基于电子车牌的车辆定位方法与流程

本发明属于智能交通领域的车辆定位方向，同时属于物联网领域的uhfrfid方向，是一种新的车辆定位技术。

背景技术：

随着信息技术的发展，交通管理系统逐渐趋于智能化。uhfrfid技术的成熟使得其被开发成机动车电子标识，即电子车牌，应用于智能交通系统中。在此应用中，基于uhfrfid技术的电子车牌被固定在车辆的前风挡玻璃上，阅读器和天线被固定于马路车道上方的龙门架上。在车辆驶入阅读器的读写范围内之后，阅读器即可对电子车牌进行读取，获取电子车牌的id。电子车牌技术已经被认定为一种国家标准，在国内的一些大城市得到了应用。

传统的智能交通系统中使用摄像头进行车辆定位。但是基于摄像头和图像处理方法的车辆定位方法存在一定的缺陷，例如无法识别套牌车，在恶劣天气条件下无法工作。超高频电磁波相比于光具有更长的波长，传播不受天气条件的影响，同时电子车牌系统使用uhfrfid标签作为电子车牌，标签芯片无法被轻易复制，可以克服传统铁质车牌易被复制，从而产生套牌车的问题。因此为了能获取车辆的位置信息，基于电子车牌系统的车辆定位系统亟需研究。传统的rfid定位系统可以使用参考标签进行特征匹配定位，但是由于需要大量部署参考标签，在交通应用场景下该方法应用难度很大。基于测距的定位方法同样可以被应用于rfid标签定位中。在交通场景下，基于测距的方法更具有实用价值。目前国内外已经有大量的关于uhfrfid标签的测距方案，例如双频相位差测距，信号能量衰减模型测距等，这些方法可以用来获取电子车牌和阅读器天线之间的距离，支撑本发明提出的定位方法。

技术实现要素：

本发明的目的是，提供一种基于电子车牌的具有较高定位精度的车辆定位方法，技术方案如下：

一种基于电子车牌的车辆定位方法，包括下列步骤：

1)使用无线信号测距的方法测量电子车牌和n个阅读器天线之间的距离{d1,d2,...,dn}；

2)从系统数据库中获取上述这n个阅读器天线的坐标{x1,x2,...,xn}和电子车牌的高度ht；

3)从系统数据库中获取车辆可能出现的位置区域的边界，从该边界内的区域中均匀选取m个点作为迭代时的初始位置，这m个点的坐标表示为{s1,s2,...,sm}；

4)对于每个选出来的初始位置点，使用下述方法计算改点的局部最优解，直至完成所有初始位置点的计算：

a.将初始位置点作为迭代的输入yo；

b.使用如下公式(1)计算迭代输出yo+1

c.如果||yo+1-yo||＜δmin则停止迭代，其中δmin为预先设置的误差容许值，反之则继续上一步进行迭代；

d.将每个初始位置点的迭代结果带入公式(2)计算该点的定位误差

e.从所有初始位置点的迭代结果中选出定位误差最小的值作为最终目标位置。

附图说明

图1为本发明流程框图。

图2为基于电子车牌的车辆定位系统示意图。

具体实施方式

为了进一步说明本发明，下面结合图1和图2给出一个具体实例。本实例仅限于说明本发明的一种实施方法，不代表对本发明覆盖范围的限制。

基于电子车牌的车辆定位系统如图2所示。系统主要包含电子车牌阅读器，阅读器天线，机动车以及电子车牌。电子车牌阅读器和天线使用射频线缆连接。电子车牌阅读器和电子车牌工作协议兼用，可以进行读写操作。部署电子车牌的车辆需要在阅读器可以识别的范围内。为简化场景，本实施案例场景中仅包含四车道，一个电子车牌阅读器，四个阅读器天线和一个电子车牌。基于测距的定位方法需要测量待定位目标和固定目标直接的距离，通过距离约束确定待定位目标的位置。传统的测距定位方法有最小二乘法和凸优化解法，但这两种方法都不能应用于基于电子车牌的车辆定位场景。其原因是在本场景中所有天线固定再同一条直线上，天线坐标线性相关。具体的基于电子车牌的车辆定位过程描述如下：

步骤一：在开始车辆定位流程之前，需要测量电子车牌安装到车辆上后相对于地面的高度，电子车牌阅读器天线的坐标，以及阅读器可以读到电子车牌的范围。

步骤二：使用无线信号测距的方法测量电子车牌和n个阅读器天线之间的距离{d1,d2,...,dn}

步骤三：从可以读到电子车牌的区域中均匀选取m个点作为迭代时的初始位置，这m个点的坐标表示为{s1,s2,...,sm}

步骤四：对于每个选出来的初始位置点，使用下述方法计算改点的局部最优解，直至完成所有初始位置点的计算

步骤五：将初始位置点作为迭代的输入yo

步骤六：使用如公式(1)计算迭代输出yo+1

步骤七：如果||yo+1-yo||＜δmin则停止迭代，其中δmin为预先设置的误差容许值，反之则继续上一步进行迭代

步骤八：将每个初始位置点的迭代结果带入公式(2)计算该点的定位误差

步骤九：从所有初始位置点的迭代结果中选出定位误差最小的值作为最终目标位置。