Uma Solução Cooperative Positioning Integrada com Dead Reckoning para Suporte a GPS Sem Linhas de Visada Utilizando a Tecnologia de Radio 802.11p

  • Pedro Paulo Libório Lima do Nascimento UNICAMP
  • Bruno Yuji Lino Kimura UNIFESP
  • Daniel Ludovico Guidoni UFSJ
  • Leandro Aparecido Villas UNICAMP

Resumo


Em Sistemas de Transporte Inteligentes (ITS) e Redes Veiculares (VANETs), uma miríade de aplicações foi desenvolvida nosúltimos anos com diferentes exigências de acurácia de localização. A grande maioria dessas aplicações utiliza o Sistema de Posicionamento Global (GPS) para obter a localização atual do dispositivo. Entretanto, na ausência de linha de visada para satélites, situação típica em locais como túneis, rodovias multinível e áreas urbanas densas, o sinal GPS fica exposto ao efeito de multi-caminhos, causando severa perda de informação de localização no receptor. Neste trabalho, caracterizamos o problema da indisponibilidade do sistema GPS em áreas urbanas a partir de conjuntos de dados reais de deslocamentos de ônibus e táxis. Para tal problema, propomos CP – uma solução integrada de posicionamento cooperativo baseada em três mecanismos: navegação estimada por sensores Dead Reckoning; disseminação de localização em rede veicular e seleção de nós por geometria de diluição de precisão; e ajuste de mapa. Resultados de simulações mostram que a solução proposta possibilita desempenho superior ao GPS e ao GPS integrado ao Dead Reckoning.

Referências

Alam, N. and Dempster, A. G. (2013). Cooperative Positioning for Vehicular Networks: Facts and Future. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 14(4):1708–1717.

Alotaibi, M. M., Boukerche, A., and Mouftah, H. (2014). Distributed relative cooperative positioning in Vehicular Ad-Hoc Networks. In 2014 Global Information Infrastructure and Networking Symposium (GIIS), pages 1–8. IEEE.

Boukerche, A., Oliveira, H. A., Nakamura, E. F., and Loureiro, A. A. (2008). Vehicular Ad Hoc Networks: A New Challenge for Localization-Based Systems. Computer Communications, 31(12):2838–2849.

do Nascimento, P. P. L. L., Pazzi, R. W., Guidoni, D. L., and Villas, L. A. (2016a). A Geodesic Dead Reckoning Solution for Vehicular Networks. In 2016 8th IEEE LatinAmerican Conference on Communications (LATINCOM), pages 1–6. IEEE.

do Nascimento, P. P. L. L., Pazzi, R. W., Guidoni, D. L., and Villas, L. A. (2016b). Characterizing GPS outages: Geodesic Dead Reckoning solution for VANETs and ITS. In 2016 IEEE 15th International Symposium on Network Computing and Applications (NCA), pages 18–21. IEEE.

Drawil, N. M. and Basir, O. (2010). Intervehicle-Communication-Assisted Localization. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 11(3):678–691.

Hoang, G.-M., Denis, B., Harri, J., and Slock, D. T. M. (2017). Robust data fusion In 2017 IEEE Intelligent Vehicles for cooperative vehicular localization in tunnels. Symposium (IV), pages 1372–1377. IEEE.

Lawlor, J. (1991). Auto Math Handbook: Calculations, Formulas, Equations and Theory for Automotive Enthusiasts. Penguin Publishing Group.

OMS (2015). Global Status Report on Road Safety 2015. Technical report, World Health Organization.

Parker, R. and Valaee, S. (2007). Vehicular node localization using received-signalstrength indicator. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 56(6 I):3371–3380.

Robert Bosch GmbH (2015). SMI130 Automotive Electronics.

Rohani, M., Gingras, D., Vigneron, V., and Gruyer, D. (2015). A New Decentralized Bayesian Approach for Cooperative Vehicle Localization Based on Fusion of GPS and VANET Based Inter-Vehicle Distance Measurement. IEEE Intelligent Transportation Systems Magazine, 7(2):85–95.

Ros, F. J., Martinez, J. A., and Ruiz, P. M. (2014). A survey on modeling and simulation of vehicular networks: Communications, mobility, and tools. Computer Communications, 43:1–15.

Sauer, T. (2011). Numerical Analysis. Addison-Wesley Publishing Company, 2nd edition.

Skog, I. and Handel, P. (2009). In-Car Positioning and Navigation Technologies A Survey. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 10(1):4–21.

Sommer, C., German, R., and Dressler, F. (2011). Bidirectionally Coupled Network and Road Trafc Simulation for Improved IVC Analysis. IEEE Transactions on Mobile Computing, 10(1):3–15.

Sun, L., Wu, Y., Xu, J., and Xu, Y. (2012). An RSU-assisted localization method in non-GPS highway trafc with dead reckoning and V2R communications. 2012 2nd International Conference on Consumer Electronics, Communications and Networks, CECNet 2012 Proceedings, pages 149–152.

Swaszek, P. F., Hartnett, R. J., Seals, K. C., and Swaszek, R. M. A. (2017). A Temporal Algorithm for Satellite Subset Selection in Multi-Constellation GNSS. In Precise Time and Time Interval Meeting, Monterey, CA.

Wahab, A. A., Khattab, A., and Fahmy, Y. a. (2013). Two-way TOA with limited dead reckoning for GPS-free vehicle localization using single RSU. 2013 13th International Conference on ITS Telecommunications, ITST 2013, pages 244–249.

Woodman, O. J. (2007). An introduction to inertial navigation. Technical report, University of Cambridge, Cambridge.

Zogg, J. M. (2007). GPS Essentials of Satellite Navigation. UBLOX.
Publicado
10/05/2018
NASCIMENTO, Pedro Paulo Libório Lima do; KIMURA, Bruno Yuji Lino; GUIDONI, Daniel Ludovico; VILLAS, Leandro Aparecido. Uma Solução Cooperative Positioning Integrada com Dead Reckoning para Suporte a GPS Sem Linhas de Visada Utilizando a Tecnologia de Radio 802.11p. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE REDES DE COMPUTADORES E SISTEMAS DISTRIBUÍDOS (SBRC), 36. , 2018, Campos do Jordão. Anais [...]. Porto Alegre: Sociedade Brasileira de Computação, 2018 . p. 1145-1158. ISSN 2177-9384. DOI: https://doi.org/10.5753/sbrc.2018.2484.