第二篇 系統(tǒng)篇

1、第二篇第二篇 系統(tǒng)系統(tǒng)用第一篇介紹的各個模塊來構造可運行的系統(tǒng).自主式: 定位和導航功能在車內(nèi)(移動端)實現(xiàn)而不涉及遠程中心主機或中心式計算設備的系統(tǒng)稱為自主式系統(tǒng).中心式:中心式定位系統(tǒng)是利用中心主機的計算設備和通信設施在特定區(qū)域內(nèi)遠程定位或跟蹤車隊的系統(tǒng).良好的系統(tǒng)結構對于成功的定位和導航系統(tǒng)來說十分的重要. 第九章第九章 自主式定位和導航自主式定位和導航9.1 引言 系統(tǒng)的復雜性通常取決于結構和設計的權衡.如定位精度要求,單位成本,支持導航功能的復雜性是否需要無線通信接收機來支持定位功能等. 例如:徒步旅行或野營者使用的低成本,手持式,自主式定位裝置. 廉價的定位技術 GPS 顯示單元限

2、于文本的單色的LED顯示設備,顯示經(jīng)度和緯度. 又如較復雜的系統(tǒng),采用多種集成定位技術. 采用與GPS相結合的推算定位,復雜的地圖匹配功能,CD-ROM,硬盤驅動器或基于內(nèi)存技術的地圖數(shù)據(jù)庫.用戶界面采用同時顯示文本和地圖的平面顯示器.9.2 車輛定位車輛定位 定位系統(tǒng)結構包括兩個主要模塊: 定位模塊 用戶接口模塊 定位人機接口 推算定位 說明 地圖匹配 聲頻輸入/輸出 信標信號 文本顯示 地面無線電信號 方位顯示 衛(wèi)星信號 地圖顯示圖9.簡單的車載定位系統(tǒng)根據(jù)用戶的需求可以從每一模塊選擇一種或幾種不同技術來構造可運行的車載定位系統(tǒng)例如：徒步者（衛(wèi)星信號）文本顯示.獨立的衛(wèi)星定位技術獨立的衛(wèi)星

3、定位技術（）推算定位使用傳感器的數(shù)據(jù)融合來確定車輛位置相對距離測量通常從車輛里程計來推算，方位信息一般由磁羅經(jīng)，差分里程計或陀螺儀提供缺點：傳感器噪聲引入的誤差或初始確定的車輛位置的不精確而造成的誤差，使得精度成為這類系統(tǒng)的問題高定位精度的系統(tǒng)不可用推算定位技術作為唯一的定位源優(yōu)點：不需要通信接收機，減少成本地圖匹配算法可用于解決推算方法所造成的不精確性多傳感器融合（.節(jié)）技術有助于補償推算定位的不精確性（）采用計算機視覺系統(tǒng)基本原理是在實際出發(fā)前存儲沿途采集的圖象，然后在行程中將攝象機捕獲的圖象與之匹配來識別車輛位置缺點：不能用于數(shù)據(jù)庫中沒有包含的區(qū)域優(yōu)點：不需要通信接受機進行位置確定.地面

4、無線電定位技術三類常用的地面定位測量技術：到達時間（）到達角度（）到達時間差（）均利用（射頻）信號以恒定速度傳播以及傳播信號的路徑是可預測性的原理：通過測量從多個已知位置的發(fā)射機廣播信號到達接收端的傳播時間來確定移動設備或車輛的位置，同定位一樣：利用三角測量來計算車輛位置單元點1單元點2a1a2d無線2無線1圖9.3由到達角（AOA）確定位置缺點：對信號的阻擋和多經(jīng)反射的敏感性,誤差可達幾百米;優(yōu)點:需要兩點就可確定車輛的位置，無需在單元小區(qū)間保持時間同步.TDOA：利用RF三邊測量來計算車輛的位置=a rc sin (/)ctd（-P，O）（P，0）d1d3(0.2)h1d2h2基站1基站2

5、基站3圖9.4 到達時間差(TDOA)定位或雙曲線定位22221xyba121 2ddct(x, y)其中:以兩個站點為焦點的雙曲線方程(基站1，基站2）以上的幾種無線電定位技術精度較低還有OMEGA 為美國潛艇導航; LORAN-C 為美國海岸警備隊服務大多數(shù)地面無線電定位系統(tǒng),最小定位誤差為150M，最壞定位誤差為2000M，不適于車輛定位，適于海運和航空。120.5ac t12222120.5(4)bdc t9.2.3 衛(wèi)星定位技術衛(wèi)星定位技術 GPS 自己復習9.2.4 接口技術 LED LCD 9.3 車輛導航接收機存儲器聲音設備計算機控制可視顯示位置傳感器安全傳感器圖9.5 復雜的

6、車載導航系統(tǒng)9.3.1 解決復雜的技術要求 選擇和繼承適當?shù)膶Ш侥K時，我們必須對用戶的需求有深入的了解。 以出租車輛為例（自主式導航系統(tǒng)），系統(tǒng)的能力需求： 1、系統(tǒng)必須有能力在90%的行程時間里確定車輛當前位置，與實際位置的偏差小于20米； 2、系統(tǒng)必須有能力將車輛當前的位置轉換成地圖坐標，接著轉換到最吻合的路段位置；3、系統(tǒng)能將車輛當前位置顯示在地圖上并能讓駕駛者看到；4、系統(tǒng)能夠接受旅行目的地的請求并給出到達目的地的最佳路線；5、系統(tǒng)能根據(jù)整個規(guī)劃路線的相關方向的行駛指令輸出語音和視覺指示；6、系統(tǒng)能確定車輛顯示“偏離路線”，即偏離規(guī)劃路段；7、系統(tǒng)能從當前錯誤位置開始重新規(guī)劃路段來糾

7、正“偏離路段”狀態(tài)。需求分析：1、GPS接收機可工作于小于20M的誤差范圍內(nèi)，上面90%的要求全得到滿足。衛(wèi)星信號被遮擋的時間不超過10%的運行時間，在郊區(qū)是可行的方向，行程的大多數(shù)時間在城區(qū)，可能不滿足這一需求。因為高樓、立體交叉路及隧道會在行程中的重要時段遮擋GPS信號，使信號被遮擋的時間超過10%。需要采用輔助的定位系統(tǒng)對GPS系統(tǒng)來補償GPS在城區(qū)環(huán)境的缺點。 當GPS系統(tǒng)和推算定位子系統(tǒng)的位置輸入不一定時，需通過仲裁來確定優(yōu)先采用哪一個位置輸入。2、沒有無線電通信鏈的中心連接，地圖數(shù)據(jù)庫必須用于車載的海量存儲設備中。 CD-ROM 硬盤 PCMCIA缺點： 移動的讀寫頭 容量小 將位

8、置轉換成地圖數(shù)據(jù)庫使用的格式，地圖數(shù)據(jù)庫是可導航的，提供用來規(guī)劃路徑和引導車輛的信息。 若選擇的地圖數(shù)據(jù)庫不使用像GPS一樣作為其橢球基準，將GPS坐標轉換為地圖數(shù)據(jù)庫使用的坐標。 系統(tǒng)利用地圖匹配算法確定最恰當?shù)穆范?，系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)庫實際是靜態(tài)的。 因為修筑道路、關閉道路、開拓新路造成規(guī)劃出的路徑中斷或耽誤。思考題：如何解決靜態(tài)數(shù)據(jù)庫？3、是否顯示應該背光？ 白天受光影響如何？ 顯示器應放在哪里？ 是否會阻擋駕駛者的視線？ 背光 彩色的LCD4、最佳路線（1）是否需要文字表達？ 是否可用開關設置或觸摸屏模擬鍵盤輸入目的地？如果輸入目的地，數(shù)據(jù)庫中不含此地址如何處理？（2）規(guī)劃標準：最快行程

9、最短距離 最多或最少的高速公路 不同的規(guī)劃標準需要地圖數(shù)據(jù)庫中的不同屬性及在算法中定義不同的評價函數(shù)。5、輸出語言和視覺指示語言系統(tǒng)：是否有音量控制視覺上：如何指示車輛的駕駛者“大幅度”或“小幅度”轉彎？6、偏離規(guī)劃路段 定位子系統(tǒng)提供的位置報告表明車輛已不在路段上，需用啟發(fā)式算法來確定是車輛定位測量產(chǎn)生誤差還是車輛有目的地離開道路，?？柯愤?。7、糾正“偏離路線”狀態(tài) 系統(tǒng)應如何向駕駛者報警？ 重新規(guī)劃的路線是以時間形式，是否需要延長時間？9.3.2 導航和娛樂共用部件導航和娛樂共用部件 揚聲器可用于聽依次引導行駛指令，普通AM/FM廣播或免提蜂窩電話。第10章 中心式定位和導航10.1 引言

10、實現(xiàn)中心式定位和導航需三個高層次功能模塊。無線通信主機設備（服務器）移動設備（客戶）圖10.1 中心式定位和導航系統(tǒng)結構 中心主機可提供全雙工導航支持，并基于實時交通信息完成交通數(shù)據(jù)融合以提供動態(tài)路線引導，由通信網(wǎng)來提供中心主機與移動設備間的傳輸通道。系統(tǒng)設計三個主要問題：定位和導航功能模塊放置何處定位精度和定位更新頻度無線通信技術的選擇各種定位技術的性能比較：書P260，表10.110.2 自動車輛定位（自動車輛定位（AVL） 自動車輛定位（AVL Automatic Vehicle Location)系統(tǒng)在特定區(qū)域內(nèi)跟蹤車隊的位置并將此信息通過通信設施報告給中心主機。 如調度中心、交通信息

11、中心或交通管理中心。10.2.1 中心控制方式 中心式定位系統(tǒng)是利用中心主機的計算設備和通信設施在特定區(qū)域內(nèi)遠程定位或跟蹤車隊的系統(tǒng)。 地圖匹配數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫無線通信人機接口移動客戶主機服務器圖10.2 一般中心式AVL系統(tǒng)（所有定位功能將由中心主機固定設施來完成）TOA AOA TDOA 智能單元位于中心主機及通信網(wǎng)絡10.2.2 分布式控制方式分布式控制方式 分布式定位系統(tǒng)是基于移動端上的設備向中心主機設備報告的信息在特定區(qū)域內(nèi)跟蹤車隊位置的系統(tǒng)。 各車輛或移動設備自主來定位。 中心主機可為各種形式，但無定位能力。主機服務器無線通信數(shù)字地圖數(shù)字庫人機接口地圖匹配定位移動客戶圖10.3分布式

12、AVL系統(tǒng)例子： 定位部件為車載GPS接收機，車上不安裝地圖數(shù)據(jù)庫及地圖匹配模塊。 移動單元采用40字符LCD顯示信息和調度信息。-顯示器 移動單元每5分鐘查詢GPS接收機的位置并在接收到中心主機消息時報告這一位置。 基本工作過程：初始化通信頻道，進入輪詢循環(huán)，定期地讀通信頻道的信息。移動單元發(fā)送中心主機：車輛標識：經(jīng)度、緯度中心主機發(fā)送到移動單元：信息消息：要求移動單元返回當前位置；調度消息：左拐彎等。10.3 動態(tài)導航動態(tài)導航 動態(tài)導航系統(tǒng)采用實時交通信息幫助用戶在道路網(wǎng)中行駛。-又稱動態(tài)路徑引導。10.3.1 中心動態(tài)控制方式中心動態(tài)控制方式 路遇到智能化模塊放在中心主機設備上的系統(tǒng)。中

13、心式動態(tài)導航系統(tǒng)依靠多車輛（系統(tǒng)范圍內(nèi)）路徑規(guī)劃模塊以實現(xiàn)交通信息引導行駛在路上的車輛。 中心主機在特定道路網(wǎng)絡內(nèi)為所有車輛優(yōu)化各自的路線。中心服務器數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫人機接口路徑接口無線通信人機接口定位移動客戶圖10.4 一般的中心式動態(tài)引導系統(tǒng) 駕駛員用車載導航設備進行選擇目的地，通過無線通信送到中心服務器。 路徑規(guī)劃 最優(yōu)化的路徑數(shù)據(jù) 通過無線通信送到車載導航設備（駕駛員） 注：中心數(shù)據(jù)庫是綜合了實時交通信息的動態(tài)數(shù)據(jù)庫。10.3.2 典型應用：無線電話呼救系統(tǒng)典型應用：無線電話呼救系統(tǒng) 無線電話呼救系統(tǒng)提供的服務； 提供定位的應急服務； 提供定位的路邊援助；路徑幫助和引導；遠程閉鎖車門；防

14、盜、盜失報警和盜失車輛跟蹤；里胎破裂報警；旅行信息（交通、天氣、加油站、餐飲、旅館等）；免提和聲控移動電話或傳呼機。數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫人機接口無線通信人機接口定位中心主機服務器移動客戶圖10.6 無線電話呼救系統(tǒng)的簡單結構 中心主機功能簡化為具有人機接口的地圖數(shù)據(jù)庫和無線通信接口 車載系統(tǒng)可由控制GPS接收的微機控制器和無線通信設備，如蜂窩收發(fā)機組成。 書P280 無線電話呼救系統(tǒng)的車載設備RESCL（遠程應急衛(wèi)星蜂窩設備） 按下一個按鈕，車上的蜂窩電話自動地呼叫服務中心。并向中心發(fā)送車輛的標識碼和位置信息。中心接電話或利用地圖數(shù)據(jù)庫 確定車輛位置，通知援助去救援。 當然車載計算機還可以與發(fā)動機相

15、關，與門、報警裝置等相關。 若車輛被盜，激活一個報警器，讓發(fā)動機同時向中心發(fā)送報警信息、車輛標識，位置這樣便于分配警力來抓捕盜賊。應用舉例（綜合設計）GPS/GSM車輛定位系統(tǒng)一、系統(tǒng)的結構管理中心SMS車載臺1、車載臺的設計GSMGPSLCD遙控遙控MCS-518052具體是ATMEL的AT89C522、中心服務器GSM大屏幕CRTAT89C52：與MCS-51兼容8K字節(jié) flash memory串口 32I/O線3個16位定時計數(shù)器多路功能轉換：解決8052只有一個串口，分時復用電平轉換：TTL（0-5V） RS232MAX202或1488，1489YaoRXDYaoRXD1(RS232

16、)二、軟件GSM 07.07, GSM 07.05GSM 07.07 AT蜂窩電話指令:AT+CGMI 查詢廠家身份AT+CGMM 查詢模塊型號AT+CREG 網(wǎng)絡注冊AT+CHUP 掛機AT+CPAS 電話狀態(tài)解釋：AT+CHUP 掛機檢測： 響應：OKAT+CHUP=？執(zhí)行 響應：OK/ERROR注：例返回OK時實際的返回字節(jié)為：13H，10H，4FH（O），4BH（K），13H，10H其中13H為回車，10H為換行，在每個響應項的前后都有回車換行符。SMS AT指令（GSM 07.05）AT指令 功能AT+CSMS 選擇SMS服務AT+CPMS 首選信息存儲類型AT+CMGF SMS格式

17、AT+CSCA SMS服務中心地址AT+CNMI 新SMS指令TEAT+CNMA 新SMS回應到ME/TAAT+CMGL 列SMSAT+CMGR 讀SMS AT+CMGS 發(fā)送SMSAT+CMSS 從SMS存儲器中發(fā)送SMSAT+CMGW 寫SMS到SIMR中AT+CMGD 從SIMR中刪除短信息三三 、利用、利用AT指令收發(fā)指令收發(fā)SMS的格式及過程的格式及過程 手機收發(fā)短信息時，有兩種格式：文本格式和二進制格式（PDU）1、發(fā)送SMS SMS的數(shù)據(jù)結構：短信息服務中心地址+PDU數(shù)據(jù)AT指令：AT+CMGS=Length為PDU數(shù)據(jù)字節(jié)長度（不包括服務中心地址長度）（1）短信息服務中心地址

18、：字節(jié)數(shù)+號碼類型+電話號碼例：139北京短信中心地址：+8613800100500 0891683108100005 FO08表示后面為8個字節(jié)（不包括08H）91為電話號碼類型：91H 145 國際 81H 129 國內(nèi)該中心電話號碼為11位（不包括86），根據(jù)IEC標準不夠偶數(shù)位后面補F這樣8613800100500 8613800100500F 683108100005F0為8613800100500的壓縮BCD碼（2）PDU數(shù)據(jù)格式SMS類型（1B）+SMS參考號（1B）+目的地址+數(shù)據(jù)協(xié)議（1B）+編碼格式（1B）+有效期（1B）+TPDU數(shù)據(jù)長度（1B）+TPDU數(shù)據(jù)SMS類型：

19、11HSMS參考號：59H目的地址：+8613901135933 0E91 683109115339F3 7個字節(jié)91H 國際0EH 14表示國內(nèi)電話號碼為14位（7個字節(jié)） 不包括91H數(shù)據(jù)協(xié)議：0DH編碼格式：00H 文本 F5H 8位 數(shù)據(jù)有效期：0BHTPDU數(shù)據(jù)長度：真正所發(fā)數(shù)據(jù)的字節(jié)長度TPDU數(shù)據(jù)：所傳送的數(shù)據(jù)例如：短信中心地址：139北京短信中心地址 ：+8613800100500 0891683108100005F0目的地址：+8613901135933 0E91683109115339F3（9個字節(jié)）TPDU：AB 41H，42H則length=6個字節(jié)+目的地址字節(jié)數(shù)+傳

20、送數(shù)據(jù) 字節(jié)數(shù)Length=17個AT+CMGS=170891683108100005F0 1159 0E91683109115339F3 00F50B 02 4142 1AH發(fā)送成功時：13H，10H+CMGS：（13H，10H，13H，10H，4FH，4BH，13H，10H）+CMGS： O K OK如果發(fā)送不成功：（13H，10H）+CMS：ERROR：（13H，10H，13H，10H，4FH，4BH，13H，10H） +CMS：ERROR： OK2、接收SMS：短信中心地址+SMS類型（1B）+源地址+數(shù)據(jù)協(xié)議（1B）+編碼格式（1B）+郵政時間+TPDU數(shù)據(jù)長度（1B）+TPDU數(shù)據(jù)

21、郵政時間：10018190519200 01年10月18日 9：15 29：00例如：接收到單元一條SMS0891683108100005F0 04 0E91683109115339F3 00F5 10018190519200 02 4142TPDU數(shù)據(jù)長度：02 2個字節(jié)TPDU數(shù)據(jù)：4142 AB對于短消息而言，國際標準，按8位數(shù)算，對多可傳送140個字節(jié)，發(fā)文本字符，最多可傳送160個字符。最小二乘：Least squares ARMA model:.( )()(, )Ty nNe N視測值：參數(shù)值：12111( )(1)(2) .()(1) .()( ; )(

22、0),(1),.(), (0), (1). () . ( )( )( ; )(1)(1)(1, )nnTnnTTy ka y ka y ka y knbu kb u kne k nyyy N uuu Naa bby nne ny nne n11( ) (1)(2). (1). ()( ) ( )( )( ) ( ) (1). ( )( , ) ( ). ( ) . ( ; )( )( ; ) ( ; )TTTTTnnTky ky ku ku k nY Ny ny NNnnNNe n e Na ab bYNJNN 其中矩陣：最小TTTTTTYYYYYJ)(2)()(YJYYJTTLSTTTTTT

23、1)(22)()(2取得極小值：使智能運輸系統(tǒng)1 美國智能運輸系統(tǒng)的發(fā)展研究始于60年代末電子線路導航系統(tǒng)(ERGS:Electronic Route Guidance System)80年代 智能化車輛 道路系統(tǒng)（IVHS：Intelligent Vehicle Highway System)1990年 成立IVHS組織1992年 制定了“智能運輸系統(tǒng)”發(fā)展戰(zhàn)略計劃 補充補充 ITS （intelligent transportation system)1994年 IVHS更名為ITS America(Intelligent Transportation Society Of America

24、)2 美國智能運輸系統(tǒng)的研究內(nèi)容7個基本系統(tǒng) 29個用戶服務功能(子系統(tǒng))(1)出行和交通管理系統(tǒng) 6個 途中駕駛員信息系統(tǒng) 線路引導系統(tǒng) 出行人員服務系統(tǒng) 交通控制系統(tǒng) 突發(fā)事件管理系統(tǒng) 排放測試和污染防護系統(tǒng)(2)出行需求管理系統(tǒng) 3個 出發(fā)前的出行信息系統(tǒng) 合乘配載和預約系統(tǒng) 需求管理與運營系統(tǒng)(3)公共交通運營系統(tǒng) 4個 公共運輸管理系統(tǒng) 途中換乘信息系統(tǒng) 滿足個人需求的非定線公共交通系統(tǒng) 出行安全系統(tǒng)(4)商用車輛運營系統(tǒng) 6個 商用車輛電子通關系統(tǒng)自動化路側安全檢測系統(tǒng)商用車輛管理程序系統(tǒng)車載安全監(jiān)檢系統(tǒng)商用車輛交通信息系統(tǒng)危險品應急反應系統(tǒng)(5)電子收費系統(tǒng)(6)應急管理系統(tǒng) 2

25、個 緊急通告與人員安全系統(tǒng) 應急車輛管理系統(tǒng)(7)先進的車輛控制和安全系統(tǒng) 7個縱向避撞系統(tǒng)側向避撞系統(tǒng)交叉口避撞系統(tǒng)視覺強化避撞系統(tǒng)事故前乘員安全保護系統(tǒng)危險預警系統(tǒng)自動公路系統(tǒng)3 歐洲的交通運輸系統(tǒng)與ITS的發(fā)展ITS的主要內(nèi)容:(1)交通管理 (2)行前信息(3)行程中的信息 (4)車輛控制(5)貨物及車隊管理 (6)自動收費1969年 交通控制的相關電子技術1986年 建立歐洲智能道路網(wǎng)1995年 PROMOTE (Program For Mobility In Transportation In Europe)車輛的交通管理系統(tǒng)和安全系統(tǒng)4 日本智能運輸系統(tǒng)的發(fā)展4.1 1973年

26、汽車綜合控制系統(tǒng) CACS: (Comprehensive Automobile Traffic Control System)1984年 路車間信息系統(tǒng)(RACS: Road/Automobile Communication System)1987年 AMTICS: Advanced Mobile Traffic Information&Communication system)先進的車輛交通與通信系統(tǒng)1991年 先進的安全汽車ASV: Advanced safety vehicle1994年 日本成立ITS促進機構4.2目前主要做的三方面工作汽車信息和通信系統(tǒng):VICS: Vehicle

27、Information and Communication System)不停車收費 ETC (Electronic Toil Collection)先進的道路支援系統(tǒng) AHS(Advanced Highway System)2001年 Smartway和Smartcar促進ITS發(fā)展4.3 日本日本ITS體子結構體子結構先進的導航系統(tǒng)ETC系統(tǒng)安全駕駛支援系統(tǒng)交通管理最優(yōu)化系統(tǒng)道路交通管理高效化系統(tǒng)先進的公交系統(tǒng)車輛運營管理系統(tǒng)行人誘導系統(tǒng)緊急車輛支援系統(tǒng)5 中國中國ITS發(fā)展發(fā)展20年代末開始 交通控制電子設備80年代 引進國外先進的交通控制系統(tǒng)90年代 建設交通指揮中心2002年 ITS

28、+協(xié)調指導小組和辦公室成立研究的主要內(nèi)容:交通控制系統(tǒng)交通監(jiān)視系統(tǒng)交通管理系統(tǒng)交通信息動態(tài)顯示系統(tǒng)交通誘導系統(tǒng)交通運輸安全報警系統(tǒng):GPS/GIS闖紅燈違章監(jiān)視系統(tǒng)駕駛員考試系統(tǒng)交通事故快速勘察系統(tǒng)電子收費系統(tǒng)6 ITS未來發(fā)展方向(1)協(xié)調ITS的綜合性(2)ITS的集成性(3)ITS的標準性(4)降低ITS應用成本7 經(jīng)濟效益:減少交通擁擠和行車延遲減少交通事故的發(fā)生率和死亡率社會經(jīng)濟效益增加能源消耗減少,污染程度降低8 ITS標準 國際國際標準體制,ISO1992年成立TC204工作組推動城市,郊區(qū)及高速公路一體化的智能交通的發(fā)展,第一次全體會議于1993年在美國華盛頓召開ISO/TC2

29、04下設16個工作組,分別如下:第一組 體系結構 由英國及ISO牽頭第二組 質量及可靠性要求 由美國及ISO牽頭第三組 TICS(交通信息與控制系統(tǒng))數(shù)據(jù)庫技術 日本及ISO牽頭第四組:車輛及設備的自動識別, 挪威及ISO牽頭五組: 車輛電子收費, 荷蘭及ISO牽頭六組: 貨物運行管理, 美國及ISO牽頭七組: 商業(yè)車輛通行管理, 加拿大及ISO牽頭八組: 公共交通及應急處理, 加拿大及ISO牽頭九組: 集成的交通信息管理與控制, 美國及ISO牽頭十組: 出行者信息系統(tǒng), 澳大利亞及ISO牽頭 十一組: 引導與導航系統(tǒng),英國及ISO牽頭十二組:十三組:十四組: 車輛與道路的報警與控制系統(tǒng),德國

30、及ISO牽頭十五組: DSRC(專用近距離通信)在TICS中應用,日本及ISO牽頭十六組: 廣域網(wǎng)通信的協(xié)議及接口,美國及ISO牽頭Kalman Filter考慮線性離散時間定常隨機系統(tǒng):(1)( )( )( )( )( )x kx kw ky kHx kv k (KF-1)(KF-2)其中,狀態(tài)( )nx tR觀測( ), ,ny tRH為常陣，( ), ( )nnw tRv tR W(t)和 v(t)是零均值,方差各為和R的獨立白噪聲: (1)( )0Ew t ( ) 0, ( ) () 0,TEv tEwt v it j ( )0, ( )( )0,TEv tE w t vit j1,0

31、 ,tjtjtj(KF-3)(2)初試狀態(tài)X（0）獨立于W(t)和V(t),且0000(0), ( (0)( (0) TEXX E xx xxP(KF-4)Kalman濾波問題是：基于觀測y(k),y(k-1),y(1),求狀態(tài)x(j)的線性最小方差估計值 ，它極小化性能指標： 對j=K, jk 或jk，分別算 為Kalman濾波器，預報器或平滑器。 卡爾曼濾波器能用來融合多傳感器的測量結果，提供系統(tǒng)當前狀態(tài)的估算和系統(tǒng)未來狀態(tài)的預測。( / )x j k( ( )( / ) ( ( )( / )TJE x jx j kx jx j k(/)xjk(5)KF (6)(1/1)( / )(1)

32、(1)( / )KFx kkx k kK ky kH x k k式中，K（k+1）稱為濾波增益陣， 式中， 為一步預測誤差的協(xié)差陣而， 為濾波誤差的協(xié)方差陣(1/ )( / )x kkx k k 1(1)(1/ )(1/ )TTK kp kk H HP kkHR(1/ )P kk(1/1) (1) (1/ )nPkkIK kH pkk (9)K F (7)KF (1/)(/)TP kkP kkQ (1/1)P kk(8)KF Kalman濾波器是一種推算法:P0 P(1/0) P(1/1) P(2/1) X0 X(1/1) X(2/2) Y(1) Y(2) 測量得到00(0 / 0),(0 /

33、 0)xxpp(KF-8)(KF-8)(KF-7)(KF-9)K(1/1)(KF-9)(KF-7)K(2/2)(KF-6)例 已知離散時間隨機狀態(tài)標量方程式中, 相互獨立,試求最優(yōu)濾波誤差的方差陣P(k/k) (k=1,2,3,4);并求定態(tài)值 解:(1)()()()()()x kx kw ky kx kv k( )(0,25), ( )(0,15)(0)(10,100)w kNv kNxN(/)PP 001,1,25,15,100,10, (0/0) 100HRPxP(1/ )1( / )1 25( / )25(1/ )(1)(1/ ) 15(1/1)1(1)(1/ )15(1/ )(1/

34、) 15P kkP k kP k kP kkK kP kkP kkk kP kkP kkP kk(1)ex (2)ex (3)ex 計算結果:K P(K/K-1) K(K) P(K/K)0 0 0 1001 125 0.89 13.40 2 38.40 0.72 10.803 35.80 0.70 10.574 35.80 0.70 10.55 由(ex-1),(ex-2)和(ex-3)15 ( / )25(1/1)( ( / )25)1515( ( / )25( / )40,(1/1)( / )10.55,35.55 4,P(4/4)P k kP kkP k kP k kP k kkP kk

35、PP k kPPk 略去負根說明當時已達定態(tài)穩(wěn)態(tài)Kalman濾波器.補充:數(shù)據(jù)融合(多傳感器信息融合技術)(information fusion) or (data fusion)1.引言 多傳感器信息融合技術不論在軍事領域還是在民事領域受到廣泛的關注,70年代末80年代初 美國戰(zhàn)場監(jiān)視,自動飛行器導航,機器人,遙感,圖象處理,模式識別和復雜工業(yè)過程控制等領域. 多傳感器數(shù)據(jù)融合:指對不同知識源和傳感器采集的數(shù)據(jù)進行融合,以實現(xiàn)對觀測現(xiàn)象更好地理解.1傳感器1 傳感器2冗余信息互補信息圖DF-1 多傳感器融合示意圖 傳感器之間的冗余數(shù)據(jù)增強了系統(tǒng)的可靠性,傳感器之間的互補數(shù)據(jù)擴展了單個的性能. 多傳感器融合系統(tǒng)的優(yōu)點:1)提高系統(tǒng)的可靠性和魯棒性,2)增強數(shù)據(jù)的可信任度,3)增強系統(tǒng)的分辨能力,4)擴展時間上和空間上的觀測范圍. 數(shù)據(jù)融合,一門跨學科的綜合信息處理理論,涉及到系統(tǒng)論,信息論,控制論,人工智能和計算機通信等領域和學科.與經(jīng)典信號與信息 處理理論存在著本質的區(qū)別,不同之處在于數(shù)據(jù)融合所處理的多傳感器信息更