基于BDS/UWB的协同车辆定位方法
发布时间：2021-08-03 19:02
针对当前协同车辆定位精度低以及城市复杂环境下协同车辆定位精度不可靠等问题,该文提出一种在车车通信环境下利用BDS/UWB组合系统进行协同车辆定位的算法。该算法综合利用BDS在城市复杂环境下的定位优势、UWB具有可同时提供短程无线通信功能和高精度测距观测值特性,通过扩展卡尔曼滤波对BDS双差观测信息和UWB测距信息进行融合,从而实现高精度、高可靠性协同车辆定位。实验结果表明:BDS/UWB组合系统在较好观测环境下定位精度可达厘米级,在复杂环境下定位精度可达分米级;相比于BDS单系统,BDS/UWB组合系统在较好观测环境下定位精度提升并不明显,平均提升了1.49 cm,但在复杂环境下定位精度平均提升6.88 cm,定位可靠性较单BDS系统也有明显改善。
【文章来源】：测绘科学. 2020,45(06)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
BDS/UWB协同定位原理示意图
式中:(Xi,Yi,Zi)和(νX,νY,νZ)为上一历元的瞬时位置和速度;(Xi+1,Yi+1,Zi+1)为下一历元的瞬时位置;tage为两次历元的间隔时间。本文利用计算量较小的EKF滤波进行参数估计,其核心思想为:对非线性系统观测方程进行泰勒级数展开,并略去二阶及以上项,得到一个近似的线性化模型,然后利用线性卡尔曼滤波完成对目标的滤波估计[21]。
为了对本文所提方法的协同定位性能进行验证,在辽宁工程技术大学玉龙校区的内部道路中进行了实验测试,移动定位平台如图3所示。平台包括:Leica GS14 GNSS接收机、Time Domain P440 UWB模块、MP-POS510 GNSS/INS组合定位定姿系统。其中:GS14 GNSS接收机和P440 UWB模块用来提供BDS和UWB原始观测数据;P440 UWB模块理论测距值为410 m,通过实际测试,对100 m距离内的测距值进行了有效标定,能够达到厘米级定位精度;MP-POS510为本次实验提供车辆运动过程中的参考位置,其精度指标见表1。表1 MP-POS510精度指标Tab.1 Precision Indicators of MP-POS510 参数 精度值 定位精度/m 0.05(1σ) 航向精度/(°) 0.008(1σ) 姿态精度/(°) 0.005(1σ) IMU精度(陀螺零偏)/((°)·h-1) ≤0.5 陀螺零偏稳定性/((°)·h-1) ≤0.1
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光和视觉融合SLAM方法研究综述[J]. 马争光,赵永国,刘成业,刘广亮,朱琳. 计算机测量与控制. 2019(03)
[2]室内UWB/LiDAR组合定位算法[J]. 陈志键,徐爱功,隋心,郝雨时,郭哲. 导航定位学报. 2019(01)
[3]考虑定位信息不确定性的多车协同定位算法[J]. 鲁光泉,潘日佩. 交通信息与安全. 2018(05)
[4]基于V2X通信网络的车辆协同定位增强方法[J]. 段续庭,田大新,王云鹏. 汽车工程. 2018(08)
[5]一种GNSS/INS/LiDAR组合导航传感器安置关系快速标定方法[J]. 周阳林,李广云,王力,李帅鑫,龚培雯. 中国惯性技术学报. 2018(04)
[6]一种BDS超短基线解算实验分析[J]. 刘站科,张庆涛,李毓照,苏春艳,陈小英. 测绘科学. 2018(09)
[7]RTK/INS紧组合算法在卫星数不足情况下的性能分析[J]. 李团,章红平,牛小骥,张全. 武汉大学学报(信息科学版). 2018(03)
[8]超宽带双向到达时间测距的室内动态定位方法[J]. 王长强,徐爱功,隋心. 测绘科学. 2017(12)
[9]基于车辆位置感知的自动快速公交系统[J]. 曹立波,陈峥,秦勤,颜凌波. 中国公路学报. 2017(11)
[10]基于GNSS/DSRC融合的协同车辆定位方法[J]. 刘江,蔡伯根,王云鹏. 交通运输工程学报. 2014(04)
博士论文
[1]北斗/GNSS区域地基增强服务系统建立方法与实践[D]. 刘文建.武汉大学 2017
本文编号：3320162
【文章来源】：测绘科学. 2020,45(06)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
BDS/UWB协同定位原理示意图
式中:(Xi,Yi,Zi)和(νX,νY,νZ)为上一历元的瞬时位置和速度;(Xi+1,Yi+1,Zi+1)为下一历元的瞬时位置;tage为两次历元的间隔时间。本文利用计算量较小的EKF滤波进行参数估计,其核心思想为:对非线性系统观测方程进行泰勒级数展开,并略去二阶及以上项,得到一个近似的线性化模型,然后利用线性卡尔曼滤波完成对目标的滤波估计[21]。
为了对本文所提方法的协同定位性能进行验证,在辽宁工程技术大学玉龙校区的内部道路中进行了实验测试,移动定位平台如图3所示。平台包括:Leica GS14 GNSS接收机、Time Domain P440 UWB模块、MP-POS510 GNSS/INS组合定位定姿系统。其中:GS14 GNSS接收机和P440 UWB模块用来提供BDS和UWB原始观测数据;P440 UWB模块理论测距值为410 m,通过实际测试,对100 m距离内的测距值进行了有效标定,能够达到厘米级定位精度;MP-POS510为本次实验提供车辆运动过程中的参考位置,其精度指标见表1。表1 MP-POS510精度指标Tab.1 Precision Indicators of MP-POS510 参数 精度值 定位精度/m 0.05(1σ) 航向精度/(°) 0.008(1σ) 姿态精度/(°) 0.005(1σ) IMU精度(陀螺零偏)/((°)·h-1) ≤0.5 陀螺零偏稳定性/((°)·h-1) ≤0.1
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光和视觉融合SLAM方法研究综述[J]. 马争光,赵永国,刘成业,刘广亮,朱琳. 计算机测量与控制. 2019(03)
[2]室内UWB/LiDAR组合定位算法[J]. 陈志键,徐爱功,隋心,郝雨时,郭哲. 导航定位学报. 2019(01)
[3]考虑定位信息不确定性的多车协同定位算法[J]. 鲁光泉,潘日佩. 交通信息与安全. 2018(05)
[4]基于V2X通信网络的车辆协同定位增强方法[J]. 段续庭,田大新,王云鹏. 汽车工程. 2018(08)
[5]一种GNSS/INS/LiDAR组合导航传感器安置关系快速标定方法[J]. 周阳林,李广云,王力,李帅鑫,龚培雯. 中国惯性技术学报. 2018(04)
[6]一种BDS超短基线解算实验分析[J]. 刘站科,张庆涛,李毓照,苏春艳,陈小英. 测绘科学. 2018(09)
[7]RTK/INS紧组合算法在卫星数不足情况下的性能分析[J]. 李团,章红平,牛小骥,张全. 武汉大学学报(信息科学版). 2018(03)
[8]超宽带双向到达时间测距的室内动态定位方法[J]. 王长强,徐爱功,隋心. 测绘科学. 2017(12)
[9]基于车辆位置感知的自动快速公交系统[J]. 曹立波,陈峥,秦勤,颜凌波. 中国公路学报. 2017(11)
[10]基于GNSS/DSRC融合的协同车辆定位方法[J]. 刘江,蔡伯根,王云鹏. 交通运输工程学报. 2014(04)
博士论文
[1]北斗/GNSS区域地基增强服务系统建立方法与实践[D]. 刘文建.武汉大学 2017
本文编号：3320162
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiaotonggongchenglunwen/3320162.html
