基于UWB/DGNSS的高速公路车辆协同定位方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61301139
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0103.通信理论与系统
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Currently,highway vehicle collision accident rate remains high, but the related research is mainly focused on single-vehicle collision warning based-on ranging of adjacent vehicles, which is not a good way to avoid the chain collision. The main technical challenge of chain collision warning is precise positioning of vehicles. This challenge arises from special restrictions on highway such as lack of power supply, high vehicle speed, non-line-of-sight of the nonadjacent vehicles, low-cost requirement of massive equipment installation and maintenance, etc. In order to address this challenge, a hybrid positioning approach is proposed in this project, that is, both the relative positioning based on UWB passive RFID and the absolute positioning based on the self-differential satellite signal work collaboratively, and then the precise positioning of the vehicle on highway will be achieved.In the aspect of adapting to the highway particularity, the key elements of the proposed approach are using signal fingerprints and Kalman filters to solve the problem of non-line-of-sight, passive RFIDs to solve the energy problem, RF-Tag clusters to solve the low-cost problem and Doppler shift to solve the vehicle high speed problem. Further more, in the aspect of improving the positioning accuracy, estimating UWB Figure of Merit and setting weights of different references are employed to improve the accuracy of UWB positioning; At the same time, based on the estimated UWB positioning results, the geographical coordinates of the reference point for differential satellite positioning can be accurately deduced, and in this way the positioning precision of the DGNSS will be improved. The research results can be used for vehicle chain collision warning, Internet of Things and other areas of high-precision location-based services.
目前高速公路车辆碰撞事故发生率居高不下,但相关研究成果主要集中在基于前后距离测量的单车碰撞预警,无法避免车辆连环碰撞。车辆连环碰撞预警存在的主要技术难题是车辆的精确定位问题,这是因为高速公路存在缺少电源、车辆高速移动、不相邻车辆的非视距,以及海量设备安装维护的低成本要求等限制。为此,本课题提出了基于UWB无源RFID相对定位和基于自差分卫星的绝对定位方法,二者协同工作实现高速公路车辆的精确定位。在适应高速公路特殊性方面拟通过信号指纹、卡尔曼滤波等解决非视距问题,通过无源RFID解决电源问题,通过RF-Tag簇解决低成本问题,通过多普勒频移解决高速移动问题。在提高定位精度方面拟通过估计UWB信道品质因子、设定参考节点的权值来提高UWB定位精度;同时根据该定位结果可准确地推算出GNSS差分参考点的地理坐标,从而提高卫星定位的精度。研究成果可用于车辆连环碰撞预警、物联网及其他高精度位置服务领域。

结项摘要

高速公路车辆碰撞事故发生率居高不下,但相关研究成果主要集中在基于前后距离测量的单车碰撞预警,无法避免车辆连环碰撞。车辆连环碰撞预警存在的主要技术难题是车辆的精确定位问题,这是因为高速公路存在车辆高速移动、不相邻车辆的非视距等限制。为此,本课题提出了基于UWB无源RFID相对定位和基于自差分卫星的绝对定位方法,二者协同工作实现高速公路车辆的精确定位。课题研究了IEEE802.15p协议、60GHz无线通信相关的距离和位置估计、指纹测距,基于UWB定位系统的信道品质因子估计、测距安全性措施和基于5G的D2D通信的车辆测距和定位等问题。研究成果发表了与课题相关的论文29篇,其中SCI/EI论文检索25篇,申请发明专利9项、培养研究生4名、培养青年科技骨干2名、开发实现了软件平台以及车载终端,并在企业进行了推广应用,新增产值达到2.4亿元,新增利润5400万元,获得省部级科技奖励4项。研究成果可用于车辆连环碰撞预警、物联网及其他高精度位置服务领域。

项目成果

期刊论文数量(20)
专著数量(0)
科研奖励数量(4)
会议论文数量(9)
专利数量(0)
Correlation-sum-deviation ranging method for vehicular node based on IEEE 802.11p short preamble
基于IEEE 802.11p短前导码的车辆节点相关和偏差测距方法
  • DOI:
    10.1177/1550147716660904
  • 发表时间:
    2016-08
  • 期刊:
    International Journal of Distributed Sensor Networks
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    T. A. Gulliver;Zhang Hao;Li Juan;Wu Chunlei
  • 通讯作者:
    Wu Chunlei
A Timing Estimation Method Based-on Skewness Analysis in Vehicular Wireless Networks.
车载无线网络中基于偏度分析的时序估计方法
  • DOI:
    10.3390/s151128942
  • 发表时间:
    2015-11-13
  • 期刊:
    Sensors (Basel, Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Cui X;Li J;Wu C;Liu JH
  • 通讯作者:
    Liu JH
超宽带无线信道品质因子估计方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    计算机应用
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李娟;张浩;崔学荣;吴春雷
  • 通讯作者:
    吴春雷
Real-Time Positioning Based on Millimeter Wave Device to Device Communications
基于毫米波设备到设备通信的实时定位
  • DOI:
    10.1109/access.2016.2604360
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    IEEE Access
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Cui Xuerong;T. A. Gulliver;Song Houbing;Li Juan
  • 通讯作者:
    Li Juan
Joint TAS and power allocation for DF relaying M2M cooperative system
DF中继M2M协作系统的联合TAS和功率分配
  • DOI:
    10.1080/00207217.2016.1138244
  • 发表时间:
    2016-01
  • 期刊:
    International Journal of Electronics
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    Xu Lingwei;Zhang Hao;T. A. Gulliver
  • 通讯作者:
    T. A. Gulliver

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其他文献

锁相环优化超宽带定位算法
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2021
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    李世宝
基于UWB 的物联网节点定位算法的仿真研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    科学技术与工程
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  • 作者:
    崔学荣;张浩;吴春雷;李娟
  • 通讯作者:
    李娟
锁相环优化超宽带定位算法的研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    导航定位学报
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  • 作者:
    崔学荣;王永东;李娟;李世宝
  • 通讯作者:
    李世宝
基于802.11p协议改进的车辆测距算法
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    微型电脑应用
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李井真;崔学荣;李忠伟;李娟;李冰
  • 通讯作者:
    李冰
最小均方信道均衡的UWB测距方法研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    导航定位学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    崔学荣;周靖超;李娟;李世宝
  • 通讯作者:
    李世宝

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崔学荣的其他基金

基于联邦强化学习的大规模移动水下无线传感网的自适应协同定位技术研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于联邦强化学习的大规模移动水下无线传感网的自适应协同定位技术研究
  • 批准号:
    52171341
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    2021
  • 资助金额:
    58.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于高精度位置信息的多车协同碰撞预警关键技术的研究
  • 批准号:
    61671482
  • 批准年份:
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  • 资助金额:
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相似国自然基金

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  • 批准号:
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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