CN107884799A - 基于rfid和dgps技术实现轨道无人车全程精准定位的方法 - Google Patents

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万玲
李晨阳
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Abstract

本发明公开了一种基于RFID和DGPS技术实现轨道无人车全程精准定位的方法，包括如下步骤：在无人车上安装DGPS与RFID定位***，DGPS与RFID定位***都与车载控制器相连，车载控制器通过DGPS***与RFID定位***进行车辆的定位测距与无人驾驶；车载GPS与基站构成DGPS，在有卫星信号的条件下获得亚米级以下定位精度，实现车辆的定位与无人驾驶；在无人车上安装的RFID阅读器与轨道上的RFID信标构成RFID定位***，车载控制器获取到RFID定位信息；同一轨道上的两车辆之间通过无线通讯传递彼此的定位信息发送给车载控制器，车载控制器根据车辆之间的定位信息计算车辆之间的距离，控制车辆速度实现车辆的无人驾驶。本发明能够实现无人车的全程实时定位测距，保障无人车的驾驶安全。

Description

基于RFID和DGPS技术实现轨道无人车全程精准定位的方法
技术领域
本发明涉及无人车技术领域，尤其是一种基于RFID和DGPS技术实现轨道无人车全程精准定位的方法。
背景技术
无人车在没有人为干预的情况下能自主安全到达指定目的地，其中避障、定位与导航是无人车研究的核心问题。在有效控制无人车运动后，无人车定位成为导航控制首先要解决的问题。无人车在室内或有建筑物等遮挡的情况下传统的GPS定位会因收不到卫星信号而无法完成定位，单一的定位技术，容易导致定位的精度差或者无法定位。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于RFID和DGPS技术实现轨道无人车全程精准定位的方法，能够实现轨道无人车的全程实时定位测距，保障无人车的驾驶安全。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于RFID和DGPS技术实现轨道无人车全程精准定位的方法，包括如下步骤：
(1)在无人车上安装DGPS***与RFID定位***，DGPS***与RFID定位***都与车载控制器相连，车载控制器通过DGPS***与RFID定位***进行车辆的定位测距与无人驾驶；
(2)车载GPS与基站构成DGPS，在有卫星信号的条件下获得亚米级以下定位精度，实现车辆的定位与无人驾驶；
(3)在无人车上安装的RFID阅读器与轨道上的RFID信标构成RFID定位***，车载控制器获取到RFID定位信息；
(4)同一轨道上的两车辆之间通过无线通讯互相传递彼此的定位信息并发送给车载控制器，车载控制器根据车辆之间的定位信息计算车辆之间的距离，控制车辆速度实现车辆的无人驾驶。
优选的，车载控制器同时获取由DGPS与RFID阅读器提供的定位信息，当DGPS与RFID测距信息都有效时，以较小值为准；当DGPS测距信息与RFID测距信息有一个无效时，以另外一个有效的信号为准；当DGPS测距信息与RFID测距信息两个都无效时，悬挂车辆进入紧急停车模式。
优选的，RFID电子标签安装在轨道上，RFID电子标签的芯片里存储有RFID电子标签的准确的位置信息，无人车上安装有RFID电子标签读取设备，当无人车经过RFID电子标签上方时，无人车上的阅读器可以读取RFID电子标签上的信息，获取电子标签的ID信息和位置信息。
优选的，轨道上连续安装多个RFID电子标签，当RFID电子标签之间的距离较大时，根据RFID电子标签的位置信息和无人车的速度可以计算出无人车当前的位置，d＝d0+v*t，其中，d0为RFID电子标签的位置，v为无人车的速度，t为通过的时间。
优选的，轨道上连续安装多个RFID电子标签，当RFID电子标签之间的距离比较小时，则根据读到的RFID电子标签的信息即可实现无人车的定位。
优选的，由于RFID和DGPS的刷新率的不同，可能接收到3种情况下的位置数据，只有RFID数据、只有DGPS数据、既有RFID数据又有DGPS数据；***采用粒子滤波器对服务器端的位置数据进行处理，粒子滤波器对任意分布噪声都适用，并能够很好地融合不同传感器的数据；粒子滤波器算法具体包括以下步骤：
(1)粒子集初始化，k＝0：对于i＝1,2,…,N，由先验概率p(x0)生成采样粒子
(2)对于k＝1,2,…，循环执行以下步骤：
重要性采样：对于i＝1,2,…，N，从重要性概率密度中生成采样例子计算粒子权重其中p(x)为粒子概率密度函数，q(x)为重要性函数，Y为测量数据，并进行归一化得到
重采样：对粒子集进行重采样，重采样后的粒子集为
输出：计算k时刻的状态估计值：
本发明的有益效果为：本发明将DGPS和RFID技术完美的融合，发挥各自最大的优势，DGPS其定位精度可以达到亚米级定位精度，可以解决有卫星信号环境下目标定位测距；在没有卫星信号环境下，采用RFID定位技术来进行目标定位测距，在定位管理***中实现统一化信息管理；首次将RFID技术和DGPS技术融合应用于悬挂式轨道无人车的定位测距及控制上，实现全程安全距离控制，使得定位精度达到厘米级，同时增强了算法的抗干扰性，为悬挂式轨道无人车的避障提供更多的信息；本发明的RFID阅读器可阅读轨道上RFID信标的射频信号，来获取小车的位置信息，再通过无线通讯互相传递彼此的位置信息，特别适合轨道车辆的距离测量，小车的无线通讯功能可以将本车的GPS位置信号发送给相邻车辆，在有GPS信号的情况下通过GPS信号进行定位测出两车辆之间的距离，在没有GPS信号的情况下通过RFID的距离测量来控制车辆，不管是GPS还是RFID测距，一旦距离小于安全距离，则需要对车辆的速度进行控制，保障车辆的安全。
附图说明
图1为本发明的方法流程示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种基于RFID和DGPS技术实现轨道无人车全程精准定位的方法，包括如下步骤：
(1)在无人车上安装DGPS***与RFID定位***，DGPS***与RFID定位***都与车载控制器相连，车载控制器通过DGPS***与RFID定位***进行车辆的定位测距与无人驾驶；
(2)车载GPS与基站构成DGPS，在有卫星信号的条件下获得亚米级以下定位精度，实现车辆的定位与无人驾驶；
(3)在无人车上安装的RFID阅读器与轨道上的RFID信标构成RFID定位***，车载控制器获取到RFID定位信息；
(4)同一轨道上的两车辆之间通过无线通讯互相传递彼此的定位信息并发送给车载控制器，车载控制器根据车辆之间的定位信息计算车辆之间的距离，控制车辆速度实现车辆的无人驾驶。
对于室内外无缝定位测距***而言，在有卫星信号时可以使用DGPS定位技术，但在复杂环境下，卫星信号由于衰减和遮挡，定位精度下降，此时可以使用RFID定位技术进行弥补。本***通过使用滤波器融合RFID定位数据和DGPS定位数据，达到提高定位精度的目的，在复杂环境下实现无缝拼接定位融合。车载控制器将车辆的GPS定位数据和RFID定位数据发送给无线通讯设备，同一轨道上两车辆上的无线通讯互相传输GPS定位数据和RFID定位数据信息，并将数据发送给车载控制器，控制车辆的全程安全距离与无人驾驶。***工作流程如下：
(1)确定主传感器与其它传感器之间的时间差，做到时钟同步；
(2)GPS通过基站获得定位信息，并将定位信息发送给车载控制器再由车载控制器发送给无线通信设备；
(3)同一轨道上的两个车辆通过无线通讯互相获取对方的定位与测距数据，通过无线通讯得到的RFID位置信息和GPS位置信息(如有位置信息的话)传送至车载控制器；
(4)车载控制器获得RFID定位信息和GPS定位测距信息，通过无线通讯来互相传递定位信息后再发送给车载控制器，车载控制器将GPS的坐标与RFID定位数据结合分析，最终确定目标位置信息做到无缝拼接。
由于RFID和DGPS的刷新率的不同，可能接收到3种情况下的位置数据，只有RFID数据、只有DGPS数据、既有RFID数据又有DGPS数据。***采用粒子滤波器对服务器端的位置数据进行处理，粒子滤波器对任意分布噪声都适用，并能够很好地融合不同传感器的数据。粒子滤波器算法具体包括以下步骤：
(1)粒子集初始化，k＝0：对于i＝1,2,…,N，由先验概率p(x0)生成采样粒子
(2)对于k＝1,2,…，循环执行以下步骤：
重要性采样：对于i＝1,2,…，N，从重要性概率密度中生成采样例子计算粒子权重其中p(x)为粒子概率密度函数，q(x)为重要性函数，Y为测量数据，并进行归一化得到
重采样：对粒子集进行重采样，重采样后的粒子集为
输出：计算k时刻的状态估计值：
RFID电子标签安装在轨道上，RFID电子标签的芯片里存储有RFID电子标签的准确的位置信息，无人车上安装有RFID电子标签读取设备，当无人车经过RFID电子标签上方时，无人车上的阅读器可以读取RFID电子标签上的信息，获取电子标签的ID信息和位置信息。轨道上连续安装多个RFID电子标签，当RFID电子标签之间的距离较大时，根据RFID电子标签的位置信息和无人车的速度可以计算出无人车当前的位置，d＝d0+v*t，其中，d0为RFID电子标签的位置，v为无人车的速度，t为通过的时间。轨道上连续安装多个RFID电子标签，当RFID电子标签之间的距离比较小时，则根据读到的RFID电子标签的信息即可实现无人车的定位。
本发明将DGPS和RFID定位算法进行结合，实现定位目标的全程安全距离控制。应用方案优势是将DGPS和RFID技术完美的融合，发挥各自最大的优势。DGPS其定位精度可以达到亚米级定位精度，可以解决有卫星信号环境下目标定位测距；在没有卫星信号环境下，我们采用了RFID定位技术来解决这种环境下的目标定位测距。在定位管理***中实现统一化信息管理。首次实现将RFID技术和DGPS技术融合应用于悬挂式无人车的定位测距及控制上，实现全程安全距离控制，使得定位精度达到厘米级，同时增强算法的抗干扰性，为悬挂车辆的避障提供更多的信息。
本发明的RFID阅读器可阅读轨道上RFID信标的射频信号，来获取小车的位置信息，再通过无线通讯互相传递彼此的位置信息。特别适合轨道车辆的距离测量，小车的无线通讯功能，可以将本车的GPS位置信号发送给相邻车辆，在有GPS信号的情况下通过GPS信号进行定位测出两车辆之间的距离，在没有GPS信号的情况下通过RFID的距离测量来控制车辆，不管是GPS还是RFID测距，一旦距离小于安全距离，则需要对车辆的速度进行控制，保障车辆的安全。
尽管本发明就优选实施方式进行了示意和描述，但本领域的技术人员应当理解，只要不超出本发明的权利要求所限定的范围，可以对本发明进行各种变化和修改。

Claims (6)

1.一种基于RFID和DGPS技术实现轨道无人车全程精准定位的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在无人车上安装DGPS***与RFID定位***，DGPS***与RFID定位***都与车载控制器相连，车载控制器通过DGPS***与RFID定位***进行车辆的定位测距与无人驾驶；
(2)车载GPS与基站构成DGPS，在有卫星信号的条件下获得亚米级以下定位精度，实现车辆的定位与无人驾驶；
(3)在无人车上安装的RFID阅读器与轨道上的RFID信标构成RFID定位***，车载控制器获取到RFID定位信息；
(4)同一轨道上的两车辆之间通过无线通讯互相传递彼此的定位信息并发送给车载控制器，车载控制器根据车辆之间的定位信息计算车辆之间的距离，控制车辆速度实现车辆的无人驾驶。
2.如权利要求1所述的基于RFID和DGPS技术实现轨道无人车全程精准定位的方法，其特征在于，车载控制器同时获取由DGPS与RFID阅读器提供的定位信息，当DGPS与RFID测距信息都有效时，以较小值为准；当DGPS测距信息与RFID测距信息有一个无效时，以另外一个有效的信号为准；当DGPS测距信息与RFID测距信息两个都无效时，悬挂车辆进入紧急停车模式。
3.如权利要求1所述的基于RFID和DGPS技术实现轨道无人车全程精准定位的方法，其特征在于，RFID电子标签安装在轨道上，RFID电子标签的芯片里存储有RFID电子标签的准确的位置信息，无人车上安装有RFID电子标签读取设备；当无人车经过RFID电子标签上方时，无人车上的阅读器可以读取RFID电子标签上的信息，获取电子标签的ID信息和位置信息。
4.如权利要求1所述的基于RFID和DGPS技术实现轨道无人车全程精准定位的方法，其特征在于，轨道上连续安装多个RFID电子标签，当RFID电子标签之间的距离较大时，根据RFID电子标签的位置信息和无人车的速度可以计算出无人车当前的位置，d＝d0+v*t，其中，d0为RFID电子标签的位置，v为无人车的速度，t为通过的时间。
5.如权利要求1所述的基于RFID和DGPS技术实现轨道无人车全程精准定位的方法，其特征在于，轨道上连续安装多个RFID电子标签，当RFID电子标签之间的距离比较小时，则根据读到的RFID电子标签的信息即可实现无人车的定位。
6.如权利要求2所述的基于RFID和DGPS技术实现轨道无人车全程精准定位的方法，其特征在于，由于RFID和DGPS的刷新率的不同，可能接收到3种情况下的位置数据，只有RFID数据、只有DGPS数据、既有RFID数据又有DGPS数据；***采用粒子滤波器对服务器端的位置数据进行处理，粒子滤波器对任意分布噪声都适用，并能够很好地融合不同传感器的数据；粒子滤波器算法具体包括以下步骤：
(1)粒子集初始化，k＝0：对于i＝1,2,…,N，由先验概率p(x0)生成采样粒子
(2)对于k＝1,2,…，循环执行以下步骤：
重要性采样：对于i＝1,2,…，N，从重要性概率密度中生成采样例子计算粒子权重其中p(x)为粒子概率密度函数，q(x)为重要性函数，Y为测量数据，并进行归一化得到
重采样：对粒子集进行重采样，重采样后的粒子集为
输出：计算k时刻的状态估计值：
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