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基于移动电话定位的公交车辆定位研究

作　者: 张志良
导　师: 孙棣华
学　校: 重庆大学
专　业: 系统工程
关键词: 公交车辆定位 TDOA 定位 TDOA 误差模型定位误差分布地图匹配算法
分类号: U495
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 217次
引　用: 2次
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内容摘要

发展智能公共交通系统是从根本上解决城市交通问题最有效的途径,公交车辆的定位与跟踪是智能公交系统中的核心技术,它是实时公交信息的获得和发布、公交系统的运营和管理、以及公交线路规划等的基础和前提。由于公交车辆运行在车辆密度大、周围建筑物密集的城市路网中,因此采用传统的车辆自动定位技术(AVL),如信标定位、航迹推算定位、全球定位系统(GPS)对公交车辆进行定位存在许多不足,如基础设施建设和定位设备投入大、建设周期长,系统运营费用高,定位精度和稳定性不可靠等。移动电话定位技术是随着移动通信技术的发展而发展起来的一种新型定位技术,它利用信号在移动电话与基站之间传播的特征参数进行定位。与传统的AVL 技术相比,移动电话定位虽然精度不高,但用于公交车辆定位具有投资小、运营费用低、系统维护简单等优势。因此,论文提出基于移动电话定位技术的公交车辆定位方案,通过研究TDOA定位误差的分布规律和相应的地图匹配算法提高公交车辆定位的精度,使其满足智能公交系统对公交车辆定位精度的要求。论文首先概述了智能公交系统发展的现状,介绍了目前应用于公交系统中的各种车辆定位技术,通过与移动电话定位技术的比较,分析了它们的优缺点。针对公交车辆运行的特点,提出利用移动电话定位中的TDOA 定位技术对公交车辆进行定位。论文在分析TDOA 定位原理和移动通信环境中信号传播特性的基础上,充分考虑信道环境误差和系统误差对信号延时的影响,建立了TDOA 测量值误差的统计模型,并通过不同条件下的模拟实验验证了模型的有效性。然后利用TDOA 误差统计模型,提出了通过模拟定位获得定位误差分布和误差椭圆的方法,并通过统计分析的方法研究了移动电话与基站的相对位置对定位误差分布的影响、基站组合方式不同对误差分布的影响、以及定位误差在椭圆区域内分布的统计规律。最后,根据智能公交系统中车辆定位的要求,设计了基于TDOA 定位技术的公交车辆定位系统的体系结构和功能模块,研究了基于TDOA 定位误差分布的公交车辆地图匹配算法,并验证了算法的可靠性及其在减小定位误差方面的优越性。

全文目录

中文摘要  4-5
英文摘要  5-8
1 绪论  8-15
  1.1 研究背景  8-10
    1.1.1 城市交通问题  8
    1.1.2 公共交通在城市交通中的地位和作用  8-9
    1.1.3 我国公交系统存在的问题  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-13
    1.2.1 智能公交系统的发展概况  10-12
    1.2.2 移动电话在交通系统中的应用现状  12-13
  1.3 本文研究的目的和研究内容  13-15
    1.3.1 本文研究的目的  13
    1.3.2 研究内容和论文结构  13-15
2 移动电话定位技术  15-25
  2.1 引言  15
  2.2 移动电话定位技术概述  15-18
    2.2.1 移动电话定位技术的分类  15-16
    2.2.2 几种典型的移动电话定位方法  16-18
  2.3 移动电话定位技术与现有公交定位技术的比较  18-21
    2.3.1 现有公交定位技术  18-19
    2.3.2 移动电话定位技术用于公交定位的优势  19-21
  2.4 TDOA 定位技术  21-25
    2.4.1 定位原理和定位误差  21-22
    2.4.2 TDOA 测量值估计算法  22-23
    2.4.3 TDOA 定位算法  23-25
3 TDOA 测量值误差的统计模型  25-35
  3.1 引言  25
  3.2 TDOA 测量值的主要误差源  25-27
    3.2.1 信道环境误差  25-26
    3.2.2 系统误差  26-27
  3.3 信号到达时间误差的统计模型  27-29
    3.3.1 NLOS 传播的附加延时  27-28
    3.3.2 到达时间误差的统计模型  28-29
  3.4 TDOA 测量值误差的统计模型  29-32
  3.5 模型的实验验证  32-34
    3.5.1 模拟实验的条件  32
    3.5.2 TOA 误差统计模型的验证  32-33
    3.5.3 TDOA 误差统计模型的验证  33-34
  3.6 本章小结  34-35
4 TDOA 定位误差的统计分析  35-53
  4.1 引言  35
  4.2 TDOA 定位误差分布的模拟  35-44
    4.2.1 模拟TDOA 定位的方法  35-37
    4.2.2 定位区域内TDOA 定位误差的分布  37-41
    4.2.3 TDOA 测量值组合与定位误差分布的关系  41-44
  4.3 定位误差的统计分析  44-52
    4.3.1 统计分析方法的基本思想  44-45
    4.3.2 定位误差椭圆  45-49
    4.3.3 定位误差在误差椭圆内的分布规律  49-52
  4.4 本章小结  52-53
5 基于TDOA 定位技术与地图匹配的公交车辆定位  53-66
  5.1 引言  53
  5.2 基于TDOA 定位技术的公交车辆定位系统  53-56
    5.2.1 系统体系结构  53-54
    5.2.2 功能模块  54-55
    5.2.3 公交车辆定位的实现流程  55-56
  5.3 基于TDOA 定位误差分布的公交车辆地图匹配  56-65
    5.3.1 公交线路的分段线性化处理  56-57
    5.3.2 基于TDOA 定位误差分布的匹配算法  57-62
    5.3.3 地图匹配算法可靠性的实验验证  62-65
  5.4 本章小结  65-66
6 总结与展望  66-67
致谢  67-68
参考文献  68-71
附录作者攻读硕士学位期间完成的论文  71-72
独创性声明  72
学位论文版权使用授权书  72

基于移动电话定位的公交车辆定位研究

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