用，和终端测量标定基准点位置并比拟其各自误差；跑车轨迹，在基站附近直径约一公里范围的路段内采用轨迹作为参考根据评估终端设备的动态定位精度测试参数配置见表通信性能测试终端与终端组成的通信系统的通信性能，包括不同调制方式、不同速度、不同通信距离等条件下系统的通信速率及丢包率，测试结果见图由图可知，调制形式下系统的通信速率最低，在车辆静态时为，而在车辆运动状态下仅；调制方式下系统的通信速率最高，在静态和动态条件下分别到达和由图可知，车辆静止和运动状态下调制形式下的通信效果最佳；传输速率越高丢包越严重；车站间距越大，丢包现象越明显因而，进行终端系统定位精度测试时差分信号传输选用调制形式测试结果分析静态定位精度本文采用圆概率误差，方法评估所设计终端的静态定位精度进行数据采样获得的零基线条件下的定位水平误差结果见表、图由表和图可知，以圆概率误差方法计算，定位精度最高，为毫米级，能够作为其他卫星导航设备定位精度评定的参考基准相对来讲，伪距差分方法定位精度较低，但采用方法接收伪距差分信号时的定位精度与终端采用方式接收伪距差分信号时的定位精度相差无几，都能较好的实现高精度定位跑车轨迹以轨迹为参考基准，测量得到的跑车轨迹及误差结果见表、图图中，终端与的轨迹之间有一个基本固定的偏差，与终端两者行进轨迹几乎一致；图中和终端相对于的误差曲线除距离基站较远距离的少数轨迹点略有偏差外，其余几乎一样可知，方式完全能够实现方式的定位效果，且在车载网络布设完全的情况下，共用车载网实现车辆精准定位而完全不占用现有紧张的移动频带资源结束语本文所提出的基于标准的高精度车载定位终端系统以车载网和地基加强系统为基础实现高精度定位，在通信技术上利用车载网传递修正信息，既能够充分利用车载网和地基加强系统技术及其基础设施，无需重复建设通讯基站和网络，又不占用有限的移动频带资源在实际车载环境中的测试验证结果表明，该系统终端具备施行周期短、覆盖范围广、通讯误码率低、高效、可靠的实时定位等特点，具有较大的实用价值和非常广阔的市场应用前景