1、 丁明：13120234 翻譯：13125086車載網絡中協同定位的改進車載網絡中協同定位的改進現狀 協同定位由于能極大提高車輛的定位精度而得到廣泛應用，但目前缺少對真實環境下協同定位的性能分析。本文工作 通過對真實環境下協同定位進行仿真，發現其應對大容量數據通訊時的不足，通過改善通訊協議達到減少丟包率、提高定位精度的目的。研 究 背 景相關技術介紹車載自組網中的協同定位相關特性描述（仿真）1234數據融合距離信息交換56現實表技術背景 精準的定位信息在汽車的報警系統具有相當重要的作用，然而商業級別的GPS系統所獲取的定位精度達不到系統要求，所以基于雷達測距的協同定位成為提高精度的主要手段，車

2、輛之間可以通過專用短程網絡交換彼此的相對距離信息來提高定位準確度。現實問題 在同一通信通道上大量而平凡的進行距離信息交流會導致數據包擁堵，這不僅會影響安全系統的性能，還會降低協同定位的有效性。解決辦法1、為充分利用所有的距離信息而擴展了原有的協同定位的框架。2、通過改善原有的數據通信協議來減少通訊通道中存在的數據擁堵。目前已經出現了很多協同定位的技術，但大多通過與參考節點通信進行定位，過分依賴基礎設施的支持，并且對GPS的信號質量要求較高。1、上述問題一般通過在車載自組網絡中采用基于距離的協同定位技術來解決，為了減少多徑干擾對GPS定位的影響，提出一種與相鄰車輛之間交換距離信息的方法，通過聚類

3、算法將范圍內的車輛間距離和位置信息收集起來，并用主流的信息融合技術進行處理，最終得到較高的定位精度。2、雖然上述工作均已經有人開始研究，但忽視了距離信息交流過程中受到的影響。1、協同定位的框架如圖1所示：圖1 協同定位框架圖距離、運動信息測量信息交換定位1、測量階段 運動信息：位置、速度、朝向、加速度（GPSGPS或車載運 動傳感器）與相鄰車輛的距離測量：無線電測距和范圍評定技術圖2 信息收集示意圖 通過專用短程通訊，每輛車周期性的將RVRV信息與運動信息整合在一起廣播給附近的車輛。2、交換階交換階段段3、定位階段圖3 集群形成示意圖1、當交通流出現大量增加時，無線通道出現擁堵，作為傳輸數據的

4、距離矢量將會出現丟失。所以有必要量化CP的精度，對不同環境下的CP性能進行比較。 （3） （4） （5）為了更好的評測CP性能，我們新定義了一個量PAG： （7）這個量顯示了協同定位于無輔助GPS定位的精度增益的比值。這里我們使用ns-2仿真器，傳輸范圍定位240m，初始參數如表1所示：表1 DSRC新更難參數用于仿真的公路如圖4所示，仿真初期，車輛被隨機擺放在道路上以60km/h的速度行駛，數量在30-210的范圍內變動，用12.5-87.5veh/km代表不同的交通密度，每次仿真100s。圖4 仿真中用到的公路環線 我們將每秒分成10個間隔，用SI表示，每個SI下車輛向其相鄰車輛發送安全消

5、息，數據包的大小大概為200B。通過相互發送接收數據，車輛在每個SI的最后更新范圍矢量，其格式如圖5所示： 利用從其他車輛接收到RV數據包，車輛通過CP算法構建其距離矩陣，即形成集群，其中，同一輛車可以屬于不同的簇。 仿真中用數據包傳送比（PDR）來表示數據交換對通信的影響，在每個仿真周期結束后，我們將數據輸入前面的算法中，得到PAG圖5 范圍矢量的格式圖6 理想狀態下距離信息交換帶來的的影響。（a）節點數。（b）可用連接數。（c）精度的改善 在理想環境下，不會出現數據擁堵，車輛可以成功發現所有范圍內鄰車并接受它們的數據。 為了模擬實際情況，我們啟用了IEEE 802.11 的介質訪問控制（M

6、AC）、無線廣播模型、安全信息的廣播以及距離矢量的廣播。圖8 實際環境下的協同定位性能.（a）有效連接數.（b）精度改善圖7 理想環境下距離信息交換對PDR的影響 通過理想環境下的仿真，我們發現協同定位確實能夠極大的提高車輛的定位精度，但是真實環境下的數據擁堵也極大的影響CP性能的發揮。所以，目前協同定位在車載網絡中遇到的兩個主要問題是：1、現有CP算法的集群約束過于嚴格，在有損的無線通訊環境下效率降低。2、距離信息的交換產生的通訊瓶頸加重了網絡擁堵的狀況。圖9 擴展范圍矩陣新的CRLB算法只需要在原來的基礎上增加輸入輔助矩陣I： （8）于是兩車之間的距離測量量的協方差定義為： （9）后面的計

7、算按照公式（3）-（7）代入即可。為了更直觀的研究代入擴展矩陣對PAG的影響，先來看理想環境下對兩種矩陣下仿真結果的比較：圖10 理想狀態下帶擴展矩陣的CP方案的性能. (a)可用連接數. (b)精度改善圖11 真實環境下帶擴散矩陣的CP方案性能. (a)可用連接數. （b）精度改善通過提高基線通信協議提高通過提高基線通信協議提高CP的性能的性能1，提出一系列方案減少范圍矢量造成的開支2，采用網絡編碼技術提高范圍信息交換的可信度建筑業應用軟件1、減少通信開銷（1）背負式運輸在安全包中再次使用標題信息并且消除了RV分開傳輸時所需的額外的標題。簡單的背負式方案可以減少網絡中交換的數據包數，提高傳輸

8、效率。（2）壓縮通過壓縮RV的內容來降低它的規模。壓縮比（CR），即壓縮和未壓縮的數據的大小之間的比率。壓縮技術在交通密度低的時候顯示不出顯著的效果，因為此時數據損失不顯著。（3）測距矢量廣播間隔（RVBI） RVBI被設置與安全消息間隔相同，這種頻繁的廣播是很必要的，因為每輛車需要不斷更新與其鄰車的位置。 密集的方位信息交換網絡反過來使擁堵狀況惡化，解決方案之一是減少RV廣播率。然而，減少RV廣播率又可能造成后續CP更新的延遲。 因此，最佳的因此，最佳的RVBI設置設置，可以最大限度地提高定位，可以最大限度地提高定位精度，同時實現合理的精度，同時實現合理的PDR。我們假設RVBI是SI的倍數

9、在RVBI開始開始，每輛車更新自己的RV以便分享。在RVBI中間中間，每輛車隨機選擇時間播放RV。在RVBI最后最后，每輛車處理收集到的RV并且借助CP過程來改善對鄰車位置的估計。為了推斷當前車輛的位置，我們可以用航位推算技術。 由圖15可以看出，增加繁忙的交通密度的RVBI可以明顯改善PDR，因為RV交換率的減少有效緩解了擁擠的無線信道。在交通狀況復雜時，選擇RVBI需權衡。（4）綜合改進圖17表明了基線，背負式，壓縮，RVBI和綜合的方法（綜合背負式，壓縮，RVBI）該通信方案中沒有RV交換表現為PDR上限上限。由圖17可以看出：與基線方案相比，壓縮和RVBI方案可以顯著改善PDR性能，而背負式方案的改善相對較小。此外，三種方案綜合在一起，PDR增加到相當接近上限。2、編碼改進、編碼改進盡管上述的幾種技術可以提高PDR，但PAG仍明顯低于理想方案。因此，我們在先前提出的方案中增加一個簡單的網絡編碼方案，來提高范圍信息交換的可靠性和定位精度等。a,如圖18，首先將一個原始的RV劃分成N個相同大小的數據段，其次將這N個數據段異或異或等到一個編碼段，共N+1個段。B、使用編碼時：使用編碼時：同理可得，n個數據包丟失時可收到的RRs數量為：所以，期望的RRs數量為由上述兩式可得，編