專利名稱：一種gps速度漂移過濾的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于GPS導(dǎo)航領(lǐng)域，具體涉及一種對GPS設(shè)備的速度漂移進(jìn)行過濾的方法。
背景技術(shù)：
目前在國內(nèi)廣泛應(yīng)用的車輛監(jiān)控系統(tǒng)，通常采用基于GPS、GPRS (或者GSM)的車載終端。這種車輛監(jiān)控系統(tǒng)中，車載終端按系統(tǒng)規(guī)定的數(shù)據(jù)傳送時間間隔,定時將自身GPS設(shè)備實時采集的車輛位置信息上傳給系統(tǒng)的監(jiān)控中心，實現(xiàn)了監(jiān)控中心對車輛的全天候監(jiān)控。GPS設(shè)備在車載應(yīng)用中，由于受到車輛等外界環(huán)境的干擾，不可避免的存在靜態(tài)位置漂移和速度漂移。其中，靜態(tài)位置漂移較為容易解決，通常是通過檢測ACC鑰匙電的方法來檢測是否為靜態(tài)漂移，因為鑰匙電是關(guān)閉的，那么車輛也一定是不動的了 ；另外也可以通過軟件的方式來解決如果檢測到車輛狀態(tài)為靜止時，強(qiáng)制速度為O ;速度為O時，強(qiáng)制方向·為O ;數(shù)據(jù)中的速度值為O時，就不去更新當(dāng)前位置；通過比較上次定位數(shù)據(jù)的經(jīng)緯度差的絕對值來判定是否有慢速移動。另外，還有其他方法，例如申請日為2011. 03. 17、申請?zhí)枮?01110063805. 7的發(fā)明專利，公開了一種GPS設(shè)備無效漂移信號的過濾方法，該方法介紹了在使用過程中GPS設(shè)備如何正確地識別及過濾無效信息，其中無效信息包括在室內(nèi)或室外靜止?fàn)顟B(tài)下不正確漂移。對于速度漂移其通常在定位條件較差時發(fā)生，如定位信號較差或者外界干擾信號較大時，再例如車輛速度過快以至于GPS設(shè)備的響應(yīng)時間短于當(dāng)前的運(yùn)行速度等等，都容易引起GPS設(shè)備的位置和速度漂移。而在GPS設(shè)備正常定位的情況下，GPS設(shè)備能夠正常的獲取車輛的行駛速度(即定位速度接近或者等于車輛的行駛速度)；而在車載終端受到外界干擾的情況下(定位數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常)，則容易出現(xiàn)速度或位置的突然變化，如速度突然變大或者突然變小，超出了實際車輛運(yùn)動的速度變化值。在某些應(yīng)用場合中，例如危險品車輛運(yùn)輸，或者單位領(lǐng)導(dǎo)為加強(qiáng)對車輛的管理，使用GPS設(shè)備限定車輛在某些路段的時速不能超過某個速度值，或者其他對速度監(jiān)控要求比較高的場合，此時，如果GPS設(shè)備出現(xiàn)速度漂移，則會造成采集到的車輛速度超過規(guī)定的速度值，則會引起系統(tǒng)的誤超速報警，從而使車輛司機(jī)蒙受不白之冤。因此在這種情況下，就迫切需要對GPS設(shè)備的速度漂移進(jìn)行過濾，避免引起誤報。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種GPS速度漂移過濾的方法，對GPS設(shè)備的速度漂移進(jìn)行過濾，解決因GPS設(shè)備速度漂移而造成對車輛的行駛速度的采集的影響。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種GPS速度漂移過濾的方法，包括一判斷GPS設(shè)備速度Vt是否異常的步驟，以及一對異常的GPS設(shè)備速度Vt進(jìn)行處理的步驟。其中，一判斷當(dāng)前時刻h的GPS設(shè)備速度Vt是否異常的步驟，具體是通過判斷相鄰兩秒的秒加速度at是否大于閾值A(chǔ)，如果at>A，則說明出現(xiàn)速度漂移現(xiàn)象；其中g(shù)彡A彡2g, g為重力加速度常數(shù)，g=9. 8m/S2 ；
以及一對異常的GPS設(shè)備速度Vt進(jìn)行處理的步驟，將當(dāng)前時刻h輸出的有效速度Vt用前一秒的速度V1替代，即W1 ；
然后繼續(xù)判斷下一時刻\的GPS設(shè)備速度是否異常，如有異常，則對該異常的GPS設(shè)備速度進(jìn)行處理，其中h= t0+l> t0+2> t0+3>…tQ+n, η為自然數(shù)。因為理論上來說，正常速度變化所允許的秒加速度最大值不會超過重力加速度g，所以A優(yōu)選是取g (9.8m/s2)即可。上述步驟中，相鄰兩秒的秒加速度即兩個相鄰定位點的速度差，定位點每隔一秒向中心發(fā)送一次速度數(shù)據(jù)。上述步驟是通過判斷相鄰兩秒(即相鄰定位點某時刻車輛所在的定位點，及其前一秒所在的定位點)之間的秒加速度來判定該時刻的GPS設(shè)備速度是否為漂移速度。為了防止遺漏，以及驗證上述結(jié)論，作為一個進(jìn)一步的技術(shù)方案，對異常的GPS設(shè)備速度Vt進(jìn)行 處理的步驟，還同時包括以下過程
令基準(zhǔn)速度Vttl等于前一秒的速度，即Vt-Jttl=V^ ；
計算某一時刻t,_的GPS設(shè)備速度Vti和基準(zhǔn)速度Vttl的速度變化率，即時刻\和時刻h之間的秒平均加速度，是否滿足J >A
如果J SAJlJti時刻的GPS設(shè)備速度Vti為異常速度，則令Vti=V^ ;其中t = Vti-VtoI/
(Vt0)o如果，(A，則認(rèn)為\時刻的GPS設(shè)備速度Vti為合法速度，則輸出速度為Vti。為了防止遺漏，作為一個更進(jìn)一步的技術(shù)方案，如果J ( A，還要連續(xù)計算N個相
鄰兩秒的秒加速度是否同時小于等于A,即計算h時刻和ti_l時亥lj、tj-1時刻和ti_2時亥lj、…、\-Ν+1時刻和\-Ν時刻之間的秒加速度是否同時小于等于A，如果是，則認(rèn)為\時刻的GPS設(shè)備速度Vti為合法速度，則輸出速度為Vti，同時令Vttl=Vti,并繼續(xù)判定下一時刻的GPS設(shè)備速度；如果否，則仍然認(rèn)定Vti為異常速度，且令Vti=Vw ;其中N彡2。作為一個更進(jìn)一步的技術(shù)方案，對異常的GPS設(shè)備速度Vt進(jìn)行處理的步驟，還包括將GPS設(shè)備每一秒輸出的原始速度數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存的過程。為了防止緩存空間不夠，上述N優(yōu)選等于5。即連續(xù)判斷5個相鄰兩秒的秒加速度。上述方案中，同時計算相鄰兩秒的秒加速度以及一段時間內(nèi)的秒平均加速度來進(jìn)行判斷，使判斷結(jié)果更為準(zhǔn)確，防止遺漏。因為目前在實際應(yīng)用中出現(xiàn)的GPS速度漂移現(xiàn)象，主要是出現(xiàn)速度和方向的異常跳變。因此，作為一個更進(jìn)一步的技術(shù)方案，還包括同時判斷相鄰兩秒的方向變化率Angt是否大于D的步驟，如果Angt>D，則說明該時刻出現(xiàn)速度漂移現(xiàn)象；如果Angt ( D，但是，經(jīng)過上述步驟已經(jīng)判定該時刻GPS設(shè)備速度為漂移速度，則仍然認(rèn)為該時刻出現(xiàn)速度漂移現(xiàn)象；如果AngtSD,同時，經(jīng)過上述步驟已經(jīng)判定該時刻GPS設(shè)備速度為正常速度，則認(rèn)為該時刻的速度為正常速度；其中45° SD <60°。作為一個更進(jìn)一步的技術(shù)方案，如果Angt ( D，同時該時刻的GPS設(shè)備速度Vt>30km/h，則認(rèn)為該時刻的GPS設(shè)備速度為正常速度；其中45°彡D彡60°。為了防止遺漏，作為一個更進(jìn)一步的技術(shù)方案，還包括計算一段時間內(nèi)的秒平均方向變化率是否大于D的判斷步驟，其方法步驟和原理同計算秒平均加速度是否大于A的方法步驟和原理。本發(fā)明通過上述方案，結(jié)合速度變化率和方向變化率，有效的過濾掉車載GPS設(shè)備在車輛運(yùn)行過程中產(chǎn)生的速度漂移，大大減少了車輛速度誤報的問題。
具體實施例方式現(xiàn)結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明進(jìn)一步說明。本發(fā)明的一種GPS速度漂移過濾的方法，包括以下步驟
步驟I :判斷每一秒的GPS設(shè)備速度Vt是否為漂移速度判斷相鄰兩秒Utl時刻和tfl時刻)的秒加速度at是否大于g，如果at>g，則說明出現(xiàn)速度漂移現(xiàn)象，即當(dāng)前時刻的GPS設(shè)備速度Vt為漂移速度，需要進(jìn)行過濾，將該時刻的GPS設(shè)備的原始速度Vt數(shù)據(jù)存儲到緩沖區(qū)，且令GPS設(shè)備的輸出速度等于前一時刻的GPS設(shè)備速度(有效速度);其中g(shù)為重力加速 度，g=9. 8m/S2 ;因為理論上來說,正常速度變化所允許的秒加速度最大值不會超過重力加速度g，所以通過判斷at>g來判定速度漂移現(xiàn)象。另外，相鄰兩秒的秒加速度即兩個相鄰定位點的速度差，定位點每隔一秒向中心發(fā)送一次速度數(shù)據(jù)。步驟2 :同時判斷上述相鄰兩秒Utl時刻和tfl時刻)的方向變化率Angt是否大于D的步驟，如果Angt>D，則說明該時刻出現(xiàn)速度漂移現(xiàn)象，轉(zhuǎn)到步驟5 ;如果Angt ( D，但是，經(jīng)過步驟I已經(jīng)判定該時刻GPS設(shè)備速度為漂移速度，則仍然認(rèn)為該時刻出現(xiàn)速度漂移現(xiàn)象，將該時刻的GPS設(shè)備的原始速度Vt數(shù)據(jù)存儲到緩沖區(qū)，且令GPS設(shè)備的輸出速度等于前一時刻的GPS設(shè)備速度；如果Angt < D，同時，經(jīng)過步驟I已經(jīng)判定該時刻GPS設(shè)備速度為正常速度，則認(rèn)為該時刻的速度為正常速度；其中Angt= I Angti-Angto 1,45°彡D彡60。。步驟3 :繼續(xù)判斷下一時刻\的GPS設(shè)備速度Vti是否異常，其中V K t0+2,tQ+3、…Vn，η為自然數(shù)。計算計算某一時刻\的GPS設(shè)備速度Vti和基準(zhǔn)速度Vttl的速
度變化率，即時刻\和時刻h之間的秒平均加速度，是否滿足J >A
如果叾>A,認(rèn)為當(dāng)前的速度仍然存在漂移，則\時刻的GPS設(shè)備速度Vti為異常速度，則將該時刻的GPS設(shè)備的原始速度Vt數(shù)據(jù)存儲到緩沖區(qū)，將GPS設(shè)備輸出的有效速度以基準(zhǔn)速度 Vttl 代替，即 H1;其中，；=IVti-VtoI/ (Vt0);
如果，SA，還要連續(xù)計算N個相鄰兩秒的秒加速度是否同時小于等于A，即計算、時
刻和b-Ι時刻、b-Ι時刻和\-2時亥lj、…、\-Ν+1時刻和\-Ν時刻之間的秒加速度是否同時小于等于A，如果是，則認(rèn)為\時刻的GPS設(shè)備速度Vti為合法速度，則輸出速度為Vti，同時令Vttl=Vti，并繼續(xù)判定下一時刻的GPS設(shè)備速度；如果否，則仍然認(rèn)定Vti為異常速度，且令Vti=Vw ;其中N彡2。為了防止緩存空間不夠，上述N優(yōu)選等于5。即連續(xù)判斷5個相鄰兩秒的秒加速度。該步驟是當(dāng)車輛在實際運(yùn)行過程中有可能存在連續(xù)的漂移點(具有漂移速度的定位點)，還需要通過判斷一個連續(xù)時間段內(nèi)(例如5秒)的秒平均加速度叾(速度平均變化率)
是否處于合理變化范圍內(nèi)，來確定定位的速度是否是正常值，即如果叾> A，則存在連續(xù)的漂移點。以判定漂移前的速度作為基準(zhǔn)速度，對GPS設(shè)備后續(xù)輸出的速度進(jìn)行判斷。一般最初有效的速度為Okm/h。(GPS設(shè)備未定位的速度可以作為最初的基準(zhǔn)速度)
步驟4 :同時計算一段時間內(nèi)的秒平均方向變化率是否大于D，其方法步驟和原理同計算秒平均加速度是否大于A的方法步驟和原理。上述步驟中，為了保證過濾的有效性，步驟3和步驟4取一定個數(shù)的樣本速度或方向來進(jìn)行計算。因此當(dāng)出現(xiàn)漂移時，由于需要判斷瞬時加速度正常變化超過5秒以上，因此在速度出現(xiàn)異常后，至少需要連續(xù)過濾掉5秒以上的速度；否則繼續(xù)進(jìn)行過濾，直到緩存滿后(過濾時間超過30秒，如果超過這個時間一般認(rèn)為GPS設(shè)備出現(xiàn)問題)，如果瞬時加速度仍然沒有滿足連續(xù)5秒小于g，則停止計算，判定當(dāng)前時刻GPS設(shè)備輸出的速度有效，當(dāng)前的基準(zhǔn)速度用該有效的速度替代，本次過濾過程結(jié)束.
至于對于方向的變化率的判斷，是因為在實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)車輛在運(yùn)動過程中時，GPS設(shè)備定位的方向與車輛的行駛方向一般不會有大的偏差。而當(dāng)速度出現(xiàn)漂移時，GPS設(shè) 備的方向一般也發(fā)生了比較大的變化，因此在算法中我們在判斷速度的基礎(chǔ)上，加入了方向的判斷，前提是GPS設(shè)備速度在30km/h以上的時候。經(jīng)過實際應(yīng)用驗證，在通過速度變化量和方向變化量限制的條件下，可以有效的過濾掉車載GPS設(shè)備在車輛運(yùn)行過程中產(chǎn)生的速度漂移，大大減少了車輛速度誤報的問題。盡管結(jié)合優(yōu)選實施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上可以對本發(fā)明做出各種變化，均為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種GPS速度漂移過濾的方法，其特征在于包括 一判斷當(dāng)前時刻h的GPS設(shè)備速度Vt是否異常的步驟，具體是通過判斷相鄰兩秒的秒加速度at是否大于閾值A(chǔ)，如果at>A，則說明出現(xiàn)速度漂移現(xiàn)象；其中g(shù)彡A彡2g，g為重力加速度常數(shù)； 以及一對異常的GPS設(shè)備速度Vt進(jìn)行處理的步驟，將當(dāng)前時刻h輸出的有效速度Vt用前一秒的速度V1替代，即W1 ； 繼續(xù)判斷下一時刻\的GPS設(shè)備速度是否異常，如有異常，則對該異常的GPS設(shè)備速度進(jìn)行處理，其中ti= t0+l> t0+2> t0+3>…tQ+n, η為自然數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種GPS速度漂移過濾的方法，其特征在于對異常的GPS設(shè)備速度Vt進(jìn)行處理的步驟，還包括以下過程 令基準(zhǔn)速度Vttl等于前一秒的速度，即Vt-Jttl=V^ ； 計算某一時刻\的GPS設(shè)備速度Vti和基準(zhǔn)速度Vttl的速度變化率，即時刻\和時刻h之間的秒平均加速度，是否滿足叾>A 如果J 1則\時刻的GPS設(shè)備速度Vti為異常速度，則令Vti=V1 ;其中;=|Vt「VtQ|/(Vt0)； 如果t ( A,則認(rèn)為\時刻的GPS設(shè)備速度Vti為合法速度，則輸出速度為Vti。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種GPS速度漂移過濾的方法，其特征在于如I7 < A，還要連續(xù)計算N個相鄰兩秒的秒加速度是否同時小于等于A，即計算\時刻和Li-I時刻、t- 時刻和\-2時刻、…、t-Ν+Ι時刻和\-Ν時刻之間的秒加速度是否同時小于等于A，如果是，則認(rèn)為\時刻的GPS設(shè)備速度Vti為合法速度，則輸出速度為Vti，同時令Vttl=Vti,并繼續(xù)判定下一時刻的GPS設(shè)備速度；如果否，則仍然認(rèn)定Vti為異常速度，且令Vti=Vw ;其中N彡2。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種GPS速度漂移過濾的方法，其特征在于N=5。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種GPS速度漂移過濾的方法，其特征在于對異常的GPS設(shè)備速度Vt進(jìn)行處理的步驟，還包括將GPS設(shè)備每一秒輸出的原始速度數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存的過程。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種GPS速度漂移過濾的方法，其特征在于還包括同時判斷相鄰兩秒的方向變化率Angt是否大于D的步驟，如果Angt>D，則說明該時刻出現(xiàn)速度漂移現(xiàn)象；如果Angt ( D，但是，經(jīng)過上述步驟已經(jīng)判定該時刻GPS設(shè)備速度為漂移速度，則仍然認(rèn)為該時刻出現(xiàn)速度漂移現(xiàn)象；如果Angt ( D，同時，經(jīng)過上述步驟已經(jīng)判定該時刻GPS設(shè)備速度為正常速度，則認(rèn)為該時刻的速度為正常速度；其中，Angt= |Angti-Angt0|,45。彡 D 彡 60°。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種GPS速度漂移過濾的方法，其特征在于如果AngtSD,同時該時刻的GPS設(shè)備速度Vt>30km/h，則認(rèn)為該時刻的GPS設(shè)備速度為正常速度；其中45。彡 D 彡 60°。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種GPS速度漂移過濾的方法，其特征在于還包括計算一段時間內(nèi)的秒平均方向變化率是否大于D的判斷步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種GPS速度漂移過濾的方法，其特征在于A=g，g=9. 8m/s2。
全文摘要
本發(fā)明屬于GPS導(dǎo)航領(lǐng)域，具體涉及一種對GPS設(shè)備的速度漂移進(jìn)行過濾的方法。本發(fā)明的一種GPS速度漂移過濾的方法，包括一判斷當(dāng)前時刻t0的GPS設(shè)備速度Vt是否異常的步驟，具體是通過判斷相鄰兩秒的秒加速度at是否大于A，如果at>A，則說明出現(xiàn)速度漂移現(xiàn)象；其中g(shù)≤A≤2g，g為重力加速度，g=9.8m/s2；以及一對異常的GPS設(shè)備速度Vt進(jìn)行處理的步驟，將當(dāng)前時刻t0輸出的有效速度Vt用前一秒的速度Vt-1替代，即Vt=Vt-1；繼續(xù)判斷下一時刻ti的GPS設(shè)備速度是否異常，如有異常，則對該異常的GPS設(shè)備速度進(jìn)行處理，其中ti=t0+1、t0+2、t0+3、…t0+n，n為自然數(shù)。本發(fā)明應(yīng)用于解決因GPS設(shè)備速度漂移而造成對車輛的行駛速度的采集出現(xiàn)錯誤。
文檔編號G01S19/37GK102944886SQ20121038290
公開日2013年2月27日 申請日期2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月11日
發(fā)明者李基勇, 黃運(yùn)峰, 葉德焰, 陳挺, 賴榮東 申請人:廈門雅迅網(wǎng)絡(luò)股份有限公司