室内停车场环境下基于ZigBee网络的车辆定位方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于车辆定位技术领域，尤其涉及一种室内停车场环境下基于ZigBee网 络的车辆定位方法。
【背景技术】
[0002] 智能交通在城市道路交通系统中占有非常重要的地位，针对城市交通进行合理的 规划、控制、监测和诱导，对提高城市交通路网的效率以及提高城市居民的生活水平，具有 重要的意义。车辆定位系统是智能交通的重要支撑技术之一，车辆作为移动结点的正确定 位能够直观有效地对城市交通的运行状态进行观测和控制。
[0003] 为实现在大型室内停车场环境下将车辆自动引导至事先规划好的目的车位，需首 先解决车辆在室内停车场行驶过程中的定位问题。由于在室内停车场环境下，导航仪所接 收到的卫星信号通常比较微弱，降低了定位停车的效率和准确性。因此，越来越多的室内停 车场选用多点间的无线通信技术来实现室内停车。目前，常用的无线通信技术包括：蓝牙、 1正1、1^10、21 §866、超宽带通信、6?1?、36、46等，综合考虑成本、功耗、作用距离、精度、网络 容量等多种因素，一般宜采用基于ZigBee无线传感网络技术的车辆定位方案。基于ZigBee 无线传感网络的车辆定位技术是在车辆的智能手机上连接商业化的ZigBee模块，在车辆 的移动过程中，该模块通过与车辆周围的ZigBee定位终端结点进行通信实现对车辆位置 的定位，然后将位置信息传递给智能手机软件上的导航模块，导航模块利用车辆当前位置 信息以及停车场的电子地图，最终实现对目的车位的路径引导。
[0004]根据ZigBee技术中基于接收信号强度指示RSSI的定位技术理论及无线信号传输 领域中的Shadowing模型，接收信号的强度与收发结点间距离的关系为：
【主权项】
1.室内停车场环境下基于ZigBee网络的车辆定位方法，其特征在于：该方法包括以下 步骤： 步骤1 :在室内停车场内设置ZigBee无线传感网络系统，ZigBee无线传感网络系统， 包括一个ZigBee网络，在ZigBee网络中设置一个中心结点、若干个路由器结点以及数量更 多的终端结点，终端结点包括用于对待定位车辆进行定位的定位终端结点；待定位车辆的 驾乘者持有智能手机，智能手机上配有ZigBee模块，待定位车辆通过智能手机发出定位请 求； 步骤2 :按照室内停车场中车位的分布，对上述定位终端结点进行区域划分，使之划分 成若干个互不重叠的区域，并对各区域进行编号，每个区域呈三角形或四边形，定位终端结 点安装在每个三角形或四边形的顶点上，各区域中，每个定位终端结点和与其临近的两个 定位终端结点进行直接通信； 步骤3 :对上述每个区域的各定位终端结点的坐标进行精确测量后计算相邻两顶点间 的距离，并根据下式推算得出区域中某一个定位终端结点周围环境的两个待定常数ai、ni:
其中，dn和di2为区域中第i个定位终端结点与周围第1个和第2个相邻定位终端结 点间的距离，^"n和瓦豆7,.:为区域中第i个定位终端结点收到周围第1个和第2个相邻 定位终端结点所发送信号的平均功率； 步骤4 :根据计算出的距离值dn和di2,以及测量值.和R&S/,-:计算出a,ni，并 将区域内所有定位终端结点的％和ni取平均作为该区域内a和n的取值，得出：
其中，S和G为该区域内两个待定常数的平均值，L为该区域内定位终端结点的个数； 当在停车场的入口或出口处检测到有车辆进入或离开时，由中心结点通过路由器结点 向各定位终端结点发出命令，各定位终端结点与邻近的定位终端结点通信，对％和n,的值 进行更新，并重新计算得出的待定常数[和L待定位车辆提出定位请求后，所有与其处于 能直接通信范围内的定位终端结点都会做出响应，向待定位车辆发送定位终端结点所处区 域的a和n的平均值，因某些定位终端结点通常被划分至多个区域，所以这类定位终端结点 会发送多个a和n的平均值以及所对应区域的编号，待定位车辆的智能手机接收到附近的 定位终端结点反馈的信息后，选择编号出现次数最多的区域进行下一步骤； 步骤5 :通过下式计算进入某区域的待定位车辆与选定区域的定位终端结点间的距离d，
其中，a和n取步骤4中的平均值，^；为接收信号平均功率。 步骤6 :计算出3个以上上述的待定位车辆与定位终端结点间的距离后，通过三角形质 心定位算法或极大似然估计法计算出待定位车辆的坐标。
2. 根据权利要求1所述的室内停车场环境下基于ZigBee网络的车辆定位方法，其特征 在于：各所述定位终端结点上均设置有功率放大模块。
3. 根据权利要求1所述的室内停车场环境下基于ZigBee网络的车辆定位方法，其特征 在于：所述步骤1中的终端结点还包括用于监测车位状态的监测终端结点，定位终端结点 与监测终端结点之间、相邻两监测终端结点之间无通信；所述路由器结点设置在若干个监 测终端结点的包围圈的中心位置，路由器结点用于中继通信。
4. 根据权利要求1所述的室内停车场环境下基于ZigBee网络的车辆定位方法，其特征 在于：所述步骤1中，中心结点和与之相邻的路由器结点相通信，中心结点安装在停车场的 入口处、或出口处、或中心位置处。
【专利摘要】本发明公开了一种室内停车场环境下基于ZigBee网络的车辆定位方法，该方法通过在室内停车场内建立ZigBee无线传感网络，并对该网络进行分时分区域的划分来计算待定位车辆与定位终端结点间的距离，提高了距离的计算精度，进而提高了车辆定位的精度，有助于实现在室内停车场环境下对车辆的快速、准确引导。
【IPC分类】G08G1-123, H04W64-00, H04W84-18, G08G1-14
【公开号】CN104809908
【申请号】CN201510231092
【发明人】周鹏, 魏英华, 张鑫, 赵健乐, 刘希红, 陈艳梅, 戴永寿, 李建风, 吕正阳
【申请人】中国石油大学(华东)
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年5月8日