论文研究-一种基于RFID与OBD的车道定位系统的设计与实现 .pdf

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一种基于RFID与OBD的车道定位系统的设计与实现,惠飞,武晓洁,针对车道定位对智能交通发展的应用需求,利用RFID技术和车载OBD的有机结合,设计并实现了一种车道级的车辆主动定位系统。使用RFID信�
山国武花论文在丝 图车辆二维平面烨标系 如图所示坐标系,车辆当前速度为,车辆行驶方向与横轴夹角为ε,通过对车辆 轴和轴方向的速度分解,分别得出橫向和纵向的速度分量,对这两个标量进行积分得 到横向和纵向的位置偏移量。设车辆读取到射频标签得到的位置坐标为 ),则车 辆在道路坐标系的位置(,)可由公式()待出 其中,( )为车辆起始点重置坐标,即小车行驶到可通信的范围内时候, 读取该位置射频标签的信息,根据信息通过服务器获得当前车辆的位置和 乍道信息,从而重置根据导航测得的位置,得到下一时刻车辆的初始导航坐标 2.2RFID模块 是一种非接触式自动识别的无线技术,它有阅读器和射频标签组成 系统 的具体工作流程如下 )阅读器通过发射天线发送一定频率的射频信号,当标签进入发射天线的工作区域时 会产生感应电流,从而获得能量而被激活 )射频标签将自身的编码信息()通过其内置的天线发送出去 系统的接收天线接收到从标签发送回来的载波信号,经天线调节器传送到阅读 器,阅读器对接收到的信号进行解调解码后送往后台的计算机系统进行处理; )计算机系统通过运算判断该标签的合法性,针对不同的设定做出相应的处理和控制。 技术在本文中的应用主要用于惯导测距的原点校正,可有效地对时间累积引起系 统误差进行校正,从而弥补了惯导测距中无法长时间进行定位的问题,因此,当车辆通过 标签确定当前精确的位置后,可以作为导航的一个标杄,起到校正、提升系统精确度 的作用,其工作流程如图所示。 发送天线双工 发射 控制|读写命令 射频标签 天线 计算机系统 标签数据 阅读器 标签认别原理 2.3阅读器和射频标签的部署 本文设计的车道定位算法采用主动定位的思想,阅读器安装于行驶车辆上,标签 铺设在车道中间位置,当车辆经过射频标签和阅读器的可通信区域时,阅读器读取标签的 信息,其中每个标签信息对应包含标签所在的位置车道,这些信息系可以用来确 定乍锕经过射频标签时的位置和车道。如下图所示为射频标签在道路上的部署模型。 山国武技论文在丝 射频标签 安装RFID阅读 器的车辆 ( D (=n 图射频标签部署模型 射频信标是木文中进行车道缴定位的关键部分,而射频标签的部署将影响对车辆原点位 置的获取,最终影响到系统的准确定位。若部署间隔过大,车辆的速度进行时间积分没 有及时进行校正,造成误差累积,引起较大的偏差:若部署间隔过小,则会造成佁标部署过 密,造成资源的浪费。在本系统中,考虑阅读器正朝下与射频标签处于平行状态的情况,可 通过对阅读器安装高度和通信有效区域的关系确保阅读器在同一时刻最多读取一张射频标 签,确定部署的最小间隔 最人部署间隔则需要根据不同环境下速度的积分最小值误 差来确定。如图所示为阅读器和射频标签识别模型。 RFID阅读器 、RFD阅读器R D D 标签A 标签B 标签C 图 阅匡器与标签识别区域图 假设阅读器从标签识别区域出来后立刻进入标签的识别区域,阅读器从进入 能读区域经过离廾能读区域,保证阅读器同一时刻仅能读取一个标签,此时和的问 距为部署的最小间距,图中为阅读器的安装扃度,a和B分别表示阅读器和射频标签的 信号辐射角度,为两个相邻标签的间距,其中阅读器安装高度要小于射频 标签有效通信距离,保证能够读取射频标签。由以上可计算得到两相邻标签的最小 间距 ,如公式()所 阝/a>B 2.4系统工作流程 系统以安卓定位终端为控制核心,结合使用基于的惯导测距和技术获得车 辆实时准确的位置和车道信息,整个定位过稈由安卓定位终端进行控制,服务器来处理数据, 终端提供用户交互的接口,实现对整个系统的功能协调。 图所示为系统的工作流程图。首先根据读取当前所在位置的射频标签信 息,由处理终端获取并上传全服务器,有服务尜通过指纹匹配方法得到车辆实际的车道坐标 信息 接收定位终端请求,发送车辆当前的姿态信息,由终端上传至服务器进行快速 山国武花论文在丝 计算,定位终端获得实时车辆位置信息后通过用户界面进行交互,如提醒或报警等。当行驶 到下一个射频标签位置时候,重置玍辆坐标系原点,依次循环下去,从而实现车辆定位的校 准,提高了定位的准确度。 系统初始化 定位终端采集 定作所信息 RFID读取 通过0BD获取车 标签UD信息 辆姿态信息 定位终端信息 上传服务器 服务器以以标签位置为原点建 坐标系,进行积分定位 终端调用用户交互 实时位置显示 图定位系统T作流程图 试验与分析 为验证木文所设计系统的效果,在试验场地中选取一段标准双向道路,搭建系统试验平 台。在试验道路中以米等间隔布设射频标签于车道中间位置,将阅读器天线面垂直 固定于小车尾部,使得阅读器与标签止面进行无线传输;将模块与接∏连接, 终端控制获取车辆姿态信息。其中 模块选用 超高频无源读写器,射频标签 选用无源远距离 协议白卡,选用芯片模块 ,定位终端基于 平台开发。 如图的测试效果()和()所示,小车在试验道路上沿着铺设的道路以 速度行驶,在定位终端中,用户交互界面实时跟随显示小车所在位置和车道信息 鲁29常,上921 回·0Bs健李A圈上931 RfidLocationMa 基于RFD与D的车道定位系统 基于RFD与OBD的车道定位系统 经度108964492 经度108964498 纬度34.239291 纬度34.23904 车道路口第一车道 车道第二车道 开始定位 结来定位 开始定位 结束定位 t a"③ 测试效果(a) 测试效果(b) 图试验测试效果 山国武花论文在丝 从以上试验可以看出,系统可在铺设特定射频标签的道路上稳定运行,实现实吋车辆位 置估计,提供包括乍辆所在经纬度和车道信息。但通过精确测量,与实际位置仍然存在微小 偏差,这是由于射频标签在标定位置坐标时,与实际位置存在不可消除的偏差,误差的累积 导致系统定位偏差,这种误差可以通过使用高精度的来标定射频标签,从而进一步减 少定位的误差。 结论 本文给出了种基于和的车道定位系统,较为系统的实现了·种车道级的 定位系统。通过试验,系统能够满足车辆在道上的准确定位,具有较髙的准确性;此外, 通过对车身姿态信息的采集,在保证信息准确实时的前提下减小了系统的复杂度,具 有较高实用性。 参考文献 王红力,张光明定位技术与误差屮国科技信息 贾继超,吴训忠,夏家和一种车辆航位推算改进方法中国惯性技术学报 李娟,高山车辆定位的地图匹配算法研究交通运输硏究 王建海,方茂东汽泊车车载诊断系统()基本原理及其应用汽车工程 张博,倪东生基于射频识别技术的车辆网在治理城市交通堵塞中的应用物流技术

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