一種環(huán)境因素對車載gps定位誤差影響的研究方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及交通規(guī)劃應用技術領域，更具體地，涉及一種環(huán)境因素對車載GPS定位誤差影響的研究方法。
【背景技術】
[0002]車載GPS定位裝置在發(fā)送信號時，如果接收機周圍環(huán)境有復雜的反射物，衛(wèi)星信號還會受到反射信號的干擾，使定位結(jié)果發(fā)生偏離，從而產(chǎn)生定位誤差。這種誤差隨著周圍環(huán)境的變化而不同，難以通過方法化的方法來消除。而當浮動車行駛在高樓林立的城市路段時，城市中的復雜環(huán)境對定位精度的影響會更大。影響主要體現(xiàn)在兩方面:一是高大密集建的筑物、高架橋、立交橋等復城市景觀會導致多路徑效應；二是在浮動車經(jīng)過隧道，或是周圍有大樓時，GPS信號也會被阻擋，造成信號接收不良，出現(xiàn)數(shù)據(jù)漂移的現(xiàn)象。定位誤差的大小和分布情況直接影響到浮動車數(shù)據(jù)的準確率和可靠程度，進而對數(shù)據(jù)的應用效果產(chǎn)生影響。
[0003]目前關于環(huán)境因素對GPS定位誤差影響的已有研究方面，采集GPS數(shù)據(jù)的方法大都是來自于固定基站或是手持GPS采集數(shù)據(jù)，缺乏車載導航即移動站數(shù)據(jù)的研究。利用固定基站或是手持GPS采集數(shù)據(jù)這些方法來研究環(huán)境因素對GPS定位誤差的影響，數(shù)據(jù)量小并且稀疏，研究結(jié)果存在很大的偶然性。
[0004]安裝了車載GPS定位裝置的浮動車是近些年興起的一種用于采集實時交通信息的先進技術手段。浮動車技術能夠通過車載定位裝置上傳當前車輛的位置、速度和方向等信息，經(jīng)過進一步的處理來推知當前的交通運行情況。和其他的交通信息采集方法相比，浮動車技術的優(yōu)勢是數(shù)據(jù)量更大、覆蓋范圍更廣且成本更低。
[0005]但復雜的城市環(huán)境會使浮動車在采集數(shù)據(jù)時產(chǎn)生定位誤差，定位誤差是浮動車數(shù)據(jù)進行地圖匹配的主要參數(shù)之一，該數(shù)值對于地圖匹配的精度有很大影響，直接影響到浮動車數(shù)據(jù)匹配的準確性和匹配的效率。利用浮動車數(shù)據(jù)的海量性來研究環(huán)境因素對GPS定位誤差的影響，可以針對不同環(huán)境因素提取大量的浮動車數(shù)據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提出一種環(huán)境因素對車載GPS定位誤差影響的研究方法，結(jié)合環(huán)境因素對GPS定位精度的影響的特征，提出了一種環(huán)境影響因素的判斷方法，為提高城市環(huán)境下的GPS定位精度提供參考依據(jù)。該方法是基于大量的浮動車數(shù)據(jù)的處理與分析，減少了因浮動車數(shù)據(jù)由于采樣點稀疏及精度不足而導致的偶然性誤差。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案為:
一種環(huán)境因素對車載GPS定位誤差影響的研究方法，包括以下步驟:
51.處理浮動車原始數(shù)據(jù)，剔除無效數(shù)據(jù)點，得到浮動車有效數(shù)據(jù)點；
52.根據(jù)浮動車有效數(shù)據(jù)點所屬的路段，計算各個浮動車數(shù)據(jù)的定位誤差值；
53.結(jié)合環(huán)境因素對GPS定位精度的影響的特征篩選研究數(shù)據(jù)； S4.建立環(huán)境影響因素的判斷方法，研究城市中不同環(huán)境因素對浮動車定位誤差的影響的差別。
[0008]優(yōu)選的，所述步驟SI的具體實現(xiàn)方式，遍歷所有浮動車原始數(shù)據(jù)，去掉信息不完整、時間異常、速度異常、位置信息錯誤等無效數(shù)據(jù)點。
[0009]優(yōu)選的，所述步驟S2中，根據(jù)每一條浮動車數(shù)據(jù)的路段序號字段，來確定這條數(shù)據(jù)屬于哪一條路段，計算該數(shù)據(jù)點到其所屬路段的中心線的距離值，距離值就是定位誤差值。
[0010]優(yōu)選的，所述步驟S3中，根據(jù)計算得到的浮動車數(shù)據(jù)點定位誤差值的大小運用克里金插值法作誤差分布圖，將定位誤差大小劃分為不同的等級(3等級)，在圖中用不同的顏色來表示。在篩選研究數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)來源首先是誤差分布圖中的深色區(qū)域，即普遍誤差較大的區(qū)域，然后在深色區(qū)域中選出定位誤差較大的數(shù)據(jù)點。
[0011]優(yōu)選的，所述步驟S4中，建立環(huán)境影響因素的判斷方法，選擇5種城市中常見的環(huán)境影響因素一一高層建筑、高架橋、立交橋、水域和隧道為研究對象，得到了城市中不同環(huán)境因素對浮動車定位誤差的影響的差別。
[0012]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
I)數(shù)據(jù)量充足，本發(fā)明是基于大量的浮動車數(shù)據(jù)，而城市浮動車數(shù)據(jù)具有海量性，充足的數(shù)據(jù)量減小了偶然誤差對結(jié)果的影響。
[0013]2)數(shù)據(jù)準確率高，本發(fā)明在處理浮動車原始數(shù)據(jù)時，考慮到了多種出現(xiàn)無效數(shù)據(jù)點的情況，包括了信息不完整、時間異常、速度異常、位置信息錯誤等，提高了數(shù)據(jù)的整體準確率。
[0014]3)篩選研究數(shù)據(jù)時考慮到了環(huán)境因素對定位精度的影響的“區(qū)域性”特征，使用該方法篩選數(shù)據(jù)，可以排除不符合“區(qū)域性”特征的浮動車數(shù)據(jù)，使用于研究的數(shù)據(jù)更有針對性。
【附圖說明】
[0015]圖1為浮動車數(shù)據(jù)定位誤差計算示意圖。
[0016]圖2為浮動車數(shù)據(jù)定位誤差計算流程圖。
[0017]圖3為浮動車數(shù)據(jù)定位誤差統(tǒng)計圖。
[0018]圖4為運用克里金插值法作的誤差大小分布圖。
[0019]圖5為環(huán)境影響因素判斷方法的流程圖。
[0020]圖6為各個區(qū)域各種環(huán)境因素的統(tǒng)計結(jié)果圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的描述，但本發(fā)明的實施方式并不限于此。
[0022]本發(fā)明所使用的數(shù)據(jù)是采集于2013年7月6日廣州市1485輛浮動全天行駛的全部數(shù)據(jù)，共有508511條，數(shù)據(jù)范圍覆蓋了廣州市的白云區(qū)、黃埔區(qū)、荔灣區(qū)、越秀區(qū)、天河區(qū)、海珠區(qū)。具體操作步驟為:
步驟1:處理原始浮動車數(shù)據(jù)，刪除無效數(shù)據(jù)。浮動車GPS數(shù)據(jù)在采集和上傳的過程中有時會發(fā)生信號失真的情況，產(chǎn)生無效數(shù)據(jù)，無效數(shù)據(jù)無法正確反映道路交通運行狀況，所以要刪除。無效數(shù)據(jù)有以下幾種:
一是信息不完整的數(shù)據(jù)。一條完整的浮動車數(shù)據(jù)需包括時間、速度、經(jīng)瑋度、角度、車輛狀態(tài)等信息，缺失任何一條字段則認為該數(shù)據(jù)不可用。二是有效性字段標識為O的數(shù)據(jù)。車載GPS裝置在采集信息時有時會發(fā)生信號不良、傳輸過程故障等情況，此時GPS裝置會自動將采集到的的數(shù)據(jù)視為無效數(shù)據(jù)，在有效性字段標識為O。三是時間異常、速度異常的數(shù)據(jù)。浮動車數(shù)據(jù)是按時間順序連續(xù)采集的，例如個別數(shù)據(jù)點的時間信息明顯跳躍，或是出現(xiàn)速度小于O等錯誤情況，都將視為無效數(shù)據(jù)。四是數(shù)據(jù)經(jīng)瑋度信息超出浮動車可能行駛的最大范圍。五是由于電子地圖信息不完整導致無法正確進行地圖匹配的數(shù)據(jù)。經(jīng)過以上無效數(shù)據(jù)的刪除處理后共得到478958條有效數(shù)據(jù)。
[0023]步驟2:計算浮動車數(shù)據(jù)定位誤差。本發(fā)明所定義的浮動車定位誤差指采樣點在電子地圖上的位置到其行駛路段中心線的垂直距離。這個定位誤差的定義基于兩個前提假設:一是車輛都是行駛在道路上的；二是電子地圖的精度高于車載GPS的定位精度。
[0024]定位誤差計算的示意圖如圖1所示。圖中G點代表采樣點位置，aA是浮動車所在的行駛路段，aA中的虛線表示路段的中心線。以G點到路段中心線的垂直距離作為數(shù)據(jù)的定位誤差，不考慮道路寬度對