[摘 要]为保障应急车道畅通，针对车道入侵监测系统开发环节涉及的车辆轨迹连续性跟踪问题，釆用了GPS/BD双定位的方式用以提高定位精度，在接收信号丢失时采用INS定位推算下一时刻位置，已进行了低速情况下的测试工作，在此基础上形成的监测系统具备车道占用提醒及主动性占用车道设定的基本功能，进一步的，能够统计占用时间、时长及位置信息，并做实时上传与上报处理，可用于交管部门救援处理及技术研判。
　　[关键词]车道入侵，GPS/BD，INS
　　中图分类号：TP368.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）08-0169-01
　　0、引言
　　结构化路面设计设置的应急车道，原本仅供警车、消防车、救护车等应急车辆执行紧急任务或一般车辆在事故紧急情况下使用，其他情况下占用均属违法行为，非法长时占用极易造成追尾、拥堵等现象，存在严重安全隐患。
　　当前针对高速公路应急车道长时占用的情况[1]，主要依靠单点高清摄像头及人工巡查，开发车道入侵的自动监测系统，重点监测车辆在行驶区段内是否存在应急车道占用情况、记录并实时上报占用时间，可为交通管理部门研判处理提供有效技术依据。单点GPS定位精度不高，而差分GPS在成本及面向移动作业时受到局限[2-4]，因此车辆轨迹连续性跟踪问题是设计车道入侵监测系统的关键技术之一，有待解决。
　　1、系统总体设计
　　系统的硬件系统采用模块化设计思想，由STM32F103处理器模块、BD模块、GPS模块、GPRS模块以及一些外围电路组成。结构如图1所示，处理器模块通过串口与其他模块相连，各个模块可以分开设计、调试，互不影响。系统首先由GPS/BD模块接收卫星定位信息，当卫星信号低于阈值时，切换至MPU6050模块来计算惯导信息，所得的定位信息分别通过串口送至处理器模块进行信息的精简提取，并且重新打包为符合GPRS协议的数据包，最后通过GPRS模块被发送至监控中心从而实现对车辆的定位[5，6]。
　　2、系统硬件组成
　　系统供电采用LM2576型開关型降压稳压器，该种型号的降压稳压器完全满足了上述的要求，它具有3.3V、5V、12V、15V和可调节输出电压型号，在指定输入电压和输出负载条件下输出电压误差为±4%，具有低功耗的50uA的待机电流，具有3A的输出负载电流，具有热关断及电流限制保护，而且线性能力强，效率高，散热的性能优良，成本也相对较低。图2就是采用该芯片设计外围电路实现输出固定电压的电路图。
　　系统控制器采用STM32F系列32位ARM微控制器，其内核是Cortex-M3。片内Flash的大小为512K。芯片集成定时器，CAN，ADC，SPI，I2C，USB，UART，等多种功能。
　　系统的通信模块承接了终端和服务器之间交互数据的任务，其性能指标十分重要，关系到系统整体的可靠性和有效性。鉴于系统的要求，要求通信模块小巧，工作电压和其他模块一致，功耗低，主要支持CDMA通信，根据上述要求，再结合产品性价比，本系统选择了大唐联芯LC5730型号的无线通信模块。
　　3、系统软件设计
　　车辆的连续性軌迹跟踪如图3所示，系统同时读取GPS和BD导航模块信息，然后比较两者经纬度距离差，在距离差值小于20cm范围内，以GPS和BD的联合均值判定车辆当前是否入侵系统标示警戒线内，若大于20cm，则读取MPU6050惯性信息，依据历史时刻数据推算当前位置点信息，并据此判定车辆当前是否入侵系统标示警戒线内；若判定侵入标示的警戒线内，则发出声光报警，并进行数据上传，若暂未发现入侵信息，则返回继续读取GPS及BD数据。
　　4、实验与数据仿真
　　针对GPS和BD进行了单点打点测试，如图6所示，数据漂移较为严重，以此对比，如图7所示，经过GPS和BD双定位信息确定的单点打点，数据稳定性上大幅改善，有效保障了车辆的连续性跟踪判定。
　　5、结语
　　针对车道入侵涉及的车辆连续性跟踪问题，采用了GPS/BD双定位信息融合，在双定位差值偏差较大的情况下，以惯性数据进行推算估计，有效保障了车辆轨迹的连续性跟踪侦测，也为应急车道占用的监测系统开发打下了良好基础。
　　参考文献
　　[1] 何正斌.GPS/INS组合导航数据处理算法拓展研究[D].长安大学，2012.
　　[2] 刘进一，杜岳峰，张硕，等.基于GNSS/MIMU/DR的农业机械组合导航定位方法[J].农业机械学报，2016.
　　[3] 林英杰，李东杰，梁光静，等.基于FPGA的快速车道偏离预警系统硬件实现[J].电子科技，2016.
　　课题研究受到中国民航大学大学生创新创业训练项目（201610059087）资助。