摘 要： 當前無線定位系統(tǒng)被應用于交通車輛通行等方面，例如車?車通信，無線定位系統(tǒng)，根據(jù)車?車通信需求，制定通信方式，利用測距技術進行定位距離計算，并進行移動節(jié)點的定位。在車?車通信中使用無線定位系統(tǒng)，可以保證車輛正常行駛下的安全，以及定位需求。為了更好地對車?車通信中無線定位系統(tǒng)的應用性能和優(yōu)勢等進行分析，該文針對無線定位系統(tǒng)在車?車通信中的應用及設計等相關的內容進行分析研究。

關鍵詞： 無線定位系統(tǒng)； 車?車通信； 系統(tǒng)設計； 測距技術

中圖分類號： TN911?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2016）12?0045?03

Abstract： The current wireless positioning system is applied to vehicle traffic， such as car to car communication and wireless positioning system. According to the demand of car to car communication， the communication mode is decided， and the range?finding technology is used to calculate the positioning distance and locate the mobile node. The using of wireless positioning system in car to car communication can ensure the vehicle safety under normal running and meet the positioning requirement. In order to better analyze the application performance and advantages of wireless positioning system in car to car communication， the design， application and other related contents of wireless positioning system in car to car communication are researched.

Keywords： wireless positioning system； car to car communication； system design； range?finding technology

隨著社會的發(fā)展，科學技術在工作和生活中的各個地方都得到了應用，在交通系統(tǒng)中，無線定位系統(tǒng)被廣泛的應用，有效地提高了車輛交通運行中的安全性。從當前的車輛行駛安全性進行分析，道路的擁堵、結冰、整修等工作，對車輛的行駛速度和行駛線路有一定的影響，為了保證車輛行駛的安全性和有效性，可以根據(jù)道路的情況進行行車線路的調整，需要使用無線定位系統(tǒng)，準確地調整車輛的行駛線路等。

1 車輛無線通信方式的選擇

從當前我國的道路交通運行現(xiàn)狀進行分析，道路交通事故頻繁發(fā)生，道路交通安全形勢不容樂觀，在車輛行駛的過程中，使用車?車通信技術，可以將車輛的行駛安全性和道路交通安全與效率提升[1]。但是當前我國的車?車通信技術的發(fā)展還處于初級階段，采用的GPS定位技術，雖然有一定的使用優(yōu)勢，卻也存在一些劣勢，例如在室內或者是密集的城區(qū)則無法正常的工作，其定位的精度也非常低，所以在車輛通信中，GPS定位技術不是最好的選擇[2]。

當前我國的車?車通信技術并沒有形成專一的通信設計，所以需要從無線通信方式中，選擇合適的通信方式，作為車?車通信的無線通信功能。常見的通信技術性能如表1所示。從表1中的內容可以清楚的知道，在車?車通信技術中，無線通信技術的選擇，只能選擇開放的通信方式，所以WiFi、藍牙、紅外可供選擇，但是從使用范圍進行分析藍牙和紅外技術，只能在室內終端短距離無線連接，無法滿足長距離的傳輸需求。而WiFi與ZigBee技術比較，其嵌入集成度較低，且有較大的開發(fā)難度，所以在車?車通信技術中，選擇ZigBee技術[3]。

ZigBee技術是無線傳感器網(wǎng)絡，其具有成本低、容量大等特點和優(yōu)勢，非常適用于車?車通信技術，所以以ZigBee技術為主，進行車?車通信技術中無線定位系統(tǒng)的設計。

表1 常見通信技術性能比較

2 無線定位系統(tǒng)在車?車通信中設計及應用

為了更好地對無線定位系統(tǒng)在車?車通信中的設計及應用進行分析研究，以ZigBee技術為主，進行無線定位系統(tǒng)的設計，采用無線定位系統(tǒng)主控芯片，其功能主要為ZigBee技術協(xié)議的實現(xiàn)、定位數(shù)據(jù)采集、定位數(shù)據(jù)處理、定位數(shù)據(jù)的傳輸、外圍芯片的控制等[4]。

使用無線傳感器網(wǎng)絡，對車輛的車?車通信進行無線定位設計，其會根據(jù)定位過程中，是否測量實際節(jié)點之間的距離，將定位算法分為基于測距技術的定位、無須測距技術的定位。測距技術定位，常用的測距技術有RSSI，TOA，AOA等，RSSI是基于信號強度的一種測距技術，其主要是根據(jù)節(jié)點接收信號的強度，使用信號傳播模型，將信號強度轉換為距離。在其信號傳輸?shù)倪^程中，會受到傳輸過程中各種因素的影響，造成信號減弱，為此信號的接收強度受到影響，而實際測定的距離，也會因為環(huán)境的不同而變化[5]。為此本文的車?車通信無線定位系統(tǒng)的設計，采用距離?損耗模型：

[p=p0-10nlg dd0+ξ] （1）

式中：p為接收的信號強度，單位為dB；d0為參考距離，單位為m；p0是距離為d0是接收到的信號的強度，單位為dB；d為兩點之間的距離，單位為m；ξ為信號傳輸過程中的遮蔽因子，其與信號的傳播距離無關；n是路徑損耗系數(shù)，也可以稱之為環(huán)境因素，一般情況下室外環(huán)境路徑損耗指數(shù)取值為1～2，在本次研究中n的取值為2。

根據(jù)無線模塊的不同，RSSI與信號接收質量之間的關系成線性關系，如下：

[LQI=-（C1?n?lgd+C2）] （2）

式中：LQI為信號的接收質量；C1，C2是與環(huán)境相關的參數(shù)，其需要通過試驗進行標定。在距離?損耗模型中，需要對C1，C2進行標定，按照距離?損耗模型，采用一個移動節(jié)點、一個參考節(jié)點，通過調整移動節(jié)點的位置，得到對應的信號連接質量LQI值，形成坐標，完成對整個模型的標定[6]。測定的結果如圖1所示。

通過標定可以得出，標定之后的距離?損耗模型為：

[LQI=45ln d+190] （3）

完成無線定位系統(tǒng)在車?車通信中的設計之后，需要對其應用進行檢驗，設置該應用實踐的場所為10 m×10 m，如圖2所示。

圖2中的參考點為錨節(jié)點，移動點則是本次實驗場內部的移動，按照長度為1 m、寬度為1 m的間隔進行采樣。在本次試驗中，移動節(jié)點每移動一次，圖2中的4個參考節(jié)點都會產(chǎn)生一組數(shù)據(jù)（xij，yij，LQIij），其中i表示的是參考點的節(jié)數(shù)，取值分別為1，2，3，4；j是采集樣本的次數(shù)，取值分別為1，2，…，n；利用采集到的數(shù)據(jù)，對移動節(jié)點與參考節(jié)點之間的實際距離進行計算，并通過實際距離等參數(shù)，獲取的信號連接質量，以及本次試驗中，定位模型中第i個固定節(jié)點在第j次樣本數(shù)據(jù)時對應的實際的距離測量數(shù)值，就是實際的距離測量值。

利用上文中的公式，可以計算出本次研究中移動點與4個參考節(jié)點之間的距離，然后根據(jù)三邊測量法，確定移動點在實驗場區(qū)的位置[7]。本次試驗中采集到的數(shù)據(jù)樣本，以及計算出來的移動節(jié)點的距離，測量距離、實際距離、定位精度等如圖3所示。

從圖3中的信息可以得出，在外界環(huán)境的影響下，除了個別的特殊點外，無線定位系統(tǒng)測定的距離測量值在距離理論值附近進行波動，其可以對移動節(jié)點進行有效的定位。

且由圖中的信息可以知道，在距離較小時，其測定的精確度高于距離較大時的距離測量精確度，造成這個現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因主要是因為在距離加大時，信號會出現(xiàn)減弱，在信號傳輸?shù)倪^程中，又受到環(huán)境因子的影響，使得接收到的信號出現(xiàn)丟失等。無線定位系統(tǒng)其發(fā)射的是無線射頻信號，其自身很容易受到環(huán)境的影響，在信號發(fā)射和傳輸?shù)倪^程中，會產(chǎn)生噪音，這些噪音無法完全的消除。

通過本次試驗可以得出，無線定位系統(tǒng)在車?車通信中的應用，距離測量值的精確度相對較高，在車?車通信技術中無線定位系統(tǒng)的應用，可以準確地對車輛進行有效的定位，滿足車輛的安全性需求、線路調整需求，以及生成道路交通運行現(xiàn)狀、交通事故報告等。

3 結 語

在社會的不斷發(fā)展下，科學技術等取得了顯著的發(fā)展成績，而信息技術、網(wǎng)絡技術等在工作和生活中的應用，也越來越廣泛。網(wǎng)絡技術在其發(fā)展的過程中，產(chǎn)生了無線網(wǎng)絡技術等，在道路交通系統(tǒng)、車輛定位系統(tǒng)等方面得到顯著的應用，例如在車?車通信技術中無線定位系統(tǒng)的應用，有效地滿足了車輛的安全性需求，以及路線調整需求。無線定位系統(tǒng)在車?車通信中的應用，有顯著的優(yōu)勢，滿足定位需求、交通路況報告等，所以可以在今后的車?車通信中廣泛地應用無線定位系統(tǒng)。

參考文獻

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