基于高精精度北斗卫星定位车联网智能影音导航系统研究与应用

赵丹　杜丽萍　胡江川

摘要：近些年，伴随着人们生活水平的不断提高，越来越多的人拥有自己的私家车，驾驶自己的车辆出门成了很多人出行的首选。而城市道路发展的速度远远不及城市车辆增加的速度，这就造成了城市道路大面积阻塞的情况时有发生。不仅影响了人们出行的心情而且还干扰了人们正常的生活。基于高精度北斗卫星定位车联网智能影音导航系统不仅高效的解决了城市道路大面积阻塞的状况，且还具有强大的附加功能，如：向驾驶人员提供实时路况信息，分析城市道路阻塞分布从中找出最优路线及到达目的后向驾驶员提供可选择的车位信息和周边服务点选择信息等等。

关键词：北斗卫星定位；车联网；城市交通；智能服务

中图分类号：P228.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）30-0138-03

1研究内容

随着中国经济的飞速发展，汽车制造业的不断壮大，普通大众拥有自己的私家车对当今的中国老百姓来说已经不是一个遥不可及的梦想，据不完全统计中国城市人口三户中就有一户拥有至少一辆私家车。而这个数据还在不断的增长，伴随着城市车辆的增加，随之而来的问题就是城市道路阻塞。城市道路阻塞会造成城市环境污染，噪音及浪费能源等等一系列问题，如何解决城市交通阻塞已迫在眉睫。因此，基于高精度北斗卫星定位车联网智能影音导航系统的研究与应用为城市交通阻塞提高了科学的解决办法。本文通过无线通讯技术、网络技术及传感器技术等等科学技术实现了人与车之间、车与车之间，车与道路之间的有效沟通联系，并运用具有强大高端处理器的高清液晶显示车载导航系统向驾驶人员提高智能化的服务。

2功能介绍

2.1对车辆进行精确管理

通过车联网技术，可以对安装有智能导航系统的私家车进行实时的数据通讯，保证了有效的沟通方式。每辆私家车都有独立的标记，即通过电子标签来区分不同的私家车辆，每辆车都有特有的基本信息，包括：行驶路线、停车、缴费情况，不易混淆，保证了数据能正确的点对点的进行数据传输。通过智能导航系统传输的实时的有效的数据信息，驾驶员根据这些路况数据信息，保障了私家车能畅行无碍，降低了车辆做的无用功，减少了车辆的耗流量和尾气排放，间接地保障了空气质量，消除了城市交通堵塞的状况。

2.2保障出行安全便捷

通过高精度北斗卫星定位技术及车联网技术可以对车辆进行精确定位，驾驶人员车载数据端即智能导航系统可以轻松的掌握当前的路况信息，免除了交通堵塞带来的烦扰。且基于高精度北斗卫星定位车联网智能影音导航系统还能够实时有效的监控车辆的行驶状态及保养状况。及时高效地查看当前车辆的行驶速度，防止了因疲劳驾驶或车辆故障造成交通事故的情况。如有意外情况发生，智能影音导航系统会及时发出报警信息，且实时有效地把车辆的位置和状况上传到控制中心，使救援人员能够根据这些信息迅速的做出反应实施援助。因此本系统不仅能使未来的出行变得更便捷，而且还能保证人们的出行安全。

2.3提供多样的智能服务

驾驶人员可以通过车载智能影音导航系统方便及时地了解车辆周边的服务设施情况，包括：商场、娱乐设施、餐饮服务、周边加油站及停车位的分布情况等等信息。并且驾驶人员还可以通过车载智能影音导航系统的蓝牙设备与手机进行数据通讯，用户使用手机就能够享受车载智能影音导航系统提供的网上服务，如网上聊天、网上购物和炒股等等丰富多彩的服务。

3主要结构组成

3.1传感器结构

传感器结构组织包括：度传感器、速度传感器及视频摄像头等等设备。通过这些设备及时的采集当前数据信息。驾驶人员通过和设备的有效地进行数据沟通，实时了解当前出行路线中所能遇到的天气状况、路况信息及周边服务信息，并针对这些信息做出适当的出行方式。

3.2网络结构

网络结构组织包括：远距离无线通讯系统、北斗卫星定位系统及大数据分析处理系统。通过以上系统实现大量数据远距离的有效及处理，达到实时远程监控的效果。

3.3应用结构

应用结构组织主要由车载终端和车载计算机即智能影音导航系统组成。此结构组织的核心部分为移动通讯信息导航系统，分别由电子地图、卫星定位导航、汽车电子及3G移动通讯网络构成。能为驾驶人员提供天气状况、路况信息及周边服务信息，保障了未来的出行变得更便捷，而且还能保证人们的出行安全。

4高精度北斗卫星定位技术

中国自行研究的高精度北斗卫星定位系统是继美国的GPS卫星定位系统、北约的伽利略卫星定位系统后，世界第三个成熟的卫星定位系统。北斗卫星定位系统可提供全天候、自动化程度高、高精度、授时服务及短报文通讯服务等等。通过高精度北斗卫星定位技术驾驶人员可享受到短报文通讯服务，驾驶人员可收到45到65个汉字的短信通报。高精度北斗卫星定位系统的精密授时服务，可向驾驶人员提供15NS到100NS世界同步精度。定位精度高：水平精度达到100米，设立校表站后精度达到20米以内。工作频率为：2491.45Hz。达到1米以内的高精度定位技术，可以实现大量的精细化导航及管理应用。驾驶人员只需要一个车载终端，便可以通过智能影音导航系统达到定位和导航的要求。

北斗卫星定位系统有斜轨道卫星，在有遮挡物复杂地形、地表定位信号更强、精度更高。北斗衛星定位系统支持短讯传输功能，终端设备不仅能接受到北斗定位信号，还能发送终端信息到卫星或者到调控中心，这个功能GPS不支持。北斗卫星定位系统最大的特点就是把导航与通讯紧密结合起来，这是其他导航系统所不具备的。

4.1高精度北斗卫星定位技术工作原理

数据文件格式为CGA、GLL、GSA、GSV、RMC等等是北斗卫星定位系统主要能获取的文件。其中以SGN文件格式开头的为北斗卫星定位系统双模式能获得的文件。经纬度格式NNEA0183为经纬度信息，使用“度”、“分”等经纬度坐标通常被后台地图用来定位。三星定位类型的三组数据分别为A：70、290，B：55、325，C：20、208，通过对三颗星的仰角和方向角进行计算，使用高等数学相关公式得出经纬度坐标。endprint

4.2数据流程

车载数据终端即车载智能影音导航系统发出定位请求，此请求通过数据终端设备发送给卫星地面接收端，地面接收端向北斗卫星定位系统提出定位请求，北斗卫星定位系统获取定位请求后进行定位，并将原始定位数据传输给卫星地面接收端。车载数据终端对传送来的数据进行分类提取，并存储有价值的信息。

4.3高精度北斗卫星定位技术试验与验证

通过高精度北斗卫星定位技术在某条高速公路上的4辆车进行现场试验，通过对车载智能影音导航系统的性能测试来验证高精度北斗卫星定位技术的可用性。4輛车分别安装设备独立完整的车载智能影音导航系统，对整段高速公路上的4辆车进行全路段信号测试。

4.3.1高精度北斗卫星定位技术接收卫星数概况

深入分析接收到的卫星数量情况，分别对1号、2号、3号、4号四个车的车载智能影音导航系统接收到的卫星数目、参与定位的卫星数目及可见到的卫星数目进行分析。结果如表1所示。

北斗卫星定位系统现在发射完毕的卫星在该段上的信号强度大于40dB。

从表1可知，车载智能影音导航系统全程接收到的北斗卫星数量大于7颗，且信号强度良好，可以独立完成车辆定位。

4.3.2接收数据有效率分析

使用两种验证方式进行定位有效覆盖率分析，即定位有效标志和里程对应方法。得出全程导航数据有效覆盖率。结果如表2所示。

从表2可知，除去隧道和遮挡物的因素，全程定位有效覆盖率高于95%，增强了定位的精度。

4.3.3精度分析

通过使用对精度因子DOP解算方法分析，得出采集对象的各个精度因子的值及其均值。结果如表3所示。

从表3可知，北斗卫星定位接收数据增多，使得在该区段定位精度因子减少，增强了高精度北斗卫星定位技术可用可靠性。

4.3.4误差分析

通过公式RMS来反应位置解算误差情况，RMS用下式定义，

式中，V为基线向量改正数，P为观测基线的权，N为观测基线总数。

通过相关理论及试验数据分析得出，高精度北斗卫星定位技术能提供米级的可靠定位信息。

4.3.5试验结论

高精度北斗卫星定位技术能够完成所有的技术要求，从而更好的完成精确的导航要求。

5总结

基于高精度北斗卫星定位车联网智能影音导航系统高效的解决了城市道路拥堵的状况，使未来的出行变得更便捷，保证人们的出行安全，提供多样的智能服，给整个汽车行业带来新的契机。高精度北斗卫星定位车联网智能影音导航系统的应用向高端产业发展已成为主流。endprint