Vanet中基于ins和gnss伪距双差的协作相对定位方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及INS和GNSS伪距双差的车辆间协作相对定位技术，特别涉及一种 VANET中基于INS和GNSS伪距双差的协作相对定位方法。
【背景技术】
[0002] 随着人们的生活水平不断提高，对车辆的需求也开始不断增加，汽车保有量的增 加在为人们的日常生活提供便利的同时，也为社会带来了诸多问题，如交通事故、交通拥堵 以及环境污染等问题。近年来，平均每年因道路交通事故造成的人员死亡数高达130多万， 受伤人数超过5000万，根据现有数据，若不采取有效措施，预计到2030年，交通事故将成为 人类死亡的第五大因素。每年因交通拥堵带来的经济损失同样不容忽视，2009年美国因交 通拥堵带来的经济损失达到1150亿美元。智能交通系统作为一种全新的技术，采用先进的 科学技术，将涉及的道路，交通，人与环境等系统的综合考虑，实现智能化的交通管理，为解 决道路交通问题带来可能和希望。
[0003] 近年来，物联网（Ι0Τ，Internet of Things)概念的产生和发展，推动了汽车行业 类似的概念-车联网（I0V，Internet of Vehicle)的出现，并在汽车市场得到了快速的发 展。现如今，车联网已被作为未来汽车的发展趋势和未来智慧城市发展的又一个标志。传 统意义上的车联网，主要指安装在车辆上的电子标签，通过无线电射频识别（RFID，Radio Frequency Identification)等信息识别技术，实现在信息网络平台上对所有车辆的属性 信息、静态信息、动态信息等进行提取和有效利用，同时又能满足在不同功能需求下，对全 部车辆的行驶状态进行有效的监督和管理，并为车辆提供综合服务。随着车联网技术的发 展，传统意义上的车联网，已经不能全面的涵盖车联网的内容。如今，车联网也称为车载自 组网（VANET，Vehicular Ad-hoc network)，是专门为车辆间的相互通信而组建的自组织网 络，具有节点性、数据流特性以及移动的特性，所提供的服务大多是基于位置的服务（LBS， Location Based Service)，因此，对于车联网而言定位技术成为了其关键技术。车联网并 非是在物联网下衍生出现，而是智能交通系统ITS快速发展所带来的技术产物。位置信息 在ITS的诸多应用中，担当着重要的角色，如：导航，基于位置的服务，调度管理等等都需要 位置信息作为服务基础。ITS作为近年来最热的研宄课题之一，在全面治理、解决交通问题 的潜力中，最突出的应用贡献就是可以提高车辆行驶的安全性。目前的车辆定位技术有很 多，其中全球卫星导航系统（GNSS，Global Navigation Satellite Systems)，是使用最多 的定位系统，也被认为是为ITS应用提供位置信息服务的关键技术，许多应用系统都采用 GNSS技术来提供高精度的位置信息。导航以及基于位置的信息服务，特别是车辆安全和紧 急避险等都需要精确的位置信息作为前提，在很大程度上依赖车辆位置信息。
[0004] 车辆间精确的相对定位足以应对现代智能交通系统中的防碰撞和道路安全等的 应用要求，特别是车辆安全应用，需要车道级的定位精度。例如，前向碰撞告警应用，在车辆 即将与前面行驶的汽车发生追尾碰撞时告警；车道变换预警应用，当车辆试图变换车道，有 同向行驶的另一辆汽车正处于盲点时发出预警，都需要获得精确的车辆位置信息及车辆之 间的相对位置信息。常用的GNSS定位技术，可以提供10米左右的定位精度，但是受其自身 定位精度和可行性的限制，不能满足如防碰撞以及道路安全在内的定位精度要求。车辆安 全应用除了对定位精度有较高的要求外，还要求车辆位置信息及车辆之间的相对位置信息 的获取是连续可靠的。但是，当车辆行驶在城市密集区，GNSS卫星信号容易被遮挡，信号较 弱或者无信号时，GNSS定位性能大大降低。
[0005] 考虑上述情况，为满足车辆安全行驶以及道路定位等应用对定位精度的高要求， 迫切需要更高水平更高精度的车辆定位技术的研宄和使用。
[0006] 与本发明相关的现有技术包括：
[0007] -、现有技术一的技术方案
[0008] 伴随GNSS技术产生的传统的协作定位技术，也称为基于通信的定位增强， 可以用来改善GNSS系统的性能。常用的有差分GNSS(DGNSS，Differential GNSS)， 实时动态（RTK, Real-Time Kinematic)定位，星基增强系统（SBAS, Satellite Based Augmentation System)，陆基增强系统（GBAS, Ground Based Augmentation System)和辅 助GNSS (AGNSS，Assisted GNSS)。但是，传统的协作定位技术都需要已知位置信息的参考节 点与目标用户之间共享位置信息，从而提高GNSS定位精度。鉴于这种情况，共享数据时的 定位误差与性能，以及通信时的环境，都会影响协作定位技术的定位精度。车辆在高速移动 状态下，运动环境变化较快，再加上所在环境恶劣时，很难发挥协作定位技术的优势，传统 的协作定位技术都有自身的局限，如对于GBAS技术来说，需要建立多个GNSS参考基站，计 算校对值，然后再把校对值发送给用户，但是多个基站的建设势必耗费大量的资金，这也使 得传统的协作定位技术不能满足VANET的应用要求。
[0009] 二、现有技术二的技术方案
[0010] 惯性导航INS定位技术，通过在车载上安装惯性测量单元（IMU，Inertial Measurement Unit)，如陀螺仪与加速度计等敏感系统的导航参数解算系统，提供车辆运动 情况下的加速度和方位角信息，再通过航位推算得到目标车辆的位置与速度信息。INS虽然 具备不依赖外界信号，同时不受外界信号的干扰，稳定性较高，重量轻、体积小易于维护，短 时间内定位精度高的优点。GNSS技术进行组合定位，可以实现彼此的优