[发明专利]一种基于超宽带无源射频标签的车辆定位方法

权利要求书

1.一种基于超宽带无源射频标签的车辆定位方法，其特征在于OBU(On-Board Unit，车载单元)设备中的RF-Reader(Radio Frequency Reader，射频读卡器)定时地发送激活信号，如果高速公路路肩上的超宽带RF-Tag(Radio Frequency Tag，射频标签)被激活则执行步骤1)进行基于UWB(Ultra Wide Band，超宽带)无源射频标签的定位，否则执行步骤2)使用DGNSS(Differential Global Navigation Satellite System，差分全球卫星导航系统)进行定位：

1)基于UWB无源射频标签的定位

①RF-Tag向RF-Reader发射UWB定位信号和数据帧，帧中包括道路信息、RF-Reader之间的相对距离m_i,i+1和RF-Tag的精确经纬度坐标L₀；

②RF-Reader收到信号后，进行基于UWB的相对定位得到车辆的相对坐标L₁，同时提取RF-Tag的精确经纬度坐标L₀，进而根据L₀和L₁通过坐标变换计算得到车辆的经纬度坐标L，计算方法为：

OBU根据测得的高速公路路肩上多个RF-Tag发射的UWB射频信号的多普勒频移f_i以及车辆速度ν，利用公式(1)～(4)计算出OBU与每个RF-Tag的距离d_i

cosθi=mimi2+d2]]>(i＝1,2,3,…,N)                    (1)

fi=2vcosθiλ]]>(i＝1,2,3,…,N)                    (2)

m_i，i+1＝m_i+1-m_i  (i＝1,2,3,…,N-1)                    (3)

di=mi2+d2]]>(i＝1,2,3,…,N)                    (4)

根据得到的OBU与每个RF-Tag的距离d_i和已知的每个RF-Tag的相对坐标(X_i,Y_i,Z_i)，利用公式(5)进行相对定位，得到车辆相对于RF-Tag的相对坐标L₁即(x,y,z)，

(X1-x)2+(Y1-y)2+(Z1-z)2(X2-x)2+(Y2-y)2+(Z2-z)2······(XN-x)2+(YN-y)2+(ZN-z)2=d1d2···dN---(5)]]>

式中，N为路肩上该簇RF-Tag的数量，d为OBU到RF-Tag的垂直距离，d_i为OBU到第i个RF-Tag的直线距离，m_i为第i个RF-Tag与OBU在路肩方向的水平距离，m_i,i+1为相邻的第i个RF-Tag与第i+1个RF-Tag的距离，ν为车辆行驶速度，f_i为OBU测得的第i个RF-Tag发射的UWB信号的多普勒频移，θ_i为OBU相对第i个RF-Tag的径向方向与行驶方向的夹角，(x,y,z)是车辆即OBU目前相对于RF-Tag的相对坐标L1，(X_i,Y_i,Z_i)是已知的第i个RF-Tag的相对坐标；

③检测此时是否能接收到GNSS(Global Navigation Satellite System，全球卫星导航系统)信号，如果不能接收则本次定位结束，定位结果为经纬度坐标L，否则进行非差分的GNSS定位得到经纬度坐标L’；

④非差分定位结果L’与UWB射频标签定位结果L进行比对，得到卫星定位差分信息D；

⑤将差分信息D保存到OBU内存以备在步骤2)中使用，此时本次定位结束，结果为经纬度坐标L；

2)基于DGNSS进行定位

从OBU内存中取出卫星定位差分信息D，进行DGNSS定位，得到车辆的经纬度坐标L；