[发明专利]基于INS和有源RFID组合的隧道内车辆定位系统及定位方法

说明书

本发明实施例提供了一种基于INS和有源RFID组合的隧道内车辆定位系统及定位方法，属于隧道内车辆追踪定位技术领域。该系统包括车载惯性导航系统INS，用于采集车辆的当前状态信息，并计算车辆的预测位置；路侧有源RFID，用于将包含有该路侧有源RFID的位置信息的射频信号发送给车载RFID读取单元；车载RFID读取单元，用于获取所述位置信息，并发送至车载控制单元；车载控制单元，用于根据路侧有源RFID的位置信息对预测位置进行修正，得到车辆在隧道中的实际位置。本发明实现了对隧道等弱信号区域内车辆位置的精确感知，实现了隧道内目标车辆的长时间、高精度实时定位，可应用于智能交通和自动驾驶等领域，解决隧道内无法定位的难题，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INS和有源RFID组合的隧道内车辆定位系统及定位方法。

背景技术

近年来，我国高速和交通运输隧道的建设发展迅速，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。这些隧道具有地形环境复杂、通信环境恶劣、空间封闭狭窄的特点。电磁波信号在隧道内传播时会受到隧道壁的截面、曲面的反射和吸收作用，使电磁信号产生衰落形成通信“弱区”和“盲区”，严重影响无线通信的质量。在隧道多径效应下，直射信号和反射信号到达接收端的时间、幅值不同，在接收端多次叠加形成的合成波的幅值急剧变化。多径效应对隧道内无线信道的通信质量和测算结果具有严重的影响，引起接收信号的幅值和相位产生剧烈波动，覆盖直射波信号的典型特征，造成信号失真，使通信质量下降。

为了实现在隧道内车辆的准确定位，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，减少建设成本。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。

目前在隧道等弱信号环境下对移动单元的定位技术还不是很完善，难以及时的对隧道内的车辆进行精准的定位，从而避免二次事故或者引发更大灾难后果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于INS和有源RFID组合的隧道内车辆定位系统及定位方法，实现对移动单元的精准定位，以解决上述背景技术中存在的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

本发明提供的一种，包括如下流程步骤：

一方面，本发明提供一种基于INS和有源RFID组合的隧道内车辆定位系统，包括：

车载惯性导航系统INS，用于采集车辆的当前状态信息，并根据所述当前状态信息计算车辆的预测位置，并将所述预测位置发送至车载控制单元；

路侧有源RFID，用于将包含有该路侧有源RFID的位置信息的射频信号发送给车载RFID读取单元；

车载RFID读取单元，用于读取路侧有源RFID发出的射频信号，获取所述位置信息，并发送至车载控制单元；

车载控制单元，用于根据路侧有源RFID的位置信息对预测位置进行修正，得到车辆在隧道中的实际位置。

优选的，所述当前状态信息包括车辆各轴的加速度信息。

优选的，所述INS采用扩展卡尔曼滤波算法进行预测位置的计算，并利用卡尔曼滤波器去除计算过程中的噪声。

优选的，所述路侧有源RFID均匀等距的设于隧道的两侧。