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GPS/CP车辆定位与交叉口冲突检测

安毅 宁滨 蔡伯根 上官伟 王剑

安毅, 宁滨, 蔡伯根, 上官伟, 王剑. GPS/CP车辆定位与交叉口冲突检测[J]. 交通运输工程学报, 2013, 13(1): 104-113. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2013.01.016
引用本文: 安毅, 宁滨, 蔡伯根, 上官伟, 王剑. GPS/CP车辆定位与交叉口冲突检测[J]. 交通运输工程学报, 2013, 13(1): 104-113. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2013.01.016
AN Yi, NING Bin, CAI Bo-gen, SHANGGUAN Wei, WANG Jian. Vehicle positioning using GPS/CP and intersection collision detection[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2013, 13(1): 104-113. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2013.01.016
Citation: AN Yi, NING Bin, CAI Bo-gen, SHANGGUAN Wei, WANG Jian. Vehicle positioning using GPS/CP and intersection collision detection[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2013, 13(1): 104-113. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2013.01.016

GPS/CP车辆定位与交叉口冲突检测

doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2013.01.016
基金项目: 

国家863计划项目 2011AA110405

国家自然科学基金项目 61104162

中央高校基本科研业务费专项资金项目 2012JBZ009

中央高校基本科研业务费专项资金项目 2011YJS201

详细信息
    作者简介:

    安毅(1983-), 男, 云南楚雄人, 北京交通大学工学博士研究生, 从事车辆定位方法研究

    宁滨(1959-), 男, 山西稷县人, 北京交通大学教授, 工学博士

  • 中图分类号: U491.54

Vehicle positioning using GPS/CP and intersection collision detection

More Information
    Author Bio:

    AN Yi(1983-), male, doctoral student, +86-10-51685216, mranyi@163.com

    NING Bin(1959-), male, professor, PhD, +86-10-51688691, bning@bjtu.edu.cn

  • 摘要: 针对车辆行驶在城市道路中时GPS定位性能受限的问题, 提出了一种基于车路协同定位(CP)与高度约束模型的紧耦合定位方法。基于短程通信协议(DSRC)实现交叉口车路共享车辆状态信息, 提出了一种车车(V2V)/车路(V2I)信息协同交互的交叉口车辆冲突检测方法。为了验证GPS/CP车辆定位与交叉口车辆冲突检测方法的效能, 搭建了基于场景的仿真环境, 进行组合定位仿真验证与多场景交叉口冲突检测仿真验证。仿真结果表明: 在可见卫星数量下降的情况下车辆定位误差保持在3 m以内; 在交叉口车辆为20 veh, 且无定位误差的情况下, 车辆冲突数和冲突率减少, 车辆通过数略有下降; 要实现交叉口冲突检测, 车辆定位误差应小于6 m。综合利用GPS/CP车辆定位方法较高的定位精度和基于V2V/V2I的交叉口冲突检测方法较高的安全性, 能获得较低的交叉口车辆冲突率和较高的交叉口车辆通过数。

     

  • 图  1  组合定位系统结构

    Figure  1.  Structure of integrated positioning system

    图  2  组合定位模型

    Figure  2.  Model of integrated positioning

    图  3  检测系统

    Figure  3.  Detection system

    图  4  相对方位与相对航向

    Figure  4.  Relative azimuth and relative course

    图  5  仿真平台

    Figure  5.  Simulation platform

    图  6  仿真场景

    Figure  6.  Simulation scenario

    图  7  东向位置误差

    Figure  7.  Position error in east

    图  8  北向位置误差

    Figure  8.  Position error in north

    图  9  东向速度误差

    Figure  9.  Velocity error in east

    图  10  北向速度误差

    Figure  10.  Velocity error in north

    图  11  航向角误差

    Figure  11.  Heading angle error

    图  12  多场景交叉路口

    Figure  12.  Multi-scenario intersections

    图  13  交叉口仿真模型

    Figure  13.  Simulation model of intersection

    图  14  车辆冲突数量

    Figure  14.  Vehicle collision number

    图  15  交通量

    Figure  15.  Traffic volume

    图  16  车辆冲突率

    Figure  16.  Vehicle collision rate

    图  17  车辆检测率与虚检率

    Figure  17.  Vehicle collision detection rate and false detection rate

    表  1  定位性能比较

    Table  1.   Comparison of positioning performances

    方法 均方根误差/m
    东向 北向
    不采用GPS/CP模型 0.63 3.66
    采用GPS/CP模型 0.12 2.69
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    表  2  多场景下交叉口冲突检测性能

    Table  2.   Collision detection performance in multi-scenario intersections

    场景 统计 无检测 无RSU中继检测 RSU中继检测
    场景1 冲突数/veh 6.6 4.4 1.2
    通过数/veh 12.4 11.4 9.8
    冲突率/% 0.53 0.39 0.12
    场景2 冲突数/veh 6.4 4.0 1.0
    通过数/veh 12.2 11.0 9.2
    冲突率/% 0.52 0.36 0.11
    场景3 冲突数/veh 4.6 2.4 0.6
    通过数/veh 10.4 9.4 8.2
    冲突率/% 0.44 0.26 0.07
    场景4 冲突数/veh 4.2 2.6 0.8
    通过数/veh 11.8 9.2 8.0
    冲突率/% 0.36 0.28 0.10
    下载: 导出CSV
  • [1] CUI You-jing, GE S S. Autonomous vehicle positioning with GPS in urban canyon environments[J]. IEEE Transactions on Robotics and Automation, 2003, 19(1): 15-25. doi: 10.1109/TRA.2002.807557
    [2] SHI Hang, WU Zhou, Liu Bao-sheng. An adaptive filter for INS/GPS integrated navigation system[C]//IMACS. IMACS Multiconference on Computational Engineering in Systems Applications. Beijing: IMACS, 2006: 651-654.
    [3] SHI E. An improved real-time adaptive Kalman filter for lowcost integrated GPS/INS navigation[C]//MIC. 2012International Conference on Measurement, Information and Control. Beijing: MIC, 2012: 1093-1098.
    [4] 岳晓奎, 袁建平. H滤波算法及其在GPS/SINS组合导航系统中的应用[J]. 航空学报, 2001, 22(4): 366-368. doi: 10.3321/j.issn:1000-6893.2001.04.018

    YUE Xiao-kui, YUAN Jian-ping. H filtering algorithm and its application in GPS/SINS integrated navigation system[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2001, 22(4): 366-368. (in Chinese). doi: 10.3321/j.issn:1000-6893.2001.04.018
    [5] PARKER R, VALAEE S. Vehicle localization in vehicular networks[C]//IEEE. IEEE64th Vehicular Technology Conference. Montreal: IEEE, 2006: 1-5.
    [6] BROWN A K. GPS/INS uses low-cost MEMS IMU[J]. Aerospace and Electronic Systems Magazine, 2005, 20(9): 3-10. doi: 10.1109/MAES.2005.1514768
    [7] CHIOU T Y, ALBAN S, ATWATER S, et al. Performance analysis and experimental validation of a Dopper-aider GPS/INS receiver for JPALS applications[C]//IEEE. Proceedings of ION GNSS17th International Technical Meeting of the Satellite Division. Long Beach: IEEE, 2004: 1609-1618.
    [8] SUN D. Ultra-tight GPS/reduced IMU for land vehicle navigation[D]. Calgary: University of Calgary, 2010.
    [9] BABU R, WANG Jin-ling. Ultra-tight integration of pseudolites with INS[C]//IEEE. Position, Location and Navigation Symposium. San Diego: IEEE, 2006: 705-714.
    [10] DRAWIL N M, BASIR O. Intervehicle-communication-assisted localization[J]. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 2010, 11(3): 678-691. doi: 10.1109/TITS.2010.2048562
    [11] 王云鹏, 易振国, 夏海英, 等. 基于流行病模型的车路协同预警信息交互方法[J]. 北京航空航天大学学报, 2011, 37(5): 515-518. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BJHK201105004.htm

    WANG Yun-peng, YI Zhen-guo, XIA Hai-ying, et al. Cooperative traffic alarming method based on epidemic model[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2011, 37(5): 515-518. (in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BJHK201105004.htm
    [12] TU Lai, HUANG C M. Forwards: a map-free intersection collision-warning system for all road patterns[J]. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 2010, 59(7): 3233-3248. doi: 10.1109/TVT.2010.2051344
    [13] WANG S Y, CHENG Y W, LIN C C, et al. A vehicle collision warning system employing vehicle-to-infrastructure communications[C]//IEEE. Wireless Communications and Networking Conference. Las Vegas: IEEE, 2008: 3075-3080.
    [14] YAO Jun, BALAEI A T, HASSAN M, et al. Improving cooperative positioning for vehicular networks[J]. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 2011, 60(6): 2810-2823. doi: 10.1109/TVT.2011.2158616
    [15] 黄罗毅, 吴志周, 杨晓光, 等. 基于仿真的IEEE802.11p在车路协同中的适应性研究[J]. 交通信息与安全, 2011, 29(3): 123-126. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JTJS201103028.htm

    HUANG Luo-yi, WU Zhi-zhou, YANG Xiao-guang, et al. Simulation of the adaptability of IEEE802.11p in IntelliDrive system[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2011, 29(3): 123-126. (in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JTJS201103028.htm
    [16] WANG S Y, LIN C C. NCTUns6.0: a simulator for advanced wireless vehicular network research[C]//IEEE. IEEE71st Vehicular Technology Conference. Taipei: IEEE, 2010: 1-2.
    [17] WANG S Y, CHOU C L. NCTUns tool for wireless vehicular communication network researches[J]. Simulation Modelling Practice and Theory, 2009, 17(7): 1211-1226.
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-10-09
  • 刊出日期:  2013-02-25

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