[发明专利]基于车路协同的隧道内车辆追踪定位系统及追踪定位方法

说明书

本发明公开了一种基于车路协同的隧道内车辆追踪定位系统和方法，涉及隧道内车辆追踪定位技术领域。路侧节点获取车载单元发送的场强强度RSSI，并将场强强度RSSI发送至距离计算单元；距离计算单元根据场强强度RSSI，建立RSSI‑D模型计算出路侧节点与车辆的距离，并将路侧节点与车辆间的距离发送至定位单元；定位单元根据路侧节点与车辆间的距离结合加权质心算法计算出车辆的位置。本发明采用扩频通信技术作为定位的手段，相比于传统的无线定位方案，可对隧道内车辆位置实时监控，能够实现长距离定位和多目标同时定位；实现了对隧道等弱信号区域内车辆位置的精确感知，应用于智能交通和自动驾驶等领域，解决隧道内无法准确定位的难题，定位精度高，应用范围广。

技术领域

本发明涉及隧道内车辆追踪定位技术领域，具体涉及一种基于车路协同的隧道内车辆追踪定位系统及追踪定位方法。

背景技术

近年来，我国高速和大通道的建设发展迅速，许多较为复杂的大型隧道，如福州象山隧道、秦岭终南山隧道、重庆成渝高速中梁山、缙云山隧道、山西雁门关隧道等纷纷出现。这些隧道具有地理环境复杂、空间封闭狭窄、纵贯距离长的特点，长大隧道的外壳一般是由山体岩壁或者钢筋混凝土组成，对信号的屏蔽效应非常严重，传统的GPS、北斗定位系统无法穿透隧道外壳到达隧道内部，因此，GPS、北斗等定位系统无法在隧道内实现对车辆的定位功能，通过多次在隧道中进行测试的结果表明，GPS、北斗信号在隧道定位过程中定位结果出现非常大的漂移，并且随着深入隧道内部出现定位信号消失的情况，无法在有效的精度范围内实现对目标的追踪。对于长达十公里以上的大型隧道，信号衰落情况更加严重，甚至完全无GPS信号，通信工况更加复杂，如何在这些隧道内实现对移动车辆的精确定位，是目前国内外学者研究的重点。

为了实现在隧道内对车辆进行定位，传统解决方案需要在路侧布设一定数量的支持基站，基站之间的布置距离没有确定的理论指导，一般是按照基站的功率辐射范围进行设置，在进行基站布置时只考虑基站的覆盖范围进行简单定点放置，没有从基站之间组网的角度进行组网优化，建设成本较高。与此同时，隧道内无线定位设备的工作效果也是不尽人意，无线电波在隧道内传播时会受到多径效应、自由空间损耗的强烈干扰，有效定位距离大打折扣，定位的结果也会误差非常大。此外，单个基站的价格非常高，设置较多数量的基站会增加成本，基本没有大规模推广的可能。

由于目前主流的车辆辅助驾驶定位技术主要采用GPS/北斗、图像传感器、雷达等方式感知车辆位置和环境信息，难以在全天候全地形条件下实现对车辆在隧道区域弱信号环境下的全过程精准定位，存在技术短板和严重的定位盲区。同时，车路协同技术可对路网内车辆进行全局性统筹，是未来智能交通和自动驾驶的主要发展方向。因此，在隧道中引入一种基于车路协同的车辆追踪定位网络，通过合理的布置路侧节点和优化定位算法，在隧道中实现对移动车辆的高精度定位。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够实现隧道中移动车辆的高精度定位追踪的，基于车路协同技术的车辆追踪定位系统和追踪定位方法，以解决上述背景技术中存在的由于隧道屏蔽引起的汽车追踪定位不精确、基于支持基站的建设成本高的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一方面，本发明提供的一种基于车路协同的隧道内车辆追踪定位系统，该系统包括：

路侧节点，所述路侧节点有多个，用于接收车载单元发射信号的场强强度RSSI，并将所述场强强度RSSI发送至距离计算单元；

路侧节点中控单元，用于统一管理路侧节点，包括距离计算单元和定位单元；

所述距离计算单元，用于根据所述场强强度RSSI，建立RSSI-D模型计算出路侧节点与车辆的距离，并将所述路侧节点与车辆间的距离发送至定位单元；

所述定位单元，用于根据所述路侧节点与车辆间的距离，结合加权质心算法计算出车辆的位置。