利用互聯網協議第六版實現汽車三維網絡跟蹤定位的方法技術

本發明專利技術涉及通信網絡和智能交通技術領域，利用通信網絡中的ＩＰ地址標識網絡，ＩＰｖ６技術和無線通信技術，汽車首先通過移動漫游獲知汽車的地理方位，然后通過自組織通信獲得單跳范圍內相鄰節點間的距離；其次利用已精確定位的節點坐標，通過坐標變換精確三維定位。步驟Ｓ１，在汽車中嵌入支持有線無線ＩＰｖ６網絡的電子設備；Ｓ２，分配ＩＰｖ６地址；Ｓ３，將車輛信息及其ＩＰｖ６地址向通信網絡中的服務器注冊；Ｓ４，啟動汽車網絡跟蹤定位，Ｓ５，判斷汽車當前是否是與通信基站注冊登記，Ｓ６，對汽車所處理地理位置的大方位確認，Ｓ７，接收到汽車無線信號的非注冊基站建立輔助三維坐標系，Ｓ８，根據汽車在各輔助三維坐標中的方位、各基站在全局坐標。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及通信網絡技術和智能交通
，特別是一種利用因特網絡協議第六版和自組織網絡技術MANET(Mobile ad hoc network)、GIS(geographic information system)等聯合實現汽車地理位置三維精確定位的方法，這種方法可以在IPv6(Internet Protocol Version 6)網絡和智能交通網絡體系ITS(Intelligent Traffic Systems)中利用IPv6地址或其它可通過聯機或聯網方式進行訪問的特定標識，利用通信網絡系統、自組織網絡節點定位技術和GIS實現汽車三維地理位置的精確定位。同時這種定位不需要依賴于任何GPS設備，具有很強的擴展性和靈活性。
技術介紹
近年來，隨著人民生活水平的提高，汽車成了人們家中必備的交通工具，同時隨著通信網絡技術的飛速發展，人們在車中也能實現對互聯網絡的訪問。與此相應的時出現了各種各樣的定位方法及相應的服務，例如導航服務，只是當前提供的定位服務只是被動的告知車內的人他現在什么地方，周圍有些什么設施和服務。如果汽車失竊，那么怎么樣才能跟蹤找到汽車成為一大難題。目前實現汽車定位主要采用GPS(Global PositioningSystem)的方法，它利用一組衛星對使用者進行定位。由于受美國的影響，這種定位精度較低，誤差在幾百米。后來人們提出了A-GPS(NetworkAssisted GPS)方法，A-GPS是利用固定的、擁有規律間隔(通常是200-400公里)的GPS接收器來接收那些終端信息的輔助數據，有了這些輔助數據，接收器就可以定時地測量與衛星的距離，而不必對實際接收的信息進行再解碼。隨著電信通信網的發展，人們又提出了E-OTD——增強差分觀測(Enhanced Observed Time Difference簡稱E-OTD)技術，E-OTD僅利用終端軟件。為了保證終端在閑置狀態(終端沒有處理呼叫信息)和工作狀態(終端正在處理呼叫信息)下都能進行E-OTD相關運算，新的電話必須嵌入另外的處理電源和存儲設備。E-OTD在程序設計上是利用從周圍的基站獲取的信息與收到的信息進行比較，而時間上的差別被用來計算終端與基站之間的相對位置。這個過程要求基站的位置是已知的，從不同方位發出的信號也應當是同步的。最通常的使信號同步的辦法是利用固定的GPS接收器，而計算的過程既可以由終端來完成，也可以由網絡來進行。這種解決方案的誤差大約在125米左右，與GPS相比其最大的優勢是不會受到如GPS一樣的美國政府的干擾。CGI-TA——信元全程身份識別系統(Cell Global Identity簡稱CGI)是又一種定位方法，它是利用通信網絡鏈路中每一個信元(每個基站所能覆蓋的范圍)的特性來對使用者進行定位，在這個過程中經常利用前向定時(Timing Advance簡稱TA)信息來進行補充。TA是在無線幀開始發出時與數據流出現的一霎那這兩者之間的一段可測量時間。前向定時信息已經被嵌入到網絡中，當信元很小的時候，這些信息的準確性會非常高。對于那些只要求大致位置的定位服務(比如，告訴我這個區域中哪有飯館)，CGI是一個成本較低而又實用的解決方案。這種方案的精確性依賴于信元的大小，誤差范圍從10米到500米不等。另一個定位技術是TOA——衛星上行鏈路到達時間(Uplink Timeof Arrival，簡稱TOA)，這種定位技術與E-OTD的工作方式接近，不同的是其上行鏈路數據是可測量的(因為數據是由終端發出的)，由基站對終端發出的信號到達時間進行測算。在這個過程中需要至少三個監測用的基站來完成測算。這些基站對時間差異進行記錄，并與GPS標準時刻相結合。E-OTD與TOA看起來似乎十分接近，但是關鍵的不同是TOA支持終端延續。這是一個至關重要的方面，因為它保證了所有的終端設備制造商都有時間對他們的軟件進行更改。TOA的最大缺點是它需要所有的基站都要安裝可用的監測設備。對于操作者來說，這可能是成本最高的一種定位解決方案。以上方案對使用者來說最大的困難一是用戶終端費用高，升級不易；另一個就是需要專業技術知識才能看懂定位信息，而且這些技術都不能實現用戶對失竊汽車的跟蹤，同時用戶需要另加通信設施才能聯入互聯網，實現用戶對網絡的訪問；最后就是以上定位都只是二維平面定位，而不能實現三維定位。隨著互聯網絡技術特別是IPv6技術、移動通信技術、自組織網絡技術的發展，定位已經可以充分利用地面通信網絡實現，而且可以讓汽車用戶和公安管理部門對汽車進行網絡跟蹤。
技術實現思路
有鑒于現有汽車定位實現方式的不足，本專利技術的主要目的在于充分采用IPv6網絡通信技術、MANET技術、GIS技術等提供的支持，提出一種融合IPv6技術與現有的其它通信技術的新方法來實現可網絡化訪問跟蹤定位的汽車網絡三維地理空間定位方法。特別提出一種利用互聯網絡協議第六版實現汽車三維網絡跟蹤定位的方法。本專利技術是通過如下的技術方案實現的在汽車電子設備或汽車某部位中嵌入網絡部件，該網絡部件支持有線和無線方式訪問，支持的聯網方式可以是移動IPv6技術和自組織網絡技術，也可以是GSM/GPRS(Global System for Mobile Communications/General Packet Radio Service)、3G(The Third Generation mobilecommunication)等等有線無線通信，該網絡部件可通過特定手段分配一個全球唯一的不變的IPv6網絡地址或其它特別的號碼和信息，如果為IPv6地址，則該地址本身是全球唯一的，可以作為一個網絡的地址標識而進行網絡跟蹤定位，還可以此作為網絡地址聯接到互聯網上。如果是其它特別的號碼和信息，例如是車輛管理部門分配的汽車牌照號碼，這些號碼信息也將寫入到汽車電子標識網絡部件中去，只是需要再增加其它轉換機制實現號碼與IPv6網絡地址的對應，從而轉成可以從網絡上進行訪問的IPv6網絡地址，例如分配給汽車一個網絡域名。除支持聯網、聯機功能外，該嵌入式的汽車電子標識用的網卡還提供接口支持常規有線或無線電子讀卡方式讀出其IPv6地址或其它標識號碼，以便于交管部門的檢查。我們在無線通信網的基站中存儲有GIS地理信息系統，基站本身能精確標明自己的地理位置區域，并以此與其它基站和汽車網絡部件一起為用戶提供聯網查詢的三維空間定位。具體定位的實現過程如附圖1和附圖2所示。在圖1所示的定位實現方法中，我們是用互聯網絡協議第六版實現汽車三維網絡跟蹤定位的，實現是通過在汽車電子設備或汽車某部位中加入網絡部件，該網絡部件支持有線和無線方式聯接到通信網絡上，可通過網絡進行訪問，該網絡卡可通過特定手段寫入全球唯一的IPv6地址或其它特別的號碼和信息，如果為IPv6地址，則該地址本身是全球唯一的，可以作為汽車的標識，還可以此作為網絡地址聯接到互聯網上，如果是其它特別的號碼和信息，車輛管理部門分配的汽車牌照號碼，這些號碼信息也將寫入到汽車電子標識網卡中去，只是需要再增加其它轉換機制實現號碼與IPv6網絡地址的對應，從而轉成可以從網絡上進行訪問的網絡地址標識，另外標識也可以是作為互聯網絡的域名，該域名將和IPv6地址動態對應起來本文檔來自技高網...

【技術保護點】
互聯網絡協議第六版實現汽車三維網絡跟蹤定位的方法，其特征在于，在汽車電子設備或汽車某部位中加入網絡部件，該網絡部件支持有線和無線方式聯接到通信網絡上，可通過網絡進行訪問，該網絡卡可通過特定手段寫入全球唯一的ＩＰｖ６地址或其它特別的號碼和信息，如果為ＩＰｖ６地址，則該地址本身是全球唯一的，可以作為汽車的標識，還可以此作為網絡地址聯接到互聯網上，如果是其它特別的號碼和信息，車輛管理部門分配的汽車牌照號碼，這些號碼信息也將寫入到汽車電子標識網卡中去，只是需要再增加其它轉換機制實現號碼與ＩＰｖ６網絡地址的對應，從而轉成可以從網絡上進行訪問的網絡地址標識，另外標識也可以是作為互聯網絡的域名，該域名將和ＩＰｖ６地址動態對應起來，之后，汽車可以首先通過移動漫游通信技術獲知汽車的模糊地理方位，對于能和直接聯通的汽車，利用相鄰的基站及ＣＧＩ－ＴＡ定位算法就可實現精確定位，對于通過自組織網絡按多跳方式注冊到基站上的節點，我們利用自組織網絡泛洪方法，通過全局坐標和自組織網絡內的局部坐標，利用坐標變換的方法，結合ＧＩＳ實現精確三維定位，并在地圖上顯示出來。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：石晶林，李茹，王國輝，周繼華，孫毅，方根法，李忠誠，
申請(專利權)人：中國科學院計算技術研究所，
類型：發明
國別省市：11[中國|北京]