無線車聯(lián)物聯(lián)網(wǎng)定位系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及車聯(lián)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，尤其涉及一種無線車聯(lián)物聯(lián)網(wǎng)定位系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著通信技術(shù)以及傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展，物與物之間的通信逐漸得以體現(xiàn)，"物 聯(lián)網(wǎng)"也成為人們研究的新趨勢(shì)。伴隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日益成熟，車聯(lián)物聯(lián)網(wǎng)逐漸在現(xiàn)代交 通中得以不斷普及。
[0003] 在車聯(lián)物聯(lián)網(wǎng)中，針對(duì)車輛的定位是車聯(lián)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前，在車 輛定位中，基于GPS定位或北斗定位或基站定位的方法和系統(tǒng)是當(dāng)前的主流定位技術(shù)。然 而，由于受到建筑物或林木的遮擋影響，GPS定位信號(hào)或北斗定位信號(hào)較弱，不能很好的發(fā) 揮其定位優(yōu)勢(shì)，尤其是在建筑物密集的城市環(huán)境中。同時(shí)，基站定位則依賴于基站布置數(shù)量 密集度的影響，一旦基站布置稀疏，則定位效果極差。如何提供一種具有較好的定位性能， 又受建筑物或基站布置密集度影響小的車聯(lián)物聯(lián)網(wǎng)定位系統(tǒng)成為當(dāng)前車聯(lián)物聯(lián)網(wǎng)研究的 重要課題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)提供一種既能對(duì)車輛當(dāng)前位置 進(jìn)行準(zhǔn)確、及時(shí)定位，又能避免受建筑物或基站布置密集度影響的無線車聯(lián)物聯(lián)網(wǎng)定位系 統(tǒng)。
[0005] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：無線車聯(lián)物聯(lián)網(wǎng)定位系統(tǒng)，其特 征在于，包括若干車輛以及若干設(shè)置在路邊的路燈，其中：
[0006] 所述各路燈均包括微處理器以及分別連接微處理器的第一 LTE通信模塊、存儲(chǔ)路 燈地理位置數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器、信號(hào)調(diào)制器、第一擴(kuò)頻碼發(fā)生器、擴(kuò)頻調(diào)制器、第一光電信號(hào)轉(zhuǎn) 換器、LED光源、蓄電模塊、光電轉(zhuǎn)換器和太陽(yáng)能電池；第一 LTE通信模塊與外網(wǎng)連接；第一 擴(kuò)頻碼發(fā)生器分別連接信號(hào)調(diào)制器和擴(kuò)頻調(diào)制器，擴(kuò)頻調(diào)制器連接第一光電信號(hào)轉(zhuǎn)換器； LED光源上均勻地設(shè)置若干具有獨(dú)立編號(hào)的方形LED發(fā)光晶格；每個(gè)LED發(fā)光晶格內(nèi)均設(shè) 置有黑光LED、藍(lán)光LED、綠光LED和紅光LED，黑光LED、藍(lán)光LED、綠光LED和紅光LED分 別連接微處理器；蓄電模塊連接光電轉(zhuǎn)換器，LED光源分別連接蓄電模塊和太陽(yáng)能電池；其 中，
[0007] 所述微處理器，讀取存儲(chǔ)器內(nèi)保存的路燈地理位置數(shù)據(jù)，并將路燈地理位置數(shù)據(jù) 分別轉(zhuǎn)換為光信息和多維彩碼信息，并命令LED發(fā)光晶格執(zhí)行發(fā)光；
[0008] 所述信號(hào)調(diào)制器，用以將路燈地理位置數(shù)據(jù)進(jìn)行信號(hào)調(diào)制，得到包含路燈地理位 置信息的調(diào)制信號(hào)；
[0009] 所述第一擴(kuò)頻碼發(fā)生器，用以產(chǎn)生擴(kuò)頻碼序列，并發(fā)送擴(kuò)頻碼序列給擴(kuò)頻調(diào)制 器；
[0010] 所述擴(kuò)頻調(diào)制器，接收擴(kuò)頻碼，以擴(kuò)展包含路燈地理位置信息的調(diào)制信號(hào)頻譜，得 到擴(kuò)頻調(diào)制信號(hào)；
[0011] 所述第一光電信號(hào)轉(zhuǎn)換器，根據(jù)微處理器的調(diào)制命令，將擴(kuò)頻調(diào)制信號(hào)由電信號(hào) 轉(zhuǎn)換為光信號(hào)；
[0012] 所述LED光源，在路燈地理位置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為多維彩碼信息后，根據(jù)微處理器分別 對(duì)黑光LED、藍(lán)光LED、綠光LED和紅光LED發(fā)光或閉光命令，發(fā)出由不同顏色組成的多維彩 碼圖像；
[0013] 所述各車輛上設(shè)置有中央處理器以及分別連接中央處理器的藍(lán)牙模塊、第二LTE 通信模塊、GPS定位模塊、定位信號(hào)標(biāo)識(shí)生成器、光信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)器、光信號(hào)接收器、濾噪器、 信號(hào)比較器、第二光電信號(hào)轉(zhuǎn)換器、擴(kuò)頻解調(diào)器、第二擴(kuò)頻碼發(fā)生器、信號(hào)解調(diào)器、攝像頭和 顯示屏；光信號(hào)接收器連接濾噪器，信號(hào)比較器連接濾噪器和第二光電信號(hào)轉(zhuǎn)換器，擴(kuò)頻解 調(diào)器分別連接第二光電信號(hào)轉(zhuǎn)換器、第二擴(kuò)頻碼發(fā)生器和信號(hào)解調(diào)器；GPS定位模塊分別 連接第二LTE通信模塊和顯示屏；顯示屏連接攝像頭；其中，
[0014] 所述藍(lán)牙模塊，用以在車輛與附近車輛之間建立通信，實(shí)現(xiàn)各車輛之間含有GPS 定位數(shù)據(jù)以及GPS定位信號(hào)標(biāo)識(shí)的相互傳遞；
[0015] 所述GPS定位模塊，獲取車輛的當(dāng)前GPS位置數(shù)據(jù)和GPS信號(hào)強(qiáng)度，并發(fā)送獲取的 GPS位置數(shù)據(jù)和GPS信號(hào)強(qiáng)度值給中央處理器；
[0016] 所述定位信號(hào)標(biāo)識(shí)生成器，用以產(chǎn)生具有車輛ID信息的GPS定位信號(hào)標(biāo)識(shí)，并發(fā) 送該GPS信號(hào)標(biāo)識(shí)給中央處理器；
[0017] 所述光信號(hào)接收器，接收路燈發(fā)出的光信號(hào)，并發(fā)送給濾噪器處理；
[0018] 所述光信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)器，用以分別檢測(cè)附近各路燈發(fā)送來的光信號(hào)強(qiáng)度值，并發(fā) 送給中央處理器；
[0019] 所述濾噪器，根據(jù)中央處理器的命令，對(duì)接收的光信號(hào)濾噪，然后發(fā)送給信號(hào)比較 器作出判斷：當(dāng)光信號(hào)強(qiáng)度超過預(yù)設(shè)閾值時(shí)，則將判斷結(jié)果發(fā)送給第二光電信號(hào)轉(zhuǎn)換器啟 動(dòng)光電轉(zhuǎn)換；
[0020] 所述第二光電信號(hào)轉(zhuǎn)換器，將接收的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為含有路燈地理位置的電信號(hào)， 并發(fā)送給中央處理器；
[0021] 所述攝像頭，讀取路燈發(fā)出的多維彩碼圖像，并由中央處理器提取多維彩碼圖像 中的路燈地理位置信息；
[0022] 所述中央處理器，根據(jù)接收的GPS定位信號(hào)標(biāo)識(shí)、GPS位置數(shù)據(jù)、GPS信號(hào)強(qiáng)度值以 及第二光電信號(hào)轉(zhuǎn)換器發(fā)送的電信號(hào)進(jìn)行融合計(jì)算，以獲取車輛當(dāng)前的定位數(shù)據(jù)；其中，中 央處理器獲取車輛當(dāng)前的定位數(shù)據(jù)的過程依次包括如下步驟：
[0023] (1)設(shè)待定位車輛獨(dú)立獲取的GPS定位數(shù)據(jù)為（xGPS，yGPS，z GPS)，GPS信號(hào)強(qiáng)度值為 Psps，GPS信號(hào)強(qiáng)度預(yù)設(shè)閾值為Pspsjciot;獲取的附近車輛的GPS定位信號(hào)標(biāo)識(shí)為，附近車 輛h的GPS定位數(shù)據(jù)為（X' (；pS，y' ^s, z' (；pS);各路燈分別為HL^L4、…、LwHLpL4、…、 Ln的坐標(biāo)分別為（X1, Y1, Z1)、（x2, y2, z2)、（x3, y3, z3)、（x4, y4, Z4)、…、（xN, yN, zN)，在時(shí)間段T 內(nèi) 接收到的光信號(hào)強(qiáng)度值分別為P11, P12, Pl；3,…，PlM;P 21，P22, P23，…，P2M;P 31，P32, P33，…，P3M;…； Pm, Pn2, Pn3,…，Pnm;待定位車輛的最終定位數(shù)據(jù)為（x ?，yi!，zR)，N彡4, M彡1，且M e N+;
[0024] (2)當(dāng)獲取到GPS定位信號(hào)標(biāo)識(shí)時(shí)，則以附近車輛h的GPS定位數(shù)據(jù) (X'CPii，y'(；Pi；，Z'(；pS)為待定位車輛的初始定位數(shù)據(jù)，并執(zhí)行步驟（3);否則，直接執(zhí)行步驟 ⑷；
[0025] (3)當(dāng)GPS信號(hào)強(qiáng)度值Pgps高于GPS信號(hào)強(qiáng)度預(yù)設(shè)閾值P GPS_dcmr時(shí)，則以獲取的GPS 定位數(shù)據(jù)（X(；pS，為待定位車輛最終的定位數(shù)據(jù)；否則，執(zhí)行步驟（4);
[0026] (4)根據(jù)在時(shí)間段T內(nèi)接收到的各路燈的光信號(hào)強(qiáng)度值，計(jì)算每個(gè)路燈發(fā)出的光 信號(hào)強(qiáng)度值的信號(hào)強(qiáng)度均方根值P 1:
[0028] 其中，Pi表不路燈L ;發(fā)出的光信號(hào)強(qiáng)度值的均方根值，p ^表不路燈L ;發(fā)出的某一 個(gè)光信號(hào)強(qiáng)度值；
[0029] (5)根據(jù)接收到的各路燈的光信號(hào)強(qiáng)度均方根值的降序序列Ρι、ρ2、ρ 3、ρ4、···、ρΝ， 選取光信號(hào)強(qiáng)度均方根值大小位于前四位的值Pi、P 2、Ρ；3和P 4;
[0030] (6)根據(jù)接收的各路燈的光信號(hào)強(qiáng)度均方根值Pl、p2、p#P ρ 4，分別獲取路燈Li、L2、 1^3和L 4到待定位車輛的距離d i、d2、(13和d 4:
[0033] 其中，P1為路燈L 出的光信號(hào)強(qiáng)度均方根值，η是路徑損耗指數(shù)，ξ為滿足高斯 分布的隨機(jī)數(shù)，Cl1為路燈Ljlj待定位車輛的距離，d。為參考距離，ρ。為距離待定位車輛d。 處的光信號(hào)強(qiáng)度值，S為距離估計(jì)誤差，
[0034] (7)根據(jù)路燈1^1、1^、1<3和1^ 4的坐標(biāo)（叉1，71，21)、（叉2,7 2,22)、（叉3,73,23)和（叉 4,74,24)， 以及獲取的距離山、d2、(13和d 4，計(jì)算待定位車輛最終的定位數(shù)據(jù)（X，y, z):
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