利用RFID的车联网道路附近感知节点定位方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种利用RFID的车联网道路附近感知节点定位方法和装置，属于车联网领域。包括车载有源RFID标签和沿道路附近安装的RFID感知节点。车载有源RFID标签设有车辆定位单元、控制单元、射频单元、天线单元、电源单元，在车辆行驶过程中按照时间间隔主动发送数据帧。RFID感知节点解析和存储接收到的数据帧，判断车辆是否已经驶离感知范围，如果车辆未驶离感知范围，则等待接收新的数据帧，否则计算发射位置与感知节点的距离，并计算感知节点的位置坐标，判断感知节点位于车辆行驶方向的左侧还是右侧。本发明专利技术能够简单、准确的获取感知节点的位置坐标，以及感知节点与车辆行驶方向的方位关系。

Location method and device for sensing nodes near road network based on RFID

The invention provides a location method and device for sensing nodes near the road of vehicle connected by RFID, which belongs to the field of vehicle networking. It includes vehicle active RFID tags and RFID sensing nodes installed along the road. The vehicle active RFID tag has a vehicle positioning unit, a control unit, a radio frequency unit, an antenna unit, and a power unit. In the course of vehicle driving, the data frame is actively sent in accordance with the time interval. RFID perceiving nodes to parse and store the received data frames to determine whether the vehicle has moved away from the range of perception. If the vehicle does not leave the range of perception, it is waiting to receive new data frames, otherwise the distance between the location of the transmission and the perceptive node is calculated, and the location of the perception node is calculated, and the perception node is located in the vehicle driving side. To the left or the right. The invention can obtain the position coordinates of the sensing nodes simply and accurately, and the orientation relationship between the sensing nodes and the vehicle driving directions.

【技术实现步骤摘要】
利用RFID的车联网道路附近感知节点定位方法和装置
本专利技术属于车联网领域，具体涉及一种利用RFID对车联网道路附近感知节点定位的方法和装置。
技术介绍
车联网是由车辆位置、速度和路线等信息构成的巨大交互网络，它的重点在于环境信息的采集及车车、车路信息的交互。其中环境信息的采集和交互一般采用两种方式：车辆行驶过程中依靠车载感知节点直接采集环境信息，以及在行驶道路沿线部署感知节点，车辆行驶中读取感知节点数据进行环境信息采集。对于第二种方式，在行驶道路沿线部署感知节点，由于成本因素，大多数感知节点不带有类似GPS等定位模块，车辆与环境的交互缺乏位置信息，无法准确的定位采集信息的位置，难以用于准确的反馈控制决策。再者，对于第二种方式，在行驶道路沿线部署感知节点，由于体积限制，大多数感知节点并能量有限，如果采用如多跳路由定位等通信方式获得位置信息，感知节点需要频繁的发射位置信息，导致感知节点使用寿命减少。第三，对于第二种方式，在行驶道路沿线部署感知节点，部分感知节点处于移动状态，其位置不固定，需要能自行确定和更新位置信息的方法。因此，需要在车联网中考虑有效的方法使感知节点有效的获得自身的位置信息。目前在车联网中的定位研究，较多讨论依靠车载定位装置进行车辆自身精确定位的问题，而对于车联网中道路附近的感知节点的定位装置和方法的研究较少，而由于车联网自身移动的特性以及感知节点的上述特点，固定结构中的自组网定位方法并不适用。在感知节点定位研究中，部分研究采用有向天线的方法，在水平方向上按照一定角度范围辐射信号进行定位，但是这类方法需要加装额外的有向天线，成本较高；还有方法讨论制定特殊的移动路线保证定位坐标唯一，但是在车联网中，车辆的运动线路不可能进行预先设定，因此这类方法的实用性限制较大；还有研究采用全向天线的方法，即在水平方向上360°均匀辐射进行自组网定位，一般都用于固定位置的节点，对移动节点定位的效果欠佳。因此，针对现有技术不足，有必要提供一种适用于车联网道路附近感知节点定位的方法和装置，以简单、准确地获得车联网中道路附近感知节点位置坐标。。
技术实现思路
针对上述车联网感知节点定位的技术问题，本专利技术提供一种适用于车联网道路附近感知节点定位的方法和装置，以简单、准确地获得车联网中道路附近感知节点位置坐标。所述技术方案如下。一方面，提供了一种利用RFID的车联网道路附近感知节点定位方法，所述方法包括：安装于车前挡风玻璃上的车载RFID有源电子标签：在车辆行驶过程中，按照一定的时间间隔主动发送数据帧信息。优选的，车载RFID有源电子标签发送的数据帧数据包括车辆位置、发射功率。沿道路附近安装的RFID感知节点接收车载RFID有源电子标签发送来的数据帧信息，按照数据帧到达的先后顺序，在记录列表中存储收到的数据帧信息，并存储接收信号时获得的信号接收功率。进一步的，RFID感知节点根据记录列表中的数据帧信息对对车辆行驶状态进行判断，判断车辆是否已经驶离感知节点的感知范围，如果车辆节点没有驶离感知范围，感知节点等待接收新的数据帧信息。进一步的，如果感知节点判断车辆已经驶离感知范围，则感知节点按照一定的时间间隔从记录列表中取出三条记录。进一步的，感知节点分别提取该三条记录所表示的数据帧信息，根据从数据帧提取的信号接收功率和信号发射功率，计算信号接收功率和信号发射功率的差值获得能量衰减值，依据衰减值计算信号发射位置与感知节点的距离，从而获得车辆行驶中不同的三个位置Lj（j=1,2,3）与感知节点的距离信息Di（i=1,2,3）。进一步的，感知节点依据提取的三条记录所表示的车辆自身位置信息（xj,yj）（j=1,2,3），以及对应的三个距离信息Di（i=1,2,3），计算感知节点的位置坐标；感知节点计算车辆行驶轨迹方向，判断感知节点位于车辆行驶方向的左侧还是右侧。优选的，感知节点通过公式（1）计算所接收的数据帧信号发射位置与感知节点之间的距离：（1）其中，d为所接收的数据帧信号发射的位置与感知节点的距离，d0是参考距离，Pd0是参考距离d0的路径损耗功率，η为无线信号传播路径的损耗指数，PLoss为能量衰减量，PLoss＝P-PR，P为感知节点在接收信号的时候获得的数据帧信号接收功率，PR是从数据帧获得的发射功率。优选的，感知节点根据提取的三条记录所表示的车辆自身位置信息（xj,yj）（j=1,2,3），以及对应的三个距离信息Di（i=1,2,3），计算感知节点的位置坐标，以及与车辆行驶方向的关系，具体包括：。步骤51：第一个数据帧读取数据记为F1、车辆位置信息L1（x1,y1）、对应的距离为D1，第二个数据帧读取数据记为F2、车辆位置信息L2（x2,y2）、对应的距离为D2，第三个数据帧读取数据记为F3、车辆位置信息L3（x3,y3）、对应的距离为D3。比较L1、L2、L3，如果其中任意二者相同，则返回错误；否则，即L1≠L2≠L3，则执行步骤52。步骤52：根据车辆位置信息L1（x1,y1）、对应的距离D1，车辆位置信息L2（x2,y2）、对应的距离D2，车辆位置信息L3（x3,y3）、对应的距离D3，联立以下方程组（2）：（2）对该方程组求解得到的唯一解作为感知节点的位置P（xp,yp）。步骤53：根据车辆位置信息L1（x1,y1）、L3（x3,y3），则车辆行驶方向是由(x1,y1)到(x3,y3)的方向。连接点L1和L3，得到直线L1L3，假设直线方程为：Ax+By+C=0，计算：A=y3-y1B=x1-x3C=x3*y1-x1*y3D=A*xp+B*yp+C若D<0，则感知节点位置P在车辆行驶方向的左侧；若D>0，则感知节点位置P在直线的右侧；若D＝0，则感知节点位置P处于车辆行驶方向上。另一方面，提供了一种利用RFID的车联网道路附近感知节点定位装置，所述装置包括：设置于道路附近的RFID感知节点和设置于车辆上的车载RFID有源电子标签。设置于道路附近的RFID感知节点用于完成三个功能：一是接收和存储车载RFID有源电子标签发送来的数据帧信息；二是依据接收的车辆自身位置信息和计算的距离信息，计算感知节点的位置坐标；三是计算车辆行驶轨迹方向，判断感知节点位于车辆行驶方向的左侧还是右侧。设置于车辆上的车载RFID有源电子标签用于完成功能：在车辆行驶过程中，主动发送数据帧信息至沿道路附近安装的RFID感知节点。其中，车载RFID有源电子标签包括：。车辆定位单元：用于获取车辆自身的位置，并将车辆位置信息发送至控制单元。控制单元：用于接收车辆定位单元输出的车辆位置信息，控制射频单元的发射功率，构造和生成发送的数据帧，以及控制时间间隔发送数据帧信息。射频单元：用于将数据帧数据转换为射频信号作为射频信号，将该射频信号传送至天线单元。天线单元：安装于车辆前窗玻璃处，以360◦全向方式向沿路附近安装的RFID感知节点发射数据帧射频信号。所述车辆定位单元与控制单元单向连接，所述控制单元与所述射频单元双向连接，所述射频单元与天线单元双向连接，所述控制单元与所述电源单元单向连接。与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果为：。1.利用成熟的RFID技术作为道路附近感知节点的定位，结构简单，成本低廉，且车载RFI本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用RFID的车联网道路附近感知节点定位方法和装置，其特征在于：由安装于车辆上的车载RFID有源电子标签和沿道路附近安装的RFID感知节点组成。

【技术特征摘要】
1.一种利用RFID的车联网道路附近感知节点定位方法和装置，其特征在于：由安装于车辆上的车载RFID有源电子标签和沿道路附近安装的RFID感知节点组成。2.车载RFID有源电子标签在车辆行驶过程中按照一定时间间隔主动将数据帧信息发送至沿道路附近安装的RFID感知节点；RFID感知节点对数据帧信息进行处理并得到自身的位置坐标。3.根据权利要求1所述的利用RFID的车联网道路附近感知节点定位方法和装置，其特征在于：所述车载RFID有源电子标签包括车辆定位单元（200）、控制单元（201）、射频单元（202）、天线单元（203）、电源单元（204）；所述车辆定位单元（200）与控制单元（201）单向连接，所述控制单元（201）与所述射频单元（202）双向连接，所述射频单元（202）与天线单元（203）双向连接，所述控制单元（201）与所述电源单元（204）单向连接。4.车辆定位单元（200），用于获取车辆自身的位置，并将车辆位置信息发送至控制单元（201）；控制单元（201），用于接收车辆定位单元（200）输出的车辆位置信息，控制射频单元（202）的发射功率，构造和生成发送的数据帧，以及控制时间间隔发送数据帧信息；射频单元（202），用于将数据帧数据转换为射频信号作为射频信号，将该射频信号传送至天线单元（203）；天线单元（203），安装于车辆前窗玻璃处，以360◦全向方式向沿路附近安装的RFID感知节点发射数据帧射频信号。5.根据权利要求2所述的利用RFID的车联网道路附近感知节点定位方法和装置，其特征在于：所述车载RFID有源电子标签发送的数据帧数据包括车辆位置、发射功率。6.根据权利要求2所述的利用RFID的车联网道路附近感知节点定位方法和装置，其特征在于：车辆行驶过程中，车载RFID有源电子标签按照一定的时间间隔主动发送数据帧信息。7.根据权利要求1至3所述的利用RFID的车联网道路附近感知节点定位方法和装置，其特征在于：RFID感知节点对接收的数据帧信息进行处理，具体包括如下步骤：S1：感知节点接收数据帧信息，按照数据帧到达的先后顺序，在记录列表中存储收到的数据帧信息，并存储接收信号时获得的信号接收功率；S2：感知节点根据记录列表中的数据帧信息对对车辆行驶状态进行判断，判断车辆是否已经驶离感知节点的感知范围，如果车辆节点没有驶离感知范围，感知节点等待接收新的数据帧信息，并返回步骤S1；否则，执行步骤S3；S3：感知节点按照一定的时间间隔从记录列表中取出三条记录；S4：感知节点分别提取该三条记录所表示的数据帧信息，根据从数据帧提取的信号接收功率和信号发射功率，...

【专利技术属性】
技术研发人员：綦科，黄斌，
申请(专利权)人：广州市联奥信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44