專利名稱：基于標(biāo)準(zhǔn)線路匹配的公交準(zhǔn)確定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于公交動態(tài)信息采集領(lǐng)域，用于動態(tài)信息發(fā)布及動態(tài)調(diào)度。

背景技術(shù)：
基于GPS定位系統(tǒng)的公交運(yùn)行動態(tài)數(shù)據(jù)采集是動態(tài)信息發(fā)布及動態(tài)調(diào)度的基礎(chǔ)。但在城市道路上，常常因樹木、樓房、立交橋等的遮擋使得采集到的GPS數(shù)據(jù)偏離實(shí)際位置，或遺失。傳統(tǒng)的方法是采用差分、慣性導(dǎo)航或添加路測設(shè)備的方法來提高定位精度，這些方法都需要額外添加硬件模塊，從而提高了設(shè)備造價。
事實(shí)上，公交運(yùn)行時是沿著固定線路的，而城市道路上采集到的GPS位置漂移通常會圍繞著實(shí)際位置附近發(fā)生，而且常常是整體偏移，有一定的規(guī)律性。這些規(guī)律為通過將GPS數(shù)據(jù)與GIS地圖數(shù)據(jù)相匹配尋找一種新的定位技術(shù)提供了可能。但普通的GIS公交線路地圖數(shù)據(jù)因缺少高密集度的形狀點(diǎn)信息及準(zhǔn)確的站點(diǎn)信息，難以作為糾偏依據(jù)。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的設(shè)計原理是根據(jù)城市公交車載GPS采集數(shù)據(jù)的偏移或遺失規(guī)律，結(jié)合公交運(yùn)行特點(diǎn)，提供一種在不提高設(shè)備造價的基礎(chǔ)上，通過與具有高密度形狀點(diǎn)的GIS公交線路地圖數(shù)據(jù)相匹配，從而有效提高GPS定位的準(zhǔn)確性的方法。
本方法首先生成具有高密集形狀點(diǎn)及準(zhǔn)確站點(diǎn)位置的GIS公交線路地圖數(shù)據(jù)，進(jìn)而以此為參照，作為糾偏及遺失數(shù)據(jù)填補(bǔ)依據(jù)，將實(shí)時采集數(shù)據(jù)與之進(jìn)行匹配。從而得到較為精確的位置信息，滿足公交定位的要求。該方法也可應(yīng)用于其他具有同樣固定線路的定位信息校正問題。
本發(fā)明為了描述方便起見，將采集時間間隔設(shè)定為1秒，其實(shí)只要標(biāo)準(zhǔn)公交線路地理信息生成的采集時間間隔和動態(tài)定位信息采集時間間隔一致即可。本發(fā)明主要包括標(biāo)準(zhǔn)線路生成、GPS漂移點(diǎn)糾偏及遺失數(shù)據(jù)填補(bǔ)等內(nèi)容，具體步驟如下 第一步標(biāo)準(zhǔn)公交線路地理信息生成 具體過程包括 步驟1標(biāo)準(zhǔn)線路地理信息采集 將裝配有GPS采集設(shè)備的車輛沿公交運(yùn)行的道路從起點(diǎn)到終點(diǎn)勻速行駛，按1秒間隔接受GPS信息。信息包括經(jīng)緯度定位信息，車速信息，方位角信息。每秒接受的GPS定位信息對應(yīng)的點(diǎn)為線路形狀點(diǎn)，當(dāng)行駛至公交站點(diǎn)時，可利用軟件進(jìn)行站點(diǎn)標(biāo)記，并記錄下站點(diǎn)的名稱。匹配糾偏后的位置精度與采集點(diǎn)的密集程度成正比。
步驟2標(biāo)準(zhǔn)公交線路地理信息后期處理 在GIS軟件上，對采集到的形狀點(diǎn)及站點(diǎn)按公交線路從起點(diǎn)到終點(diǎn)的先后順序進(jìn)行從小到大的編號，并將GPS采集到的各點(diǎn)經(jīng)緯度信息轉(zhuǎn)換為直角x及y坐標(biāo)信息，最終形成滿足定位精度要求的包含公交線路形狀點(diǎn)及站點(diǎn)屬性信息的數(shù)據(jù)文件。
其中線路形狀點(diǎn)屬性信息包括所屬線路編號信息、形狀點(diǎn)編號m(m＝0，1，2，3，...)、經(jīng)緯度信息，x及y坐標(biāo)信息；站點(diǎn)信息包括所屬線路編號信息、站點(diǎn)標(biāo)號、經(jīng)緯度信息、x及y坐標(biāo)信息，站點(diǎn)名稱信息。
在GIS平臺上將形狀點(diǎn)及站點(diǎn)按編號從小到大的順序連接，形成可供動態(tài)采集數(shù)據(jù)參照比對的靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)線路電子地圖。
第二步動態(tài)定位信息采集及匹配初始化 裝配有GPS車載設(shè)備的公交車輛沿公交線路行駛，從起始站發(fā)車時啟動GPS，按1秒間隔接收并傳回計算終端GPS定位信息。當(dāng)有匹配需求時，標(biāo)準(zhǔn)線路數(shù)據(jù)文件中的屬性數(shù)據(jù)動態(tài)地裝載入終端參與計算。將從起始點(diǎn)發(fā)車時第一次收到GPS信號的時刻作為第一個采集點(diǎn)的實(shí)時時間信息，記為T0，隨后以一秒為采集間隔，則第n個采集點(diǎn)(n＝0，1，2，3，...)對應(yīng)時刻記為Tn(n＝0，1，2，3，...)。將標(biāo)準(zhǔn)線路的起始形狀點(diǎn)的位置坐標(biāo)默認(rèn)作為第一個采集點(diǎn)的實(shí)時位置坐標(biāo)，將第一個點(diǎn)作為已校準(zhǔn)點(diǎn)。校準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)號記為m0，隨后第n個采集點(diǎn)校準(zhǔn)后標(biāo)號記為mn。
若GPS未從起始站發(fā)車時啟動，或匹配在途中開始，則將按第三步第一次得到的橫向糾偏后的位置點(diǎn)作為第一個已校準(zhǔn)點(diǎn)。
第三步動態(tài)采集信息校準(zhǔn)及補(bǔ)缺處理 此步驟中將第二步采集到的動態(tài)位置信息與第一步生成的同一線路的標(biāo)準(zhǔn)靜態(tài)位置信息進(jìn)行比對，對GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)，并對遺失點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)缺。具體校準(zhǔn)過程如下 步驟1缺失數(shù)據(jù)判斷 當(dāng)在某時刻Tn接收到GPS定位信息時，轉(zhuǎn)步驟2及步驟3進(jìn)行數(shù)據(jù)初步篩選及糾偏。當(dāng)在某時刻Tn沒接收到GPS定位信息時，該時刻對應(yīng)點(diǎn)作為實(shí)時位置信息遺失點(diǎn)，進(jìn)行遺失數(shù)據(jù)補(bǔ)缺。
對遺失數(shù)據(jù)的時刻點(diǎn)Tn，按以下說明進(jìn)行信息補(bǔ)缺。
假設(shè)當(dāng)前位置點(diǎn)n的GPS信號丟失，這里通過上面得到的n-1點(diǎn)和n-2點(diǎn)GPS位置信息計算當(dāng)前n點(diǎn)的位置。具體子步驟如下。
1)根據(jù)上一時刻車輛的速度推測計算出這一秒應(yīng)該移動的距離d d＝vn-1×1000/3600 2)根據(jù)上兩個位置點(diǎn)的位置信息，計算上次車輛在X方向和Y方向上的位移A和B，其中xn當(dāng)前位置n點(diǎn)的X坐標(biāo)值，yn當(dāng)前位置n點(diǎn)的Y坐標(biāo)值 A＝xn-1-xn-2 B＝y(tǒng)n-1-yn-2 3)計算當(dāng)前位置點(diǎn)的位置 xn＝xn-1+A×d/L yn＝y(tǒng)n-1+B×d/L 其中 4)取速度及方位角與上一位置點(diǎn)一致 vn＝vn-1 ANGn＝ANGn-1 ANGn、ANGn-1分別為n點(diǎn)及n-1點(diǎn)的方位角 5)執(zhí)行步驟3，進(jìn)行偏移數(shù)據(jù)校準(zhǔn)。
步驟2數(shù)據(jù)初步篩選 判斷實(shí)時接收到的數(shù)據(jù)點(diǎn)是否在合理范圍內(nèi)，若在合理范圍，則進(jìn)行步驟3進(jìn)行糾偏，若不在合理范圍內(nèi)，則丟掉該點(diǎn)，把該時刻作為實(shí)時位置信息遺失點(diǎn)對應(yīng)時刻，按上述遺失數(shù)據(jù)補(bǔ)缺處理方法處理。糾偏及補(bǔ)缺后的點(diǎn)為校準(zhǔn)點(diǎn)。
判斷實(shí)時接收到的數(shù)據(jù)點(diǎn)是否在合理范圍內(nèi)判斷方法及原則如下 將GPS采集到的經(jīng)緯度信息轉(zhuǎn)換為直角x及y坐標(biāo)信息，對當(dāng)前時刻Tn對應(yīng)的位置點(diǎn)n(當(dāng)數(shù)據(jù)一秒鐘一上傳時，Tn＝n)，若 則n點(diǎn)在合理范圍內(nèi)。
式中，xn及yn為當(dāng)前位置點(diǎn)n的x坐標(biāo)及y坐標(biāo)，xn-1及yn-1為上次已校準(zhǔn)的位置點(diǎn)n-1的x坐標(biāo)及y坐標(biāo)，L0為合理范圍閾值，建議取300-500米。
步驟3偏移數(shù)據(jù)校準(zhǔn) 將每秒接收到的在合理范圍內(nèi)的位置點(diǎn)數(shù)據(jù)，分別進(jìn)行橫向及縱向糾編。橫向糾偏是沿垂直于線路方向的糾偏，它使得偏離實(shí)際位置的采集數(shù)據(jù)歸位于線路上?？v向糾偏是沿線路方向的糾偏，它使得已歸位于線路上的數(shù)據(jù)點(diǎn)與實(shí)際點(diǎn)的沿線路先后位置不一致時進(jìn)行進(jìn)一步糾偏。具體的橫向及縱向糾編方法如下 1)橫向糾偏 將當(dāng)前時刻Tn(n＝0，1，2，3，...)采集到的位置點(diǎn)與標(biāo)準(zhǔn)線路上的所有形狀點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)循環(huán)比對匹配，得到相應(yīng)距離最小的標(biāo)準(zhǔn)線路上的形狀點(diǎn)，將此形狀點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)替換當(dāng)前點(diǎn)的實(shí)際采集的位置數(shù)據(jù)。
具體校準(zhǔn)方法如下 對當(dāng)前時刻點(diǎn)Tn采集到的位置點(diǎn)n，分別計算其距標(biāo)準(zhǔn)公交線路上所有形狀點(diǎn)的距離 式中，dn為當(dāng)前點(diǎn)實(shí)際采集到的位置點(diǎn)n與標(biāo)準(zhǔn)線路上各形狀點(diǎn)m(m＝1，2，...，M)的距離，M為形狀點(diǎn)的總數(shù)。xm及ym為標(biāo)準(zhǔn)線路形狀點(diǎn)m的x坐標(biāo)及y坐標(biāo)。
比較所有dnm，取最小者min(dn0，dn1，Λ，dnm)對應(yīng)的形狀點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)(經(jīng)緯度及直角坐標(biāo))作為橫向糾偏后的當(dāng)前點(diǎn)n的位置數(shù)據(jù)，并記錄下相應(yīng)形狀點(diǎn)的標(biāo)號(記為mn，臨)，此標(biāo)號為臨時標(biāo)號，需要根據(jù)下面縱向糾偏的結(jié)果進(jìn)行修改。
縱向糾偏 將當(dāng)前時刻Tn橫向糾偏后對應(yīng)的形狀點(diǎn)的標(biāo)號mn，臨與上一時刻已校準(zhǔn)的位置點(diǎn)對應(yīng)的形狀點(diǎn)標(biāo)號mn-1對比， 若mn-1＜＝mn，臨＜＝mn-1+2，則認(rèn)為GPS采集在誤差范圍內(nèi)，令mn＝mn，臨，無需再縱向糾偏。事實(shí)上是將mn，臨對應(yīng)的形狀點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)作為當(dāng)前點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)。
否則，若vn-1＜v0，v0為標(biāo)準(zhǔn)線路采集時的車速，vn-1為Tn-1時刻的車速。則令mn＝mn-1，實(shí)際上是將上一時刻標(biāo)號mn-1對應(yīng)的形狀點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)作為當(dāng)前點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)。
若vn-1＞＝v0，則將vn-1/v0取整，記為int(vn-1/v0)，令mn＝mn-1+Q，其中Q＝int(vn-1/v0)，實(shí)際上是將mn-1+Q對應(yīng)的形狀點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)作為當(dāng)前點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)。
第四步將糾偏及補(bǔ)缺后的點(diǎn)為校準(zhǔn)點(diǎn)在終端GIS平臺上實(shí)時顯示。位置點(diǎn)之間用直線順序連接。



圖1系統(tǒng)總框架圖 圖2動態(tài)采集信息校準(zhǔn)及補(bǔ)缺處理總流程圖 圖3偏移數(shù)據(jù)校準(zhǔn)流程圖 圖4示例中對發(fā)生偏移的GPS信號的校正情況 圖5示例中GPS信號丟失的校正糾偏情況
具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施例加以說明 根據(jù)圖1所示的系統(tǒng)總框架圖搭建本發(fā)明方法實(shí)施平臺，結(jié)合圖2所給出的本發(fā)明動態(tài)定位信息校準(zhǔn)及補(bǔ)缺處理流程本發(fā)明的總流程圖，圖3所給出的本發(fā)明糾偏流程圖進(jìn)行本發(fā)明具體實(shí)施方案的詳細(xì)說明 本發(fā)明總體實(shí)施框架是首先在理想狀態(tài)下生成具有高密集形狀點(diǎn)及準(zhǔn)確站點(diǎn)位置的標(biāo)準(zhǔn)公交線路地圖信息，進(jìn)而以此為參照，作為糾偏及遺失數(shù)據(jù)填補(bǔ)依據(jù)，將實(shí)時采集數(shù)據(jù)與之進(jìn)行匹配及校準(zhǔn)補(bǔ)缺處理。從而得到較為精確的位置信息，用于信息儲存、發(fā)布。本發(fā)明總體實(shí)施框架見圖1。
本發(fā)明具體實(shí)施步驟如下 第一步生成標(biāo)準(zhǔn)公交線路地理信息 首先將裝配有GPS采集設(shè)備的車輛沿公交運(yùn)行的道路從起點(diǎn)到終點(diǎn)勻速行駛，按1秒間隔接受GPS信息，包括經(jīng)緯度定位信息，車速信息，方位角信息。每個接受時間得到的位置信息(經(jīng)緯度定位信息)對應(yīng)一個形狀點(diǎn)。
為減少遮擋，數(shù)據(jù)采集車輛可在與公交車道毗鄰的主路或內(nèi)側(cè)車道行駛，必要時可用差分等手段加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)靜態(tài)線路位置信息的準(zhǔn)確性。
為盡量保證勻速，不受白天擁擠車流影響，采集可在夜間進(jìn)行，為便于作為動態(tài)信息的糾偏或補(bǔ)缺參考，行駛速度取白日站點(diǎn)間行程速度均值。
采集完畢，將GPS采集到的各形狀點(diǎn)經(jīng)緯度定位信息轉(zhuǎn)化為直角坐標(biāo)信息，連同車速信息，方位角信息、線路編號、形狀點(diǎn)編號存入標(biāo)準(zhǔn)線路數(shù)據(jù)文件。
當(dāng)遇到無法避免的遮擋，如隧道，立交橋發(fā)生信號遺失時，可根據(jù)線路實(shí)際走行位置在GIS平臺上的道路電子地圖上手工補(bǔ)點(diǎn)。補(bǔ)點(diǎn)也應(yīng)有上述形狀點(diǎn)的屬性信息。
在GIS平臺上將形狀點(diǎn)及站點(diǎn)按編號從小到大的順序連接，形成可供動態(tài)采集數(shù)據(jù)參照比對的靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)線路電子地圖。
對較長線路，可適當(dāng)加長形狀點(diǎn)的采樣間隔，從而提高實(shí)時位置匹配的計算效率。但間隔越大，實(shí)時定位精度越低。建議形狀點(diǎn)采集時間間隔不得高于10秒。
第二步動態(tài)定位信息采集及匹配初始化 公交正常運(yùn)行時，裝配有GPS采集設(shè)備的公交車輛沿公交線路行駛，按1秒間隔接受并傳回計算終端GPS定位信息。當(dāng)有匹配需求時，標(biāo)準(zhǔn)線路數(shù)據(jù)文件中的屬性數(shù)據(jù)動態(tài)的地裝載入終端參與計算。同時將發(fā)車時啟動GPS接收器的時刻作為第一個采集點(diǎn)的實(shí)時時間信息，記為T0，將標(biāo)準(zhǔn)線路的起始形狀點(diǎn)的位置坐標(biāo)默認(rèn)作為第一個采集點(diǎn)的實(shí)時位置坐標(biāo)，將第一個點(diǎn)作為已校準(zhǔn)點(diǎn)。
第三步動態(tài)采集信息校準(zhǔn)及補(bǔ)缺處理 此步驟中將第二步采集到的動態(tài)位置信息與第一步生成的同一線路的標(biāo)準(zhǔn)靜態(tài)位置信息進(jìn)行比對，對GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)，并對遺失點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)缺。具體包括缺失數(shù)據(jù)判斷，數(shù)據(jù)初步篩選，偏移數(shù)據(jù)校準(zhǔn)及補(bǔ)缺處理四個步驟，具體過程見附圖2，而其中偏移數(shù)據(jù)校準(zhǔn)的具體過程見附圖3，圖中符號說明見前文發(fā)明內(nèi)容。
第四步將校準(zhǔn)及補(bǔ)缺后的位置點(diǎn)在GIS平臺上實(shí)時顯示。
數(shù)值實(shí)驗 該方法在北京市的公交422路上進(jìn)行了試驗，該線路為普通地面公交，日間高峰平均速度分別為15公里/小時，夜間標(biāo)準(zhǔn)線路信息采樣車速15公里/小時，采樣間隔1秒鐘。附圖4圓點(diǎn)即為標(biāo)準(zhǔn)線路的形狀點(diǎn)。
附圖4是對北三環(huán)中路422路公交車GPS信號校準(zhǔn)糾偏情況，圖中小方形點(diǎn)為受附近建筑物遮擋后422路公交車收到的GPS信號發(fā)生偏移的情況，可以看出偏移有一定的連續(xù)性。為了說明糾偏過程，圖中偏移的GPS點(diǎn)和相對應(yīng)的糾偏后的點(diǎn)(圖中圓點(diǎn))用細(xì)線段相連。通過對車輛實(shí)際位置和校準(zhǔn)位置的比較可知，車輛實(shí)際位置和校準(zhǔn)后的位置基本吻合。發(fā)生偏移的GPS位置信號被有效地糾正到正確的位置。
附圖5為北三環(huán)中路422路公交車在馬甸橋發(fā)生的GPS信號丟失情況，這里我們采用前面未經(jīng)校正的原始?xì)v史的信息和當(dāng)前的速度信息，使用前文第三步的步驟1中遺失信息補(bǔ)缺的相應(yīng)算法推算出車輛位置信息，如圖中黑色方塊點(diǎn)所示，這里推算出的GPS位置信息推算值不是準(zhǔn)確的GPS信息，是發(fā)生偏移的GPS信息。然后我們再采用糾偏算法，將GPS信號校準(zhǔn)到準(zhǔn)確的車輛位置點(diǎn)，如圖中和黑色方塊點(diǎn)相連的圓點(diǎn)。通過我們在實(shí)際現(xiàn)場進(jìn)行比較，GPS信號丟失的位置通過位置推算和糾偏后，校準(zhǔn)后的GPS信號點(diǎn)與實(shí)際車輛的行駛位置基本符合。
最后應(yīng)說明的是以上示例僅用以說明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明所描述的技術(shù)方案；因此，盡管本說明書參照上述的示例對本發(fā)明已進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本發(fā)明進(jìn)行修改或等同替換；而一切不脫離發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.基于標(biāo)準(zhǔn)線路匹配的公交準(zhǔn)確定位方法，其特征在于，包括以下步驟
第一步標(biāo)準(zhǔn)公交線路地理信息生成
具體過程包括
步驟1標(biāo)準(zhǔn)線路地理信息采集
將裝配有GPS采集設(shè)備的車輛沿公交運(yùn)行的道路從起點(diǎn)到終點(diǎn)勻速行駛，按1秒間隔接受GPS信息；GPS信息包括經(jīng)緯度定位信息，車速信息，方位角信息；每秒接受的GPS定位信息對應(yīng)的點(diǎn)為線路形狀點(diǎn)，當(dāng)行駛至公交站點(diǎn)時，進(jìn)行站點(diǎn)標(biāo)記，并記錄下站點(diǎn)的名稱；
步驟2標(biāo)準(zhǔn)公交線路地理信息后期處理
對采集到的形狀點(diǎn)及站點(diǎn)按公交線路從起點(diǎn)到終點(diǎn)的先后順序進(jìn)行從小到大的編號，并將GPS采集到的各點(diǎn)經(jīng)緯度信息轉(zhuǎn)換為直角x及y坐標(biāo)信息；
其中線路形狀點(diǎn)屬性信息包括所屬線路編號信息、形狀點(diǎn)編號m，其中m＝0，1，2，3，……，經(jīng)緯度信息，x及y坐標(biāo)信息；站點(diǎn)信息包括所屬線路編號信息、站點(diǎn)標(biāo)號、經(jīng)緯度信息、x及y坐標(biāo)信息，站點(diǎn)名稱信息；
在GIS平臺上將形狀點(diǎn)及站點(diǎn)按編號從小到大的順序連接，形成可供動態(tài)采集數(shù)據(jù)參照比對的靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)線路電子地第二步動態(tài)定位信息采集及匹配初始化
裝配有GPS車載設(shè)備的公交車輛沿公交線路行駛，從起始站發(fā)車時啟動GPS，按1秒間隔接收并傳回計算終端GPS定位信息；將從起始點(diǎn)發(fā)車時第一次收到GPS信號的時刻作為第一個采集點(diǎn)的實(shí)時時間信息，記為T0，隨后以一秒為采集間隔，則第n個采集點(diǎn)，對應(yīng)時刻記為Tn，其中n＝0，1，2，3，……；將標(biāo)準(zhǔn)線路的起始形狀點(diǎn)的位置坐標(biāo)默認(rèn)作為第一個采集點(diǎn)的實(shí)時位置坐標(biāo)，將第一個點(diǎn)作為已校準(zhǔn)點(diǎn)；校準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)號記為m0，隨后第n個采集點(diǎn)校準(zhǔn)后標(biāo)號記為mn；
若GPS未從起始站發(fā)車時啟動，或匹配在途中開始，則將按第三步第一次得到的橫向糾偏后的位置點(diǎn)作為第一個已校準(zhǔn)點(diǎn)；
第三步動態(tài)采集信息校準(zhǔn)及補(bǔ)缺處理
此步驟中將第二步采集到的動態(tài)位置信息與第一步生成的同一線路的標(biāo)準(zhǔn)靜態(tài)位置信息進(jìn)行比對，對GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)，并對遺失點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)缺；具體校準(zhǔn)過程如下
步驟1缺失數(shù)據(jù)判斷
當(dāng)在某時刻Tn接收到GPS定位信息時，轉(zhuǎn)步驟2及步驟3進(jìn)行數(shù)據(jù)初步篩選及糾偏；當(dāng)在某時刻Tn沒接收到GPS定位信息時，該時刻對應(yīng)點(diǎn)作為實(shí)時位置信息遺失點(diǎn)，進(jìn)行遺失數(shù)據(jù)補(bǔ)缺；
對遺失數(shù)據(jù)的時刻點(diǎn)Tn，按以下步驟進(jìn)行信息補(bǔ)缺；
假設(shè)當(dāng)前位置點(diǎn)n的GPS信號丟失，這里通過上面得到的n-1點(diǎn)和n-2點(diǎn)GPS位置信息計算當(dāng)前n點(diǎn)的位置；具體子步驟如下；
1)根據(jù)上一時刻車輛的速度推測計算出這一秒應(yīng)該移動的距離d
d＝vn-1×1000/3600
2)根據(jù)上兩個位置點(diǎn)的位置信息，計算上次車輛在X方向和Y方向上的位移A和B，其中xn當(dāng)前位置n點(diǎn)的X坐標(biāo)值，yn當(dāng)前位置n點(diǎn)的Y坐標(biāo)值
A＝xn-1-xn-2
B＝y(tǒng)n-1-yn-2
3)計算當(dāng)前位置點(diǎn)的位置
xn＝xn-l+A×d/L
yn＝y(tǒng)n-l+B×d/L
其中
4)取速度及方位角與上一位置點(diǎn)一致
vn＝vn-1
ANGn＝ANGn-l
ANGn、ANGn-1分別為n點(diǎn)及n-1點(diǎn)方位角。
5)執(zhí)行步驟3，進(jìn)行偏移數(shù)據(jù)校準(zhǔn)；
步驟2數(shù)據(jù)初步篩選
判斷實(shí)時接收到的數(shù)據(jù)點(diǎn)是否在合理范圍內(nèi)，若在合理范圍，則進(jìn)行步驟3進(jìn)行糾偏，若不在合理范圍內(nèi)，則丟掉該點(diǎn)，把該時刻作為實(shí)時位置信息遺失點(diǎn)對應(yīng)時刻，按上述遺失數(shù)據(jù)補(bǔ)缺方法處理；糾偏及補(bǔ)缺后的點(diǎn)為校準(zhǔn)點(diǎn)；
判斷實(shí)時接收到的數(shù)據(jù)點(diǎn)是否在合理范圍內(nèi)判斷方法及原則如下
將GPS采集到的經(jīng)緯度信息轉(zhuǎn)換為直角x及y坐標(biāo)信息，對當(dāng)前時刻Tn對應(yīng)的位置點(diǎn)n，當(dāng)數(shù)據(jù)一秒鐘一上傳時，Tn＝n，若
則n點(diǎn)在合理范圍內(nèi)；
式中，xn及yn為當(dāng)前位置點(diǎn)n的x坐標(biāo)及y坐標(biāo)，xn-1及yn-1為上次已校準(zhǔn)的位置點(diǎn)n-1的x坐標(biāo)及y坐標(biāo)，L0取300-500米；
步驟3偏移數(shù)據(jù)校準(zhǔn)
將每秒接收到的在合理范圍內(nèi)的位置點(diǎn)數(shù)據(jù)，分別進(jìn)行橫向及縱向糾編，具體的橫向及縱向糾編方法如下
1)橫向糾偏
將當(dāng)前時刻Tn，其中n＝0，1，2，3，……；采集到的位置點(diǎn)與標(biāo)準(zhǔn)線路上的所有形狀點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)循環(huán)比對匹配，得到相應(yīng)距離最小的標(biāo)準(zhǔn)線路上的形狀點(diǎn)，將此形狀點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)替換當(dāng)前點(diǎn)的實(shí)際采集的位置數(shù)據(jù)；
具體校準(zhǔn)方法如下
對當(dāng)前時刻點(diǎn)Tn采集到的位置點(diǎn)n，分別計算其距標(biāo)準(zhǔn)公交線路上所有形狀點(diǎn)的距離
式中，dn為當(dāng)前點(diǎn)實(shí)際采集到的位置點(diǎn)n與標(biāo)準(zhǔn)線路上各形狀點(diǎn)m的距離，其中m＝1，2，...，M，M為形狀點(diǎn)的總數(shù)；xm及ym為標(biāo)準(zhǔn)線路形狀點(diǎn)m的x坐標(biāo)及y坐標(biāo)；
比較所有dnm，取最小者min(dn0，dn1，Λ，dnm)對應(yīng)的形狀點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)作為橫向糾偏后的當(dāng)前點(diǎn)n的位置數(shù)據(jù)，并記錄下相應(yīng)形狀點(diǎn)的標(biāo)號記為mn，臨，此標(biāo)號為臨時標(biāo)號，需要根據(jù)下面縱向糾偏的結(jié)果進(jìn)行修改；
2)縱向糾偏
將當(dāng)前時刻Tn橫向糾偏后對應(yīng)的形狀點(diǎn)的標(biāo)號mn，臨與上一時刻已校準(zhǔn)的位置點(diǎn)對應(yīng)的形狀點(diǎn)標(biāo)號mn-1對比，
若mn-1＜＝mn，臨＜＝mn-1+2，則認(rèn)為GPS采集在誤差范圍內(nèi)，令mn＝mn，臨，無需再縱向糾偏；即將mn，臨對應(yīng)的形狀點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)作為當(dāng)前點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)；
否則，若vn-1＜v0，v0為標(biāo)準(zhǔn)線路采集時的車速，vn-1為Tn-1時刻的車速；則令mn＝mn-1，即將上一時刻標(biāo)號mn-1對應(yīng)的形狀點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)作為當(dāng)前點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)；
若vn-1＞＝v0，則將vn-1/v0取整，記為int(vn-1/v0)，令mn＝mn-1+Q，其中Q＝int(vn-1/v0)，即將mn-1+Q對應(yīng)的形狀點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)作為當(dāng)前點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)；
第四步將糾偏及補(bǔ)缺后的點(diǎn)為校準(zhǔn)點(diǎn)在終端GIS平臺上實(shí)時顯示；位置點(diǎn)之間用直線順序連接。
全文摘要
基于標(biāo)準(zhǔn)線路匹配的公交準(zhǔn)確定位方法屬于公交動態(tài)信息采集領(lǐng)域，用于動態(tài)信息發(fā)布及動態(tài)調(diào)度。傳統(tǒng)的方法是采用差分、慣性導(dǎo)航或添加路測設(shè)備的方法來提高定位精度，需要額外添加硬件模塊提高了設(shè)備造價。本發(fā)明根據(jù)城市公交車載GPS采集數(shù)據(jù)的偏移或遺失規(guī)律，結(jié)合公交運(yùn)行特點(diǎn)，在不提高設(shè)備造價的基礎(chǔ)上，通過與具有高密度形狀點(diǎn)的GIS公交線路地圖數(shù)據(jù)相匹配，從而有效提高GPS定位的準(zhǔn)確性的方法。本方法首先生成具有高密集形狀點(diǎn)及準(zhǔn)確站點(diǎn)位置的GIS公交線路地圖數(shù)據(jù)，進(jìn)而以此為參照，作為糾偏及遺失數(shù)據(jù)填補(bǔ)依據(jù)，將實(shí)時采集數(shù)據(jù)與之進(jìn)行匹配，得到精確的位置信息，滿足公交定位的要求。該方法也可應(yīng)用于其他具有固定線路的定位信息校正問題。
文檔編號G01S1/00GK101334288SQ20081011805
公開日2008年12月31日 申請日期2008年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月7日
發(fā)明者陳艷艷, 王東柱 申請人:北京工業(yè)大學(xué)