基于高精精度北斗衛(wèi)星定位車聯(lián)網(wǎng)智能影音導(dǎo)航系統(tǒng)研究與應(yīng)用

趙丹　杜麗萍　胡江川

摘要：近些年，伴隨著人們生活水平的不斷提高，越來越多的人擁有自己的私家車，駕駛自己的車輛出門成了很多人出行的首選。而城市道路發(fā)展的速度遠遠不及城市車輛增加的速度，這就造成了城市道路大面積阻塞的情況時有發(fā)生。不僅影響了人們出行的心情而且還干擾了人們正常的生活。基于高精度北斗衛(wèi)星定位車聯(lián)網(wǎng)智能影音導(dǎo)航系統(tǒng)不僅高效的解決了城市道路大面積阻塞的狀況，且還具有強大的附加功能，如：向駕駛?cè)藛T提供實時路況信息，分析城市道路阻塞分布從中找出最優(yōu)路線及到達目的后向駕駛員提供可選擇的車位信息和周邊服務(wù)點選擇信息等等。

關(guān)鍵詞：北斗衛(wèi)星定位；車聯(lián)網(wǎng)；城市交通；智能服務(wù)

中圖分類號：P228.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）30-0138-03

1研究內(nèi)容

隨著中國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，汽車制造業(yè)的不斷壯大，普通大眾擁有自己的私家車對當今的中國老百姓來說已經(jīng)不是一個遙不可及的夢想，據(jù)不完全統(tǒng)計中國城市人口三戶中就有一戶擁有至少一輛私家車。而這個數(shù)據(jù)還在不斷的增長，伴隨著城市車輛的增加，隨之而來的問題就是城市道路阻塞。城市道路阻塞會造成城市環(huán)境污染，噪音及浪費能源等等一系列問題，如何解決城市交通阻塞已迫在眉睫。因此，基于高精度北斗衛(wèi)星定位車聯(lián)網(wǎng)智能影音導(dǎo)航系統(tǒng)的研究與應(yīng)用為城市交通阻塞提高了科學的解決辦法。本文通過無線通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及傳感器技術(shù)等等科學技術(shù)實現(xiàn)了人與車之間、車與車之間，車與道路之間的有效溝通聯(lián)系，并運用具有強大高端處理器的高清液晶顯示車載導(dǎo)航系統(tǒng)向駕駛?cè)藛T提高智能化的服務(wù)。

2功能介紹

2.1對車輛進行精確管理

通過車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以對安裝有智能導(dǎo)航系統(tǒng)的私家車進行實時的數(shù)據(jù)通訊，保證了有效的溝通方式。每輛私家車都有獨立的標記，即通過電子標簽來區(qū)分不同的私家車輛，每輛車都有特有的基本信息，包括：行駛路線、停車、繳費情況，不易混淆，保證了數(shù)據(jù)能正確的點對點的進行數(shù)據(jù)傳輸。通過智能導(dǎo)航系統(tǒng)傳輸?shù)膶崟r的有效的數(shù)據(jù)信息，駕駛員根據(jù)這些路況數(shù)據(jù)信息，保障了私家車能暢行無礙，降低了車輛做的無用功，減少了車輛的耗流量和尾氣排放，間接地保障了空氣質(zhì)量，消除了城市交通堵塞的狀況。

2.2保障出行安全便捷

通過高精度北斗衛(wèi)星定位技術(shù)及車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以對車輛進行精確定位，駕駛?cè)藛T車載數(shù)據(jù)端即智能導(dǎo)航系統(tǒng)可以輕松的掌握當前的路況信息，免除了交通堵塞帶來的煩擾。且基于高精度北斗衛(wèi)星定位車聯(lián)網(wǎng)智能影音導(dǎo)航系統(tǒng)還能夠?qū)崟r有效的監(jiān)控車輛的行駛狀態(tài)及保養(yǎng)狀況。及時高效地查看當前車輛的行駛速度，防止了因疲勞駕駛或車輛故障造成交通事故的情況。如有意外情況發(fā)生，智能影音導(dǎo)航系統(tǒng)會及時發(fā)出報警信息，且實時有效地把車輛的位置和狀況上傳到控制中心，使救援人員能夠根據(jù)這些信息迅速的做出反應(yīng)實施援助。因此本系統(tǒng)不僅能使未來的出行變得更便捷，而且還能保證人們的出行安全。

2.3提供多樣的智能服務(wù)

駕駛?cè)藛T可以通過車載智能影音導(dǎo)航系統(tǒng)方便及時地了解車輛周邊的服務(wù)設(shè)施情況，包括：商場、娛樂設(shè)施、餐飲服務(wù)、周邊加油站及停車位的分布情況等等信息。并且駕駛?cè)藛T還可以通過車載智能影音導(dǎo)航系統(tǒng)的藍牙設(shè)備與手機進行數(shù)據(jù)通訊，用戶使用手機就能夠享受車載智能影音導(dǎo)航系統(tǒng)提供的網(wǎng)上服務(wù)，如網(wǎng)上聊天、網(wǎng)上購物和炒股等等豐富多彩的服務(wù)。

3主要結(jié)構(gòu)組成

3.1傳感器結(jié)構(gòu)

傳感器結(jié)構(gòu)組織包括：度傳感器、速度傳感器及視頻攝像頭等等設(shè)備。通過這些設(shè)備及時的采集當前數(shù)據(jù)信息。駕駛?cè)藛T通過和設(shè)備的有效地進行數(shù)據(jù)溝通，實時了解當前出行路線中所能遇到的天氣狀況、路況信息及周邊服務(wù)信息，并針對這些信息做出適當?shù)某鲂蟹绞健?/p>

3.2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組織包括：遠距離無線通訊系統(tǒng)、北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)及大數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)。通過以上系統(tǒng)實現(xiàn)大量數(shù)據(jù)遠距離的有效及處理，達到實時遠程監(jiān)控的效果。

3.3應(yīng)用結(jié)構(gòu)

應(yīng)用結(jié)構(gòu)組織主要由車載終端和車載計算機即智能影音導(dǎo)航系統(tǒng)組成。此結(jié)構(gòu)組織的核心部分為移動通訊信息導(dǎo)航系統(tǒng)，分別由電子地圖、衛(wèi)星定位導(dǎo)航、汽車電子及3G移動通訊網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。能為駕駛?cè)藛T提供天氣狀況、路況信息及周邊服務(wù)信息，保障了未來的出行變得更便捷，而且還能保證人們的出行安全。

4高精度北斗衛(wèi)星定位技術(shù)

中國自行研究的高精度北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)是繼美國的GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)、北約的伽利略衛(wèi)星定位系統(tǒng)后，世界第三個成熟的衛(wèi)星定位系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)可提供全天候、自動化程度高、高精度、授時服務(wù)及短報文通訊服務(wù)等等。通過高精度北斗衛(wèi)星定位技術(shù)駕駛?cè)藛T可享受到短報文通訊服務(wù)，駕駛?cè)藛T可收到45到65個漢字的短信通報。高精度北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)的精密授時服務(wù)，可向駕駛?cè)藛T提供15NS到100NS世界同步精度。定位精度高：水平精度達到100米，設(shè)立校表站后精度達到20米以內(nèi)。工作頻率為：2491.45Hz。達到1米以內(nèi)的高精度定位技術(shù)，可以實現(xiàn)大量的精細化導(dǎo)航及管理應(yīng)用。駕駛?cè)藛T只需要一個車載終端，便可以通過智能影音導(dǎo)航系統(tǒng)達到定位和導(dǎo)航的要求。

北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)有斜軌道衛(wèi)星，在有遮擋物復(fù)雜地形、地表定位信號更強、精度更高。北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)支持短訊傳輸功能，終端設(shè)備不僅能接受到北斗定位信號，還能發(fā)送終端信息到衛(wèi)星或者到調(diào)控中心，這個功能GPS不支持。北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)最大的特點就是把導(dǎo)航與通訊緊密結(jié)合起來，這是其他導(dǎo)航系統(tǒng)所不具備的。

4.1高精度北斗衛(wèi)星定位技術(shù)工作原理

數(shù)據(jù)文件格式為CGA、GLL、GSA、GSV、RMC等等是北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)主要能獲取的文件。其中以SGN文件格式開頭的為北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)雙模式能獲得的文件。經(jīng)緯度格式NNEA0183為經(jīng)緯度信息，使用“度”、“分”等經(jīng)緯度坐標通常被后臺地圖用來定位。三星定位類型的三組數(shù)據(jù)分別為A：70、290，B：55、325，C：20、208，通過對三顆星的仰角和方向角進行計算，使用高等數(shù)學相關(guān)公式得出經(jīng)緯度坐標。endprint

4.2數(shù)據(jù)流程

車載數(shù)據(jù)終端即車載智能影音導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)出定位請求，此請求通過數(shù)據(jù)終端設(shè)備發(fā)送給衛(wèi)星地面接收端，地面接收端向北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)提出定位請求，北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)獲取定位請求后進行定位，并將原始定位數(shù)據(jù)傳輸給衛(wèi)星地面接收端。車載數(shù)據(jù)終端對傳送來的數(shù)據(jù)進行分類提取，并存儲有價值的信息。

4.3高精度北斗衛(wèi)星定位技術(shù)試驗與驗證

通過高精度北斗衛(wèi)星定位技術(shù)在某條高速公路上的4輛車進行現(xiàn)場試驗，通過對車載智能影音導(dǎo)航系統(tǒng)的性能測試來驗證高精度北斗衛(wèi)星定位技術(shù)的可用性。4輛車分別安裝設(shè)備獨立完整的車載智能影音導(dǎo)航系統(tǒng)，對整段高速公路上的4輛車進行全路段信號測試。

4.3.1高精度北斗衛(wèi)星定位技術(shù)接收衛(wèi)星數(shù)概況

深入分析接收到的衛(wèi)星數(shù)量情況，分別對1號、2號、3號、4號四個車的車載智能影音導(dǎo)航系統(tǒng)接收到的衛(wèi)星數(shù)目、參與定位的衛(wèi)星數(shù)目及可見到的衛(wèi)星數(shù)目進行分析。結(jié)果如表1所示。

北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)現(xiàn)在發(fā)射完畢的衛(wèi)星在該段上的信號強度大于40dB。

從表1可知，車載智能影音導(dǎo)航系統(tǒng)全程接收到的北斗衛(wèi)星數(shù)量大于7顆，且信號強度良好，可以獨立完成車輛定位。

4.3.2接收數(shù)據(jù)有效率分析

使用兩種驗證方式進行定位有效覆蓋率分析，即定位有效標志和里程對應(yīng)方法。得出全程導(dǎo)航數(shù)據(jù)有效覆蓋率。結(jié)果如表2所示。

從表2可知，除去隧道和遮擋物的因素，全程定位有效覆蓋率高于95%，增強了定位的精度。

4.3.3精度分析

通過使用對精度因子DOP解算方法分析，得出采集對象的各個精度因子的值及其均值。結(jié)果如表3所示。

從表3可知，北斗衛(wèi)星定位接收數(shù)據(jù)增多，使得在該區(qū)段定位精度因子減少，增強了高精度北斗衛(wèi)星定位技術(shù)可用可靠性。

4.3.4誤差分析

通過公式RMS來反應(yīng)位置解算誤差情況，RMS用下式定義，

式中，V為基線向量改正數(shù)，P為觀測基線的權(quán)，N為觀測基線總數(shù)。

通過相關(guān)理論及試驗數(shù)據(jù)分析得出，高精度北斗衛(wèi)星定位技術(shù)能提供米級的可靠定位信息。

4.3.5試驗結(jié)論

高精度北斗衛(wèi)星定位技術(shù)能夠完成所有的技術(shù)要求，從而更好的完成精確的導(dǎo)航要求。

5總結(jié)

基于高精度北斗衛(wèi)星定位車聯(lián)網(wǎng)智能影音導(dǎo)航系統(tǒng)高效的解決了城市道路擁堵的狀況，使未來的出行變得更便捷，保證人們的出行安全，提供多樣的智能服，給整個汽車行業(yè)帶來新的契機。高精度北斗衛(wèi)星定位車聯(lián)網(wǎng)智能影音導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用向高端產(chǎn)業(yè)發(fā)展已成為主流。endprint