智能运输系统中定位技术

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1、智能运输系统中定位技术　　摘要：为了解决在城市交通流诱导系统中，能够实时、准确、可靠地提供移动站的位置信息。因此，本文较为系统的研究了智能运输系统中的定位技术的发展过程和原理。采用智能运输系统中的定位技术，着重研究了GPS/DR组合定位技术的原理。实践证明，GPS/DR组合定位技术能够针对城市路面状况不同情况给予准确定位。关键词：定位技术，组合定位，GPS，DR中途分类号：U49文献标识码：A文章编号：引言智能运输系统，即ITS（IntelligentTransport6Systems），是当前世界

2、上交通运输技术的前沿，它是在较完善的道路设施基础上将信息技术、计算机处理技术、数据通信技术、电子传感技术、全球定位技术、地理信息系统技术、计算机处理技术以及系统工程技术等有机地集成运用于整个地面交通管理体系，而建立起的一种在大范围内、全方位发挥作用的实时、准确、高效、智能的交通运输管理系统[1]。辆定位技术是智能交通系统的关键技术之一。作为智能交通系统的主要功能之一，车载诱导要实现自动跟踪车辆的当前位置并为出行者提供从当前位置到目的地的最优路径，只有做到时实准确的当前位置跟踪显示，才能实现真正意义上

3、的诱导。因此，准确定位是实现智能交通系统主要功能的前提条件[2]。正文1．车辆导航系统的概念起源于20世纪60年代，当时采用的是航位推算/地图匹配技术实现车辆的定位和导航。航位推算系统通常由里程表、角速度陀螺和微处理器等组成。由于这种航位推算系统容易产生误差积累，单纯的航位推算系统的误差较大，动态定位精度较低，实用性受到限制，这类系统被称为第一代车辆定位与导航系统。80年代末GPS定位技术的广泛应用，使得GPS技术很快应用到车辆的定位与导航系统之中。由于在任一时刻，地球上任一目标均能通过GPS定位系

4、统得知其三维坐标、三维速度和准确时间，只要在车辆上安装GPS接收机，便能实时获知车辆的位置、运行速度、和运行方向等信息。但是，车载GPS接收机的定位精度经常受到卫星信号状况和道路环境的影响。在一天内，不同时刻以及不同地区的卫星信号的状况差别很大，有时甚至不能接收到正常的GPS信号，另外，当车辆行驶在隧道内、高层建筑附近以及高大树木下时，也不能接收到卫星信号，从而无法定位。因此，尽管车载GPS定位导航系统的定位精度比最早的航位推算系统的精度提高了，但单纯GPS定位系统仍然存在着定位精度有时较低、可靠性

5、不高的问题。6从90年代开始，国外就开始了GPS组合导航技术在车载导航系统中的研究与应用。美国、日本、法国等国家先后推出了新一代的车载导航系统。这类系统被成为第二代车辆定位与导航系统。它们的共同特点是车辆的定位精度比第一代系统的定位精度有很大提高，都是利用GPS组合导航技术来提高定位精度以及导航系统的可靠性。在城市交通流诱导系统中，实时、准确、连续、可靠地提供移动站的位置信息是非常重要的。但不论是在城市还是在郊区，GPS卫星信号都会受到高楼和隧道的遮挡。因此，仅用GPS来实现连续不间断的定位是不可能

6、的。而车辆航位推算导航系统（DR）是一种自主式的车辆导航系统，它利用陀螺及里程仪的传感信息来记录和推算当前的导航位置，它具有短时间内精度高，但导航误差随时间积累的特点。因此，将GPS和DR组合来构成车辆定位系统，可以很好的解决车辆短时间内会丢失GPS卫星信号的问题，从而实现连续地对车辆进行定位[3]。GPS/DR组合定位系统由GPS定位系统、航位推算系统（DR）和信息处理系统三部分构成，系统原理框图如图1：图1GPS/DR组合定位系统Fig.1theGPS/DRintegratedpositioni

7、ngsystem6信息处理系统接收来自GPS定位系统和航位推算系统（DR）两种定位数据，根据组合定位系统的数学模型进行两种定位结果的数据融合。当车辆行驶时，由于林荫、路边隧道及路边高层建筑因素造成GPS信号丢失，GPS定位系统无法正常工作时，能够利用DR系统自主定位结果得以维持正常导航。此外当GPS系统由于可见卫星少于4颗而定位精度较低时，还可以利用DR系统在一定距离内的较高精度改善GPS的定位精度。DR系统推算结果误差会随时间积累，可定时对其进行标定和校正。在组合导航系统中采用多传感器信息融合技术

8、可以扩展整个系统的时间和空间覆盖率，增加系统的信息利用率，提高融合数据的置信度和精度，增强系统的容错性和可靠性。实现GPS/DR组合导航的核心问题是数据融合方案的设计，即采用何种方法来融合两种定位系统的信息以获得最优的组合定位结果。在车辆导航定位中有两种常用的组合方案：切换式组合和Kalman滤波。对车载GPS/DR组合导航系统，最简单易行的融合方法是切换式组合导航，即根据GPS数据的有效性来使系统的定位输出在GPS数据和DR数据之间切换。但这种方法信息利用率低，定位