CN108966135B - 一种基于iBeacon技术的地下互通辅助导航*** - Google Patents
一种基于iBeacon技术的地下互通辅助导航*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明提出了一种基于iBeacon技术的地下互通辅助导航***。本发明根据地下互通道路85%位车速以及驾驶人总反应时间计算布设间隔距离,以布设间隔距离为间隔在地下互通道路等间隔均匀布设Beacon基站;各地下互通道路中布设的Beacon基站发送广播数据包,行驶车辆通过设备的蓝牙接收广播数据包,并根据接收广播数据包计算行驶车辆位置;将车辆位置输入至行驶车辆导航***中同时对下一导航动作进行语音播报,进行在地下互通道路中导航。本发明实现了在地下互通道路导航的目的,减少了地下互通道路交通事故的发生,保障地下互通道路安全高效运行。
Description
技术领域
本发明涉及智能交通技术领域,尤其涉及一种基于iBeacon技术的地下互通辅助导航***。
背景技术
近年来,城市人口膨胀、土地资源稀缺、交通拥堵等问题困扰着城市的建设和发展,地下互通道路的开发已经成为国内外许多大城市关注的热点。目前日本东京、美国波士顿、西班牙马德里、新加坡等国外大城市都成功进行了地下互通道路规划建设。地下城市互通道路建设是国际化的建设趋势,会成为未来国际城市道路建设的主要方向。城市地下互通道路是既有城市路网的组成部分,在改善交通、保护环境、改善环境有显著作用,可解决一系列城市问题。然而由于其特有的地下封闭环境,导致GPS信号弱,现有导航软件在地下环境无法正常使用。这会进一步影响驾驶人的主观判断,导致车辆临时变道现象频发,增加诱发交通事故风险。由于地下环境条件有限,一旦发生交通事故,伤亡人员难以得到及时救治,且拥堵车流难以疏散。因此需要为地下互通道路提供定位导航服务。
目前除GPS定位外的定位措施主要有车辆惯性导航、WiFi定位、基站定位等。惯性导航根据车辆自身的加速度来推算车辆的速度,但精度受限且不易推广;WiFi定位用于室内定位,但其消耗大,不能独立持久使用;基站定位是根据多个信号塔来推算用户位置,误差偏大且适用于室外,在地下环境收效甚微。因此,地下互通道路急需一种新的解决措施,在地下恶劣的环境中能够实现车辆正常导航行驶的目的,以减少事故发生,保障其安全高效运行。
发明内容
针对地下互通道路导航问题,本发明提出了一种基于iBeacon技术的地下互通辅助导航***。
本发明的技术方案为一种基于iBeacon技术的地下互通辅助导航***,其特征在于以下步骤:
步骤1:根据地下互通道85%位车速以及驾驶人总反应时间计算布设间隔距离,以布设间隔距离为间隔在地下互通道路等间隔均匀布设Beacon基站;
步骤2:各地下互通道路中布设的Beacon基站发送广播数据包,行驶车辆通过设备的蓝牙接收广播数据包,并根据接收广播数据包计算行驶车辆位置;
步骤3:将车辆位置输入至行驶车辆导航***中,代替车辆当前的位置坐标同时对下一导航动作进行语音播报,以实现在地下互通道路中导航。
作为优选,布设间隔距离为:
L=v85×t
t=t1+t2+t3+t4
其中,v85为地下互通道路85%位车速,t为驾驶人总反应时间,t1为驾驶员反应特性驾驶人知觉反应和产生制动效果时间,t2为语音播报时间,t3为扫描频率及发射频率,t4为驾驶人反应时间;
布设Beacon基站的数量为N;
作为优选,步骤2中所述发送广播数据包为:
sdatai={sIDi,sGPSi,sRSSIi}i∈[1,N]
其中,sdatai为第i个发送广播数据包,N为发送广播数据包的数量,sIDi为第i个发送广播数据包中基站标识信息,sGPSi为第i个发送广播数据包中基站位置信息,sRSSIi为第i个发送广播数据包中基站信号强度信息;
步骤2中所述接收广播数据包为:
rdataj={rIDj,rGPSj,rRSSIj}j∈[1,M]
其中,rdataj为第j个接收广播数据包,M为接收广播数据包的数量,rIDj为第j个接收广播数据包中基站标识信息,rGPSj为第j个接收广播数据包中基站位置信息,rRSSIj为第j个接收广播数据包中基站信号强度信息;
步骤2中所述根据接收广播数据包计算行驶车辆位置为:
若rRSSIj≥α则rdataj为有效数据包,否则rdataj为无效数据包;
有效数据包为:
rdataf(k)={rIDf(k),rGPSf(k),rRSSIf(k)}k∈[1,K]
其中,rdataf(k)为第k个有效数据包,rdataf(k)为M个有效数据包中第f(k)个有效数据包,rIDf(k)为第k个有效数据包中基站标识信息,rGPSf(k)为第k个有效数据包中基站位置信息,rRSSIf(k)为第k个有效数据包中基站信号强度信息;
rRSSIf(1),rRSSIf(2),...,rRSSIf(K)中选择基站信号强度信息最大值rRSSIf(max),其对应的基站位置信息rGPSf(max)为行驶车辆位置;
本发明具有以下优点:
通过将接收到广播数据包的GPS坐标信息代入导航***同时对下一导航动作进行语音播报,引导驾驶人实现对自身位置的感知,以实现在地下互通道路中的定位,使得车辆异常驾驶行为减少,降低地下事故发生概率;
通过L米的间隔来布设Beacon基站,使得驾驶人在驾驶过程进行持续定位,以实现在地下互通道路内的连续导航,降低驾驶人在地下空间的紧张焦躁情绪,降低地下事故发生概率;
综合考虑地下封闭环境中GPS信号微弱等因素,建立一种基于iBeacon技术的地下互通辅助导航***,实现在地下封闭环境的定位导航功能,能够从位置信息补偿的角度减少事故发生,保障地下互通道路安全、高效运行。相较现有地下互通道路导航方法,本方法具备低成本、低功耗、易扩展的优点,对目前国内在地下互通道路导航方面是有力的补充。
附图说明
图1:Beacon基站平面布设示意图;
图2:两车道Beacon基站断面布设示意图;
图3:三车道Beacon基站断面布设示意图;
图4:本发明方法流程示意图。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明,下面结合附图及实施示例对本发明作进一步的详细描述,应当理解,此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明实施方式中以厦门万石山-钟鼓山地下互通立交为例。通过按L米的间隔布设Beacon基站以实现在地下互通道路内的连续导航,降低驾驶人在地下空间的紧张焦躁情绪。最终实现在地下互通道路中对其位置信息进行补偿的作用,以减少地下互通道路事故的发生。
如图1所示,在隧道内壁布设Beacon基站,按照等间距的布设方式布设从入口到出口整段隧道,地下互通道路85%位车速为v85=50/3.6m/s,驾驶人总反应时间为t=3.6s,布设间隔为L=50m;车辆导航***为高德车辆导航***。
如图2所示,选取Beacon基站在地下互通道路断面处布设,对于两车道道路断面,将Beacon基站布设于隧道顶部。对于三车道断道路面,如图3所示,将Beacon基站布设于隧道两侧以保证作用效果。
下面结合图1至图4介绍本发明的实施方式。本发明实施方式的具体步骤为:
步骤1:根据地下互通道路85%位车速以及驾驶人总反应时间计算布设间隔距离,以布设间隔距离为间隔在地下互通道路等间隔均匀布设Beacon基站;
布设间隔距离为:
L=v85×t
t=t1+t2+t3+t4
其中,v85为地下互通道路85%位车速,t为驾驶人总反应时间,t1=0.7s为驾驶员反应特性驾驶人知觉反应和产生制动效果时间,t2=1.4s为语音播报时间,t3=0.5s为扫描频率及发射频率,t4=1.0s为驾驶人反应时间;
布设Beacon基站的数量为N;
步骤2:各地下互通道路中布设的Beacon基站发送广播数据包,行驶车辆通过设备的蓝牙接收广播数据包,并根据接收广播数据包计算行驶车辆位置;
步骤2中所述发送广播数据包为:
sdatai={sIDi,sGPSi,sRSSIi}i∈[1,N]
其中,sdatai为第i个发送广播数据包,N为发送广播数据包的数量,sIDi为第i个发送广播数据包中基站标识信息,sGPSi为第i个发送广播数据包中基站位置信息,sRSSIi为第i个发送广播数据包中基站信号强度信息;
步骤2中所述接收广播数据包为:
rdataj={rIDj,rGPSj,rRSSIj}j∈[1,M]
其中,rdataj为第j个接收广播数据包,M为接收广播数据包的数量,rIDj为第j个接收广播数据包中基站标识信息,rGPSj为第j个接收广播数据包中基站位置信息,rRSSIj为第j个接收广播数据包中基站信号强度信息;
步骤2中所述根据接收广播数据包计算行驶车辆位置为:
若rRSSIj≥α则rdataj为有效数据包,否则rdataj为无效数据包;
有效数据包为:
rdataf(f(k)={rIDf(k),rGPSf(k),rRSSIf(k)}k∈[1,K]
其中,rdataf(k)为第k个有效数据包,rdataf(k)为M个有效数据包中第f(k)个有效数据包,rIDf(k)为第k个有效数据包中基站标识信息,rGPSf(k)为第k个有效数据包中基站位置信息,rRSSIf(k)为第k个有效数据包中基站信号强度信息;
rRSSIf(1),rRSSIf(2),...,rRSSIf(K)中选择基站信号强度信息最大值rRSSIf(max),其对应的基站位置信息rGPSf(max)为行驶车辆位置;
步骤3:将车辆位置输入至行驶车辆导航***中,代替车辆当前的位置坐标,同时对下一导航动作进行语音播报,如“前方100米右转”,以实现在地下互通道路中导航。
应当理解的是,上述针对较佳实施例的描述较为详细,并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下,还可以做出替换或变形,均落入本发明的保护范围之内,本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (1)
1.一种基于iBeacon技术的地下互通辅助导航***,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:以一定的固定布设距离为间隔在地下互通道路等间隔均匀布设Beacon基站;
步骤2:各地下互通道路中布设的Beacon基站发送广播数据包,行驶车辆通过设备的蓝牙接收广播数据包,并根据接收广播数据包计算行驶车辆位置;
步骤3:将车辆位置输入至行驶车辆导航***中,代替车辆当前的位置坐标同时对下一导航动作进行语音播报,以实现在地下互通道路中导航;
所述Beacon基站布设的数量为N;
步骤2中所述发送广播数据包为:
sdatai={sIDi,sGPSi,sRSSIi}i∈[1,N]
其中,sdatai为第i个发送广播数据包,N为发送广播数据包的数量,sIDi为第i个发送广播数据包中基站标识信息,sGPSi为第i个发送广播数据包中基站位置信息,sRSSIi为第i个发送广播数据包中基站信号强度信息;
步骤2中所述接收广播数据包为:
rdataj={rIDj,rGPSj,rRSSIj}j∈[1,M]
其中,rdataj为第j个接收广播数据包,M为接收广播数据包的数量,rIDj为第j个接收广播数据包中基站标识信息,rGPSj为第j个接收广播数据包中基站位置信息,rRSSIj为第j个接收广播数据包中基站信号强度信息;
步骤2中所述根据接收广播数据包计算行驶车辆位置为:
若rRSSIj≥α则rdataj为有效数据包,否则rdataj为无效数据包;
α为信号阈值;
有效数据包为:
rdatafk={rIDfk,rGPSfk,rRSSIfk}k∈[1,K]
其中,rdatafk为第k个有效数据包,rdatafk为K个有效数据包中第fk个有效数据包,rIDfk为第k个有效数据包中基站标识信息,rGPSfk为第k个有效数据包中基站位置信息,rRSSIfk为第k个有效数据包中基站信号强度信息;
rRSSIf1,rRSSIf2,…,rRSSIfK中选择基站信号强度信息最大值rRSSIfmax,其对应的基站位置信息rGPSfmax为行驶车辆位置。
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