CN103366411B - 用于通过无线网络传输车辆位置数据残差的方法和装置 - Google Patents

用于通过无线网络传输车辆位置数据残差的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及无线数据通信中的压缩数据传输。公开一种用于通过无线网络传输车辆位置数据残差的方法和装置，该方法包含：从车载终端接收位置数据的残差的代码；按照与车载终端所在车辆对应的当前残差编码方案，从所接收的代码导出车辆的位置数据；根据车辆所处的环境，确定是否需要更新当前残差编码方案；响应于确定需要更新当前残差编码方案，执行以下步骤：生成用于更新编码方案的数据；向车辆发送用于更新编码方案的数据；根据用于更新编码方案的数据，构造残差编码方案，使得其中每个残差对应于一个代码，并且，出现概率较高的残差对应于较短的代码；用所构造的残差编码方案，更新与该车辆对应的当前残差编码方案。

Description

用于通过无线网络传输车辆位置数据残差的方法和装置
技术领域
本发明涉及无线数据通信，更具体地，涉及用于通过无线通信网络通信系统传送车辆的位置数据的方法和系统。
背景技术
随着无线网络的发展和全球定位系统(GPS)的普及，越来越多的运输公司和交通管理部门利用无线网络和GPS系统来确定行驶中的车辆的实时位置。
在这样的应用中，车辆上配置的GPS设备能接收来自卫星的信号，并能根据信号确定表示车辆位置的位置数据。
负责确定车辆位置的后台服务器通过无线网络与车辆交换信息。车辆需要不断地通过无线网络向后台服务器传送GPS设备所确定位置数据，从而消耗无线网络的大量带宽。
美国专利申请US2006/0244587A1公开了一种提供压缩测量数据的传输的方法和装置，以降低需要通过无线网络传送的例如位置数据的测量数据的量。该方法压缩测量数据的手段是，传送当前测量数据与基准数据之间的差值(亦称“残差”)，并且采用特定的编码方案，把差值转换成可变长代码，例如将作为差值的整数“24”转换为“10110000”(二进制)。由于实际传送的是差值的可变长代码，需要传送的测量数据的量得到压缩。
发明内容
针对现有技术，发明人发现，在相同条件下的车辆行驶时的位置数据的变化量或残差，总体上符合一定分布规律，这种分布规律能反映单个车辆的残差的发生概率。据此，可以改进现有技术的压缩编码方案。
一方面，公开一种用于通过无线网络传输车辆位置数据残差的方法，包含：从车载终端接收位置数据的残差的代码；按照与车载终端所在车辆对应的当前残差编码方案，从所接收的代码导出车辆的位置数据；根据车辆所处的环境，确定是否需要更新当前残差编码方案；响应于确定需要更新当前残差编码方案，执行以下步骤：生成用于更新编码方案的数据；向车辆发送用于更新编码方案的数据；根据用于更新编码方案的数据，构造残差编码方案，使得其中每个残差对应于一个代码，并且，出现概率较高的残差对应于较短的代码；用所构造的残差编码方案，更新与该车辆对应的当前残差编码方案。
另一方面，公开一种用于通过无线网络传输车辆位置数据残差的方法，包含：从监测服务器接收用于更新编码方案的数据；根据用于更新编码方案的数据，构造残差编码方案，使得其中每个残差对应于一个代码，并且，出现概率较高的残差对应于较短的代码；存储所构造的残差编码方案，使其成为当前的残差编码方案。
另一方面，公开一种用于通过无线网络传输车辆位置数据残差的监测服务器，包含：存储装置，用于存储历史数据，所述历史数据包括车辆的实时位置数据和相关联的上下文信息；数据分析装置，被配置用于根据历史数据，生成符合一定约束条件的所有车辆的位置数据的归一化残差分布；编码方案更新装置，被配置得用于根据归一化残差分布计算对应于特定车辆的残差的出现概率，根据残差的出现概率，构造残差编码方案，使得每个残差对应于一个代码，其中，出现概率较高的残差对应于较短的代码。解码器，被配置用于按照残差编码方案，由代码导出对应的残差。
另一方面，公开一种用于通过无线网络传输车辆位置数据残差的车载终端，包含：数据获取装置，被配置得用于获取车载终端所在车辆的位置数据；编码方案更新装置，被配置得用于根据归一化残差分布计算对应于车载终端所在车辆的残差的出现概率，根据残差的出现概率，构造残差编码方案，使得每个残差对应于一个代码，其中，出现概率较高的残差对应于较短的代码；存储装置，被配置得用于存储残差编码方案；编码器，被配置得用于根据存储装置存储的残差编码方案，生成任何残差的对应代码。
附图说明
通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性计算系统100的框图；
图2示出了现有技术中一种用于跟踪车辆的位置的系统的示意图；
图3例示按照本发明一个实施例的用于通过无线网络传输车辆位置数据残差的系统和装置的框图；
图4例示按照本发明一个实施例的用于通过无线网络传输车辆位置数据残差的方法的流程图；
图5例示按照本发明另一个实施例的用于通过无线网络传输车辆位置数据残差的方法的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
图1示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性计算系统100的框图。如图1所示，计算机系统100可以包括：CPU(中央处理单元)101、RAM(随机存取存储器)102、ROM(只读存储器)103、系统总线104、硬盘控制器105、键盘控制器106、串行接口控制器107、并行接口控制器108、显示控制器109、硬盘110、键盘111、串行外部设备112、并行外部设备113和显示器114。在这些设备中，与系统总线104耦合的有CPU101、RAM102、ROM103、硬盘控制器105、键盘控制器106、串行控制器107、并行控制器108和显示控制器109。硬盘110与硬盘控制器105耦合，键盘111与键盘控制器106耦合，串行外部设备112与串行接口控制器107耦合，并行外部设备113与并行接口控制器108耦合，以及显示器114与显示控制器109耦合。应当理解，图1所述的结构框图仅仅是为了示例的目的，而不是对本发明范围的限制。在某些情况下，可以根据具体情况增加或减少某些设备。
所属技术领域的技术人员知道，本发明可以实现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：可以是完全的硬件、也可以是完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，还可以是硬件和软件结合的形式，本文一般称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，在一些实施例中，本发明还可以实现为在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质中包含计算机可读的程序代码。
可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于——无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言-诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言-诸如”C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)-连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
下面将参照本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述本发明。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，这些计算机程序指令通过计算机或其它可编程数据处理装置执行，产生了实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的装置。
也可以把这些计算机程序指令存储在能使得计算机或其它可编程数据处理装置以特定方式工作的计算机可读介质中，这样，存储在计算机可读介质中的指令就产生出一个包括实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的指令装置(instructionmeans)的制造品(manufacture)。
也可以把计算机程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机或其它可编程装置上执行的指令能够提供实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的过程。
附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
为了便于理解本发明，首先参看图2，介绍用于跟踪车辆位置的现有技术。图2表示现有技术的一种用于跟踪车辆的位置的系统200。系统200包含后台服务器201、无线网络202和车辆203。后台服务器201与车辆203之间可以通过无线网络202进行双向通信，以交换信息。
为了跟踪车辆203的位置，后台服务器201需要车辆203的实时位置数据(x，y，t)，该三元组表示在时刻t的位置坐标或位置数据(x，y)，其中，x表示经度，y表示纬度。
车辆203可以通过无线网络202向后台服务器201发送车辆203的位置数据。为此，车辆203可以包含一个位置数据获取装置233。
位置数据获取装置例如可以从车辆203配置的GPS设备(未予示出)获得实时位置数据。
所获得的实时位置数据可以在一个存储装置231中存储起来。位置数据获取装置可以从存储装置获取在t1之前的某个时刻t0的位置数据(x0，y0)。
车辆203的当前时刻t1的位置数据(x1，y1)与先前某个时刻t0的位置数据(x0，y0)之间的差值或变化量，简称“残差”，记为Δx＝x1-x0，Δy＝y1-y0，或统记为(Δx，Δy)。车辆203可以将残差(Δx，Δy)发送给后台服务器201。后台服务器201根据在一个存储装置211中存储的t0的位置数据(x0，y0)和残差(x1-x0，y1-y0)，就可以计算出时刻t1的位置数据(x1，y1)，并将其存储在存储装置中。
发送残差而不是数据位置本身，可以节省数据传输量。
进一步，车辆203配置有一个编码器233，用于对残差(x1-x0，y1-y0)进行编码。编码器233采用的编码方案是，十进制的残值数值编码为二进制的代码，例如将十进制的残差“24”编码为二进制的“10110000”。车辆203可以将经过编码的残差传送给后台服务器201。发送残差的编码与发送残差本身相比，可以节省数据传输量。
相应地，后台服务器201配置有一个解码器212，其按照与编码器233所使用的相同的编码方案，对经过编码的残差进行解码，获得残差(Δx，Δy)。
为了叙述方便，以下的说明中，“位置数据”一词指的是车辆的位置坐标，用符号“x”、“y”、“(x，y)”或它们的派生符号来表示；“残差”指的是两个相邻采样时间点的位置数据的差值，用符号“Δx”、“Δy”、“(Δx，Δy)”之类的符号来表示。
本发明的基本构思是，通过车辆行驶的历史数据，分析车辆在不同路段上的位置数据的残差的分布；根据残差的分布，可以导出单个车辆的位置数据的各个残差的出现概率；根据残差的出现概率的大小对残差进行编码，用较短的代码代表出现概率较大的残差，从而在总体上减少需要传送的代码的数据量。
以下参照各附图，说明本发明的各种实施例。
现在参看图3，其例示按照本发明一个实施例的系统的示意图。如图所示的系统300由监测服务器301、无线网络302和车载终端303。监测服务器301与车载终端303之间可以通过无线网络302进行双向通信，以交换信息。
车载终端303是在车辆中配置的计算装置，可以以图1所示的计算机系统100实现。车载终端303包含位置存储装置331、编码器332和数据获取装置333，它们与图2所示的存储装置231、编码器232和数据获取装置233具有类似的功能。
此外，车载终端303还包含一个编码方案更新装置334。
图3所示的监测服务器301也可以以图1所示的计算机系统100实现。监测服务器301包含存储装置311和解码器312，它们与图2所示的存储装置211和解码器212具有类似的功能。
此外，监测服务器301还包含一个数据分析装置313和一个编码方案更新装置314。
以下详细说明监测服务器301的各组成部分。
在存储装置311中存储有历史数据，历史数据包括车辆的实时位置数据(x，y，t)和相关联的上下文信息。可以在容易检索的数据库中存储历史数据。
实时位置数据可以是从车载终端303接收到的在时刻t的位置数据(x，y)，也可以是从车载终端303接收到的残差(Δx，Δy)中导出的，如上文结合图2所述的那样。
上下文信息例如包括：
-车辆的类型，例如轿车、卡车、公共汽车等等，可以在车载终端303向服务器301注册服务时，记录车载终端303所在的任何特定车辆的类型。
-路段，即路网中的一段与位置数据(x，y)对应的道路。可以利用现有技术中提供的地理信息系统(GIS)，获得位置数据(x，y)与路段之间的映射关系。
其它上下文信息还可以包括与实时位置数据(x，y，t)中的时间对应的天气状况，例如“下雨”、“轻雾”等等。
可以在数据库中与车辆的实时位置数据(x1，y1，t1)相关联地存储相关联的上下文，如下表所示。
车辆-ID 类型 路段 位置 时间
V1 卡车 R1 (x1，y1) t1
该表的第一行含有数据名称“车辆-ID”、“类型”、“路段”、“位置”、“时间”。在实际应用中，可以包含更多这样的数据名称。
第一行以下的各行表示数据值。例如第二行的数据值表示，车辆“V1”的类型为“卡车”，在时间t1的位置为(x1，y1)，对应的路段是“R1”。
按照本发明的一个实施例，数据分析装置313可以被配置用于根据历史数据，生成符合一定约束条件的所有车辆的位置数据的归一化残差分布。可以从存储在存储装置311的数据库中获得历史数据。
可以将约束条件设定得与被跟踪的车辆的条件相符或相当。举例来说，以特定时间段“9:00-9:30”、特定路段“R1”的特定车型“货车”为约束条件，所有车辆的位置数据的归一化残差的分布的计算，可分为以下三个步骤。
-步骤1，从历史数据中获得9:00-9:30在路段R1上行驶的所有卡车的实时位置数据的集合S。集合S中的每项可以表达为(车辆_ID，x，y，t)。
-步骤2，获得集合S中每一个车辆的位置数据的归一化残差。
获得一个车辆的位置数据的归一化残差的方式如下。
首先，计算该车辆的所有位置数据的残差。
一般来说，如果某个车辆V1的在相邻时间点采样的两个实时位置数据P0＝(x0，y0，t0)，P1＝(x1，y1，t1)，则对应的残差为：
Δx＝x1-x0
Δy＝y1-y0
然后，用间隔时间Δt＝t1-t0，对上述残差进行归一化，获得归一化残差：
Δx’＝Δx/Δt
Δy’＝Δy/Δt
例如，在间隔10秒的两个相邻的采样时刻获得的实时位置数据为：
P1＝(120.67022，31.26685，10：01：03)
P2＝(120.67015，31.26676，10：01：13)
对应的残差为：
Δx＝120.67015-120.67022＝-0.00007
Δy＝31.26676-31.26685＝-0.00009
用Δt＝10秒对残差Δx＝-0.00007和Δy＝-0.00009进行归一化，获得的归一化残差为：
Δx’＝Δx/Δt＝Δx/10＝-7*10-6
Δy’＝Δy/Δt＝Δy/10＝-9*10-6
对一个车辆的所有残差执行上述过程，可以获得该车辆的所有归一化残差。
对集合S中的所有车辆执行上述过程，就可获得集合S中所有车辆的位置数据的归一化残差。
-步骤3，根据集合S中所有车辆的位置数据的归一化残差，获得所有位置数据的归一化残差的分布，该分布服从或近似服从于正态分布N(μ，σ)，反映的是所有归一化残差的频率分布，其中，μ表示正态分布的均值，σ表示标准差。
例如，在一定约束条件(9:00-9:30，路段R1，货车)下车辆的位置数据的归一化残差服从均值μ为0.0001，标准差σ为0.00002的正态分布，记为N(0.0001，0.00002)。
可以将上述归一化残差分布存储起来，例如，按照以下的映射关系，在Hashmap中存储归一化残差分布N(0.0001，0.00002)：
(R1，{9:00-9:30，货车})->N(0.0001，0.00002)映射(1)
可以预先计算并存储多个这样的归一化残差分布。例如，另一个映射关系为：
(R2，{9:00-9:30，货车})->N(0.0001，0.00003)映射(2)
其中“R2”表示一个与路段“R1”不同的路段，映射(2)表示，在约束条件{9:00-9:30，路段R2，货车}下车辆的位置数据的归一化残差服从正态分布N(0.0001，0.00003)，其中，均值μ为0.0001、标准差σ为0.00003。
以上举例说明了数据分析装置313可以根据数据库中的历史数据，生成符合一定约束条件的所有车辆的位置数据的归一化残差分布。约束条件，可以是与被跟踪位置的车辆的相符或相当的条件，例如车辆的类型，所处的路段等等。
按照本发明一个实施例，编码方案更新装置314可以被配置得用于根据归一化残差分布-例如正态分布N(μ，σ)，计算对应于特定车辆的残差的出现概率。
可以分两个阶段计算对应于集合S中任何特定车辆的残差的出现概率。
-阶段1，从归一化的残差分布N(μ，σ)导出基于采样时间间隔的残差分布。
一般地，如果某车辆对位置数据采样的时间间隔为Δt＝t1＝t0，则基于采样时间间隔Δt的残差分布为：
N’(μ’，σ’)
其中μ’＝μ*Δt，σ’＝σ*(Δt)1/2。
例如，如果某车载终端303所在车辆V1的采样时间间隔Δt＝15秒，则可以从归一化残差分布N(0.0001，0.00002)导出，对应于车载终端303所在车辆V1的基于采样时间间隔的残差分布为均值μ’＝0.0015、标准差σ’＝0.0000775的正态分布N’(0.0015，0.0000775)。
-阶段2，根据基于采样时间间隔的残差分布，计算残差的出现概率。
对于任何残差r，可以利用基于采样时间间隔的残差分布N’(μ’，σ’)对应的累积概率函数Φ，计算该残差r的出现概率，如下式所示：
Φ((r+5*10-6-μ’)/σ’)-Φ((r-5*10-6-μ’)/σ’)公式(1)
例如，要计算残差Δx＝x1-x0的出现频率，可将r＝Δx代入公式(1)，获得残差Δx＝x1-x0的出现频率。
关于标准正态分布的累积概率函数(CumulativeDistributionFunction，CDF)，可参看“概率论与数理统计”(J.L.Devore，2000，高等教育出版社，pp.149-158)。在实际应用中，可以将概率函数以查找表的形式存储在本地存储器中，例如存储装置311中，以便实现对函数的快速查询。
以上说明了计算位置数据的残差的出现概率的方式。
按照本发明一个实施例，编码方案更新装置314可以被配置用于根据残差的出现概率，构造残差编码方案，使得每个残差对应于一个代码，其中，出现概率较高的残差对应于较短的代码。
按照本发明一个实施例，构造残差编码方案，包括采用Huffman编码方法对残差进行编码。
例如，对于三个残差15*10-5、14*10-5、和16*10-5，假设已经计算它们的出现概率分别为21％、18％和17％。据此可以构造残差编码方案，按照出现概率的高低，使残差和代码具有以下的对应关系：
15*10-5-“0”
14*10-5-“10”
16*10-5-“110”。
上述三个残差中，残差15*10-5的出现概率最高，对应的代码“0”最短，16*10-5的出现概率最低，对应的代码“110”最长。
一般来说，假设有n个可能出现的残差为x1，x2，...xn，它们的出现概率分别为f1，f2，...，fn，如果每个残差用b位二进制数表示，这n个残差长度的均值为
L＝(f1+f2+...+fn)*b。
按照残差编码方案，残差x1，x2，...xn对应的代码分别为x1’，
x2’，...xn’，假设xi’的长度为li，则所有代码长度的均值为
L’＝(f1*11+f2*12+...+fn*1n)。
按照概率统计规律，L’＜L，即所有代码长度的均值小于残差长度的均值。换言之，采用代码以代替压缩残差具有的数据压缩比L’/L＜1。
需要指出的是，本发明可以采用各种基于频率分布的压缩编码方案，所属技术领域的技术人员应当清楚，只要使编码方案中出现频率高的源码对应于长度短的目标码就能产生所希望的效果，因此本发明不仅仅限于Huffman编码方案。
按照本发明一个实施例，解码器312被配置用于按照编码方案更新装置314所构造的残差编码方案，生成任何代码的残差的对应代码。换言之，当从车载终端接收到一个代码时，解码器312按照残差编码方案生成该代码对应的残差。
编码方案更新装置314被配置得将所构造的残差编码方案，作为当前的残差编码方案存储在存储装置311中，以取代已有的残差编码方案，供解码器312使用。这样，解码器312所使用的残差编码方案，是经过更新的残差编码方案。
以上说明了监测服务器301的组成部件的功能。
以下详细说明车载终端303的各组成部件。
概括地说，按照本发明一个实施例的用于通过无线网络传输车辆位置数据残差的车载终端303包含：数据获取装置333，被配置得用于获取车载终端所在车辆的位置数据；编码方案更新装置334，被配置得用于根据归一化残差分布计算对应于所述车辆的残差的出现概率，根据残差的出现概率，构造残差编码方案，使得每个残差对应于一个代码，其中，出现概率较高的残差对应于较短的代码；存储装置331，被配置得用于存储残差编码方案；编码器332，被配置得用于存储装置存储的残差编码方案，生成任何残差的对应代码。
车载终端303的编码方案更新装置334，与监测服务器301的编码方案更新装置314的功能相同。
例如，编码方案更新装置334可以根据从监测服务器301接收的表征正态分布N(μ，σ)的μ和σ，计算车载终端303所在车辆的残差的出现概率；根据所述残差的出现概率，构造残差编码方案，使得每个残差对应于一个代码，其中，出现概率较高的残差对应于具有较短的代码。换言之，残差的出现概率越高，其对应的代码越短。
编码方案更新装置334所构造的残差编码方案，将被编码器332使用。例如，编码方案更新装置334可以将所构造的残差编码方案，作为当前的残差编码方案存储在存储装置331中，以取代已有的残差编码方案，供编码器332使用。
在编码器332所采用残差编码方案中，出现概率较高的残差对应于较短的代码，即残差的出现概率越高，对应的代码越短。车载终端303发送来自编码器332的代码时，较短的代码被发送的次数多于较长的代码被发送的次数，这样，就减少了通过无线网络传送的代码的总长度。
在实际应用中，车载终端303的编码方案更新装置334和监测服务器301的编码方案更新装置314根据相同的残差分布数据-例如正态分布N(μ，σ)，构造相同的残差编码方案，作为当前残差编码方案。这样就实现了残差编码方案在监测服务器301和车载终端303两端的同步。
以上说明了按照本发明一个实施例的系统的各组成部分的功能，尤其是监测服务器的数据分析装置314的功能，以及监测服务器和车载终端的编码方案更新装置314的功能。
以下基于上述说明，进一步说明上述系统的操作的各种实施例。
现在参看图4，其例示根据本发明的一个实施例的方法的流程图，所示方法可以由监测服务器301执行，用于通过无线网络接收车辆位置数据残差。
标记400所示的是初始化步骤。在该步骤，监测服务器301进行必要的初始化，与要跟踪的车载终端303之间建立会话。一开始，车载终端向监测服务器发送一个初始的位置数据，作为响应，监测服务器向车载终端发送用于构造残差编码方案的数据，供车载终端生成残差编码方案，同时，监测服务器也构造相同的残差编码方案，这样就使车载终端和监测服务器两端采用的残差编码方案同步化。
在初始化之后，监测服务器循环地执行以下步骤。
在步骤410，监测服务器从车载终端接收车载终端所在车辆的位置数据的残差的代码。
如上文所述，车载终端303可以按照车辆与监测服务器之间的协议和预定格式，发送残差的代码，以压缩需要通过无线网络传送的数据量。例如，服务器从车载终端接收二进制的代码“0”和“10”，分别代表位置数据(x，y)中的x的残差和y的残差的实际值。
在步骤420，按照与车载终端303所在车辆对应的当前残差编码方案，从所接收的代码导出车辆的位置数据。
例如，按照当前的编码方案，代码“0”是表示位置数据(x，y)中的x的残差15*10-5，代码“10”是表示位置数据(x，y)中的y的残差14*10-5。根据位置数据(x，y)的残差，以及已知的位置数据的采样周期和历史数据，可以获得车辆的当前时刻t1的位置数据(x1，y1)。
根据位置数据的残差获得实时位置数据(x1，y1，t1)，在现有技术中已有解决方案，而不是本发明所要解决的问题，因此无需赘述。
从所接收的代码导出的车辆位置数据，将被存储起来。在实际应用中，可以将所获得的实时位置数据(x1，y1，t1)，连同相关的上下文数据，以数据库的形式存储在存储装置311中，作为历史数据。
在步骤430，根据车辆所处的环境，确定是否需要更新当前残差编码方案。
从理论上说，任何时候都可以更新编码方案，即用新的编码方案代替在监测服务器301和车载终端303上正在使用的编码方案。在实际应用中，可以将车辆所处的环境(例如路段、时间、天气)的变化，作为更新编码方案的适宜时机。
例如，在适当划分路段的情况下，同一个路段上的行驶环境变化不大，车辆行驶速度变化也不大，此时往往无需更新编码方案。如果车辆从一个路段R1进入另一个路段R2，行驶环境可能发生较大的变化，此时适宜更新编码方案。
按照本发明一个实施例，所述根据车辆所处的环境确定是否需要更新当前残差编码方案，包括根据导出的车辆位置数据，判定车辆所处的路段发生变化时，例如，从一个路段R1进入另一个路段R2时，确定需要更新编码方案。
如前文所述，利用GIS系统，根据车辆位置数据与路网中路段之间的映射关系，就能确定车辆当前所在的路段。
如果步骤430确定需要更新编码方案，过程前进到步骤440，否则，返回步骤410。
在步骤440，响应于确定需要更新当前残差编码方案，生成用于更新编码方案的数据。
按照本发明一个实施例，用于更新当前编码方案的数据，可以是表征位置数据的归一化残差分布N(μ，σ)的均值μ和标准差σ。
如上文参照图3所述的那样，监测服务器301的数据分析装置313可以根据数据库中的历史数据，生成符合一定约束条件的所有车辆位置数据的归一化残差分布。
例如，如果某货车从路段R1进入路段R2，则根据约束条件{R2，9:00-9:30，货车}，可以如上文参照图3所述的那样，生成在这个约束条件下的归一化残差分布的特征值，例如N(0.0001，0.00003)的均差μ＝“0.0001”和标准差σ“0.00003”。
当然，如果如上文结合图3所述的那样，已经在例如Hashmap中存储了映射关系：
(R2，{9:00-9:30，货车})->N(0.0001，0.00003)......映射(2)
则可以直接从Hashmap中取得表征正态分布N(0.0001，0.00003)的数据，即均差μ＝“0.0001”和标准差σ“0.00003”。
在步骤450，向车载终端发送用于更新编码方案的数据，例如表征位置数据的归一化残差分布N(μ，σ)的均值μ和标准差σ。
在步骤460，根据用于更新编码方案的数据，构造残差编码方案，其中，残差编码方案的每个残差对应于一个代码，并且，出现概率较高的残差对应于较短的代码，用所构造的残差编码方案，更新与车载终端303所在车辆对应的当前残差编码方案。
显然，步骤460可以在步骤450之前执行，也可以在步骤450之后执行。如前文参照图3所述的那样，监测服务器301在构造残差编码方案之前，已经从归一化残差分布N(μ，σ)导出了对应于车载终端所在车辆的基于采样时间间隔的残差分布N’(μ’，σ’)。
按照本发明一个实施例，向车载终端发送用于更新编码方案的数据的步骤，也可以发送对应于车载终端所在车辆的基于采样时间间隔的残差分布N’(μ’，σ’)的均值μ’和标准差σ’。
上文参照图3对监测服务器301的编码方案更新装置314的说明中，已经详细说明了根据用于更新编码方案的数据，构造残差编码方案的具体方式，在此不再赘述。
可以将所构造的残差编码方案，作为当前的残差编码方案存储在存储装置311中，以取代已有的残差编码方案，供解码器312使用。
以上说明了在监测服务器301执行的用于通过无线网络传输车辆位置数据残差的方法的实施方式。下面参看图5，说明按照本发明的一个实施例在车载终端303上执行的用于通过无线网络传输车辆位置数据残差的方法的流程图。
标记500所示的是初始化步骤。在该步骤，车载终端303进行必要的初始化，与监测服务器301之间建立会话。作为初始化的一部分，车载终端可以向监测服务器发送一个初始的位置数据。在初始化之后，执行下述步骤。
在步骤510，从监测服务器301接收用于更新编码方案的数据。
按照本发明一个实施例，所述用于更新编码方案的数据，是表征符合一定约束条件的所有车辆的位置数据的归一化残差分布N(μ，σ)的均值μ和标准差σ。
在步骤520，根据用于更新编码方案的数据，构造残差编码方案，并用所构造的编码方案，代替当前的编码方案，其中，残差编码方案的每个残差对应于一个代码，并且，出现概率较高的残差对应于较短的代码。
步骤520的实现方式与上文参照图4对监测服务器301执行的步骤460的实现方式基本相同。
按照本发明一个实施例，所述根据用于更新编码方案的数据构造残差编码方案包含：根据所述均值和标准差，导出对应于车载终端所在车辆的基于采样时间间隔的残差分布；根据基于采样时间间隔的残差分布，计算残差的出现概率。
按照本发明另一个实施例，所述用于更新编码方案的数据，是对应于车载终端所在车辆的基于采样时间间隔的残差分布N’(μ’，σ’)的均值μ’和标准差σ’。在这种情况下，根据用于更新编码方案的数据构造残差编码方案时，可以直接根据基于采样时间间隔的残差分布，计算残差的出现概率。
按照本发明一个实施例，所述构造残差编码方案，包括采用Huffman编码方法对残差进行编码。
步骤530，存储所构造的残差编码方案，使其成为当前的残差编码方案。可以将所构造的残差编码方案，作为当前的残差编码方案存储在存储装置331中，以取代已有的残差编码方案，供编码器332使用。
此后，车载终端303可以响应于需要向监测服务器310发送一个残差的代码，按照当前的残差编码方案，选择该残差的对应代码，并向监测服务器310发送所选择的代码。
以上描述了在监测服务器301和车载终端303上执行的用于通过无线网络传输车辆位置数据残差的方法的各种实施方式，由于上文已经描述了监测服务器301和车载终端303，在对方法的说明中，省略了一些与在对监测服务器301和车载终端303的描述中重复的内容。
与现有技术相比，本发明的各种实施例具有显著的技术效果。采用出现概率较高的残差对应于较短的代码的残差编码方案，可以减少需要通过无线网络传送的残差的代码的数据量，从而降低对无线网络的带宽的消耗。
需要指出的是，本发明的各种实施例中，为了监测服务器与车载终端上的残差编码方案之间的同步，并不需要传送残差编码方案本身，而是可以仅仅传送表征残差分布的特征数据，例如正态分布的μ和σ(或者μ’和σ’)，所产生的额外无线网络带宽消耗与所节省的带宽相比可以忽略不计。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (20)

1.用于通过无线网络传输车辆位置数据残差的方法，包含：
从车载终端接收位置数据的残差的代码；
按照与接收终端所在车辆对应的当前残差编码方案，从所接收的代码导出车辆的位置数据；
根据车辆所处的环境，确定是否需要更新当前残差编码方案；
响应于确定需要更新当前残差编码方案，执行以下步骤：
生成用于更新编码方案的数据；
向车辆发送用于更新编码方案的数据；
根据用于更新编码方案的数据，构造残差编码方案，使得其中每个残差对应于一个代码，并且，残差的出现概率越高，其对应的代码越短；
用所构造的残差编码方案，更新与该车辆对应的当前残差编码方案。
2.按照权利要求1的方法，其中，所述生成用于更新编码方案的数据包含：
根据历史数据，生成具有与所述车辆的条件相符的条件的所有车辆的位置数据的归一化残差分布。
3.按照权利要求2的方法，其中，所述用于更新编码方案的数据是表征所述归一化残差分布的均值和标准差，所述根据用于更新编码方案的数据构造残差编码方案包含：
根据所述均值和标准差，导出对应于车载终端所在车辆的基于采样时间间隔的残差分布；
根据基于采样时间间隔的残差分布，计算残差的出现概率。
4.按照权利要求3的方法，其中，所述构造残差编码方案，包括采用Huffman编码方法对残差进行编码。
5.按照权利要求1的方法，进一步包含：
存储从所接收的代码导出的车辆的位置数据。
6.按照权利要求1的方法，其中，所述根据车辆所处的环境确定是否需要更新当前残差编码方案，包括根据导出的车辆的位置数据，判定车辆所处的路段发生变化时，确定需要更新当前编码方案。
7.一种用于通过无线网络传输车辆位置数据残差的方法，包含：
从监测服务器接收用于更新编码方案的数据；
根据用于更新编码方案的数据，构造残差编码方案，使得其中每个残差对应于一个代码，并且，残差的出现概率越高，其对应的代码越短；
存储所构造的残差编码方案，使其成为当前的残差编码方案。
8.按照权利要求7的方法，其中，所述用于更新编码方案的数据，是表征符合一定约束条件的所有车辆的位置数据的归一化残差分布的均值和标准差，并且其中，所述根据用于更新编码方案的数据构造残差编码方案包含：
根据所述均值和标准差，导出对应于车载终端所在车辆的基于采样时间间隔的残差分布；
根据基于采样时间间隔的残差分布，计算残差的出现概率。
9.按照权利要求8的方法，其中，所述构造残差编码方案，包括采用Huffman编码方法对残差进行编码。
10.按照权利要求7的方法，进一步包含：响应于需要发送一个残差的代码，按照当前的残差编码方案，选择该残差的对应代码，作为要被发送的代码。
11.用于通过无线网络传输车辆位置数据残差的监测服务器，包含：
存储装置，用于存储历史数据，所述历史数据包括车辆的实时位置数据和相关联的上下文信息；
数据分析装置，被配置用于根据历史数据，生成符合一定约束条件的所有车辆的位置数据的归一化残差分布；
编码方案更新装置，被配置得用于根据归一化残差分布计算对应于特定车辆的残差的出现概率，根据残差的出现概率，构造残差编码方案，使得每个残差对应于一个代码，其中，残差的出现概率越高，其对应的代码越短；
解码器，被配置用于按照残差编码方案，由代码导出对应的残差。
12.按照权利要求11的监测服务器，其中，所述根据归一化残差分布计算对应于特定车辆的残差的出现概率构造残差编码方案包含：
根据归一化残差分布的均值和标准差，为特定车辆导出基于采样时间间隔的残差分布；
根据基于采样时间间隔的残差分布，计算残差的出现概率。
13.按照权利要求12的监测服务器，其中，编码方案更新装置被配置得用于采用Huffman编码方法对残差进行编码。
14.按照权利要求11的监测服务器，其中，编码方案更新装置被配置得将所构造的残差编码方案，作为当前的残差编码方案存储在存储装置，以取代已有的残差编码方案。
15.按照权利要求11的监测服务器，进一步被配置得将数据分析装置生成的归一化残差分布的均值和标准差发送到被监测的车载终端。
16.用于通过无线网络传输车辆位置数据残差的车载终端，包含：
数据获取装置，被配置得用于获取车载终端所在车辆的位置数据；
编码方案更新装置，被配置得用于根据归一化残差分布计算对应于车载终端所在车辆的残差的出现概率，根据残差的出现概率，构造残差编码方案，使得每个残差对应于一个代码，其中，残差的出现概率越高，其对应的代码越短；
存储装置，被配置得用于存储残差编码方案；
编码器，被配置得用于根据存储装置存储的残差编码方案，生成任何残差的对应代码。
17.按照权利要求16的车载终端，其中，所述根据归一化残差分布计算对应于车载终端所在车辆的残差的出现概率包含：
根据归一化残差分布的均值和标准差，导出车载终端所在车辆的基于采样时间间隔的残差分布；
根据基于采样时间间隔的残差分布，计算车载终端所在车辆的残差的出现概率。
18.按照权利要求17的车载终端，其中，所述归一化残差分布的均值和标准差，是从一个正在监测车载终端所在车辆的位置的监测服务器接收的。
19.按照权利要求16的车载终端，其中，编码方案更新装置被配置得将所构造的残差编码方案，作为当前的残差编码方案存储在存储装置，以取代已有的残差编码方案。
20.按照权利要求16的车载终端，其中，编码方案更新装置被配置得用于采用Huffman编码方法对残差进行编码。
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