一種基于相關接收的車輛無線測距方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于無線測距、定位技術領域，可用于車聯網中使用IEEE802. Ilp協議的 車輛的高精度無線定位，具體是一種基于相關接收的車輛無線測距方法。
【背景技術】
[0002] "交通運輸安全與應急保障"是《國家中長期科學和技術發展規劃綱要 (2006-2020)》交通運輸業的六大重點領域及其優先主題之一，同時也是《交通運輸 "十二五"發展規劃》中的五個重大科技研發專項、六大科技成果推廣應用重點領域之一，通 過這些；[TS(Intelligent Transport System，智能交通系統）的研究和應用，將強化交通事 故及事件預防，為車輛出行創造更加安全舒適的交通運行環境。
[0003]目前國內外道路交通安全的研究成果大都集中在相鄰車輛的距離測量，此時離異 常車最近的后方車輛可以探測到前車的異常，但是由于信號的阻擋再后方的車輛幾乎不可 能探測到反射信息從而無法及時獲知潛在危險的存在。研究表明后車駕駛員只要在與前車 發生危險碰撞前0. 5秒收到預警信號，就可以避免大約60%交通事故的發生。如果只能獲 得相鄰車輛的距離則是無法徹底解決車輛連環碰撞的，只有獲得了遠距離多輛車的精確距 離信息，并根據相對車速、加速度、距離等進行聯合判斷才有可能實現多車輛連環碰撞的預 警，從而降低車禍尤其是連環追尾碰撞事故的發生率。如何獲得非相鄰車輛的精確距離信 息是避免車輛連環碰撞亟待解決的關鍵問題。
[0004] IEEE802. Ilp標準是2010年由IEEE組織提出的，專門對IEEE802. 11標準的 修正，以便在車聯網環境下提供無線接入能力來支持在智能交通系統中的應用。原始的 IEEE802. 11標準主要用于局域網，因此它在高多普勒頻移、多徑、快速衰落的車載環境下 并不適用。在IEEE802. Ilp的物理層和介質訪問控制層中專門為車聯網環境進行了系 列修改，例如：增加符號的持續時間，保護間隔等。IEEE802. Ilp采用0FDM(0rthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復用）的調制技術，其中前導碼（Preamble) 包括10個短訓練序列（short preamble)和兩個長訓練序列（long preamble)。
[0005] 本發明專利正是在IEEE802. Ilp標準的基礎上提出的采用10個短訓練序列基于 相關接收技術進行的時間同步方法，從而根據該時延乘以電磁波的速率即可得到車輛之間 的距離信息。該方法可以實現多徑、非直視、高多普勒頻移環境下的高精度測距，從而為車 輛連環碰撞預警提供重要的距離參數。

【發明內容】

[0006] 本發明的目的是提供一種基于相關接收技術的車輛無線測距方法，以克服現有車 輛測距只能實現相鄰車輛測距無法進行多車輛連環碰撞預警的問題。特別是在多徑、非直 視、高多普勒頻移環境下可以提高車輛測距的精度。
[0007] -種基于相關接收的車輛無線測距方法主要包括以下四個步驟：
[0008] A.對接收信號進行相關計算并歸一化處理：在IEEE802. Ilp協議中以短訓練序列 的共輒值為模板信號與接收信號進行相關計算，并將其結果p(d)再除以信號能量R(d)從 而進行歸一化處理，處理結果為M (d)，具體計算方法為：
[0009]
[0010]
[0011]
[0012] 其中，*表示復數的共輒運算，r(d+m)為IEEE802. Ilp的接收信號，t(l+m)為 IEEE802. Ilp的短訓練序列，L = 16為一個短訓練符號的長度。
[0013] B.對統計結果進行分組求和：對M(d)以間隔為L = 16的9個樣本為一組，分別 進行求和得到時延估計序列G (t)，具體計算方法為：
[0014]
[0015] C.從時延估計序列中找到信號傳播時延：從時延估計序列M(d)中找到最大樣 本對應的下標，該下標值減去| +1，再乘以信號采樣間隔Ts，其結果即為信號的傳播時延 fest，在IEEE802. Ilp標準中！^的取值為1微秒，具體計算方法為：
[0016]
[0017] D.根據傳播時延計算得到距離：傳播時延1%#以電磁波的傳播速率C，結果即 為車輛之間的估計距離f,具體計算方法為：
[0018]
[0019] 本發明對比已有技術具有以下顯著優點：
[0020] 1.實現了通過信號相關進行車輛距離測量的方法，從而可以實現多車輛之間的協 同預警。
[0021] 2.在多徑、高多普勒頻移等環境下，該方法測距精度優于其他常用的方法。
【附圖說明】
[0022] 圖1是本發明的總體流程圖。
[0023] 圖2是接收信號相關計算并歸一化。
[0024] 圖3是時延估計序列波形圖。
【具體實施方式】
[0025] 下面結合附圖，說明本發明的實施方式。實施例中假定信號的傳播時延為191個 采樣點，此時分組求和最大值的下標理論上應該是191+9 = 200。
[0026] 圖1是本發明的基于相關接收的車輛無線測距方法的總體流程圖，測距方法具體 實現方式為：
[0027] A.對接收信號進行相關計算并歸一化處理：在IEEE802. Ilp協議中以短訓練序列 的160個樣本的共輒值為模板信號與接收信號進行相關計算，并將其結果P(d)再除以信號 能量R (d)從而進行歸一化處理，處理結果為M (d)，具體計算方法為：
[0028]
[0029]
[0030]
[0031] 當比特信噪比為30分貝時，其仿真結果如圖2所示。
[0032] B.對統計結果進行分組求和：對M(d)以間隔為16的9個樣本為一組，分別進行 求和得到時延估計序列G (t)，具體計算方法為：
[0033]
[0034] 當比特信噪比為30分貝時，其仿真結果如圖3所示。
[0035] C.從時延估計序列中找到信號傳播時延：從圖3中可以看出時延估計序列M(d) 中最大值對應的下標為200,200-(T + 1) =191，再乘以信號的采樣間隔1微秒，其結果 即為信號的傳播時延191微秒。
[0036] D.根據傳播時延計算得到距離：傳播時延191微秒乘以電磁波的傳播速率 3 X 108,結果即為車輛之間的距離。
【主權項】
1. 一種基于相關接收的車輛無線測距方法其特征在于包括以下步驟： A. 對接收信號進行相關計算并歸一化處理：在IEEE802. Ilp協議中，以短訓練序列的 共輒值為模板信號與接收信號進行相關計算，并將其結果P (d)再除以信號能量R(d)，得到 結果為M (d)，具體計算方法為：其中，*表示復數的共輒運算，r(d+m)為IEEE802. Ilp協議的接收信號，t(l+m)為 IEEE802. Ilp協議的短訓練序列，L = 16為一個短訓練符號的長度； B. 對統計結果進行分組求和：對M(d)以間隔為L = 16的9個樣本為一組，分別進行 求和得到時延估計序列G (t)，具體計算方法為：C. 從時延估計序列中找到信號傳播時延：從時延估計序列M(d)中找到最大樣本對應，再乘以信號采樣間隔Ts，其結果即為信號的傳播時延f est，Ts 的取值為1微秒，具體計算方法為：D. 根據傳播時延計算得到距離：傳播時延fest:乘以電磁波的傳播速率C，結果即為車 輛之間的距離S,具體計算方法為：
【專利摘要】本發明屬于無線測距、定位技術領域，具體是一種基于相關接收的車輛無線測距方法。主要分為四個步驟：A.對IEEE802.11p協議接收信號進行相關計算并歸一化處理；B.對統計結果進行分組求和，得到時延估計序列；C.從時延估計序列中找到信號傳播時延；D.根據傳播時延計算得到距離。本發明首次將相關求和用于IEEE802.11p協議的無線定位中，具有定位精度高、穩定性好的優點，在多徑、非直視、高多普勒頻移環境下可以提高車輛測距的精度。
【IPC分類】G08G1/16
【公開號】CN105139692
【申請號】CN201510685885
【發明人】崔學榮, 張 浩, 李娟 , 李忠偉, 吳春雷, 劉建航, 陳梟, 葉興根
【申請人】中國石油大學(華東), 北京中斗科技股份有限公司
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年10月20日