CN100362521C - Gps动态精确定位智能自动报站终端 - Google Patents

Abstract

一种GPS动态精确定位智能自动报站终端，它是利用GPS模块，通过RS232口与主控制单元互连，采用Linux操作系统上开发的嵌入式系统，通过一种基于时间序列分析的动态采样精确定位算法，实现动态精确定位，自动识别车辆的上、下行路线，自动将GPS位置与站点位置进行匹配，并将进、出站点所需提示的文本信息进行自然语音合成，实现自动报站的硬软件结合的装置；嵌入式系统软件采用多线程技术，主线程模块控制GPS位置采集精确动态定位子线程和自然语音合成自动报站两个子线程，每个线程控制一个对应软件模块。

Description

GPS动态精确定位智能自动报站终端

技术领域

本发明是一种利用GPS进行地理位置信息采集，并通过嵌入式系统软件自动进行动态精确定位，自动进行上下行路线及站点的识别与匹配，自动实现自然语音合成报站的装置。

背景技术

目前，市场上有GPS定位装置，能进行地理位置信息采集，但不能自动剔除由于干扰造成的伪值点，因而不能精确定位，从而引发站点的漏报与误报问题。另一个问题是，站点的语音依靠录音，每到一个站点要通过人工操作，才能进行报站，没有智能自动特性，并且增加了操作的复杂过程。

发明内容

本发明用GPS模块经RS232口与主控单元连接，主控单元在Linux操作系统上进行嵌入式系统开发，系统软件采用多线程控制，由一个主进程控制两个子线程，主进程接收GPS位置数据信息，采用一种基于时间序列分析的动态采样精确定位算法，实现动态精确定位、自动识别车辆的上、下行路线、自动将GPS位置与站点位置进行匹配，并将进、出站点所需提示的文本信息，进行自然语音合成，实现自动报站。

所述主进程的工作步骤是：

(1)初始化COM口，设定波特率、端口流控制、位数、本地连接、接受字符；

(2)读取COM端口GPS采集的位置信息数据；

(3)启动基于时间序列分析的动态采样精确定位算法子线程；

(4)判断是否到了站点？

(5)若到了站点，启动自然语音合成子线程，并自动报站；

(6)若未到站点，返回到(2)。

基于时间序列分析的动态采样精确定位算法的子线程工作步骤是：

(1)接收从主进程来的采样点GPS位置数据，进行初始化，将采样点GPS位置数据写入内存队列，并将以分为单位的站点GPS位置数据表装入内存；

(2)设定确定平均值时每组采样点个数n，确定行进方向估计点个数m，确定除伪采样点新数组中进入下一循环时的保留偏移量k；进出报站的公差范围e；如果系统是第一次启动，设置启动标志位flag＝0，否则flag＝1；

(3)开始行进方向采样点处理大循环For

j＝1；j＜＝m；j++；

(4)开始平均值点处理，每组采样处理小循环Fori＝1；i＜＝n；i++；

小循环的处理过程为：

(1)用GPS位置数据指针读取采样点的GPS位置数据，截取采样点GPS位置数据的经度与纬度，去除经度与纬度中的度，将分秒数据统一换算为以分为单位的经度与纬度值，将以分为单位的经度与纬度值放大10000倍；

(2)判断读取采样点个数满n个否，如没有，转到小循环的(1)；

(3)采样点个数有n个点时，求n个采样点的经度、纬度平均值，确定平均值点；计算每个采样点距离平均值点的偏差；

(4)计算整组采样点距离平均值点距离的均方差；

(5)按时序剔除偏差大于均方差的采样点，按时序存放剩余q个采样点；

(6)计算剩余q个采样点的平均值，作为该组n个采样点的动态精确定位估计值；

(5)如果这样的估计点没有达到m个，则将剩余q个采样点中后q-k个采样点按时序保留，设定i＝q-k，转到大循环开始处的位置(3)，到j＝m为止，跳出大循环；

(6)辨别是否为第一次启动，如果flag＝0，表示系统第一次启动，则计算每个估计点与所有站点的距离，选择在公差范围e内距离最短的站点作为停靠站点，根据m个估计点在时序上距离站点的远近，确定上下行方向；否则输出站点位置经度与纬度数据，上下行方向以及站点名称，站点位置指针自动移动指向下一站点，将启动标志位flag＝1；

(7)如果没有GPS位置数据接收，基于时间序列分析的动态采样精确定位算法子线程保持休眠状态，直到有GPS位置数据接收，转到上述定位算法子线程工作步骤的初始位置(1)，系统又启动该子线程开始工作。

语音合成子线程的工作步骤是：

(1)从主进程接收站点位置数据信息，上、下行方向，站点名称；

(2)启动自然语音合成子线程；

(3)根据站点，在内存站点信息表中查找报站信息内容指针，读取站点的报站信息内容；

(4)调用自然语音合成模块，进行语音合成自动报站；如果没有接收站点位置数据信息，上、下行方向，站点名称时，自然语音合成子线程处于休眠状态，直到有数据信息接收，转到(1)，系统又启动该子线程开始工作。自然语音合成子线程中的自然语音合成模块工作步骤为：

(1)开始，进行初始化文字信息指针；

(2)接着读取文字字符串；

(3)根据文字搜索语音库，检索文字语音语调，产生候选的文字语音语调；

(4)进行语言学分析；

(5)进行韵律分析处理；

(6)进行声学分析，最后输出自然合成的语音语调。

本发明的优点是，能实现GPS动态精确定位，定位精度为-10m~+10m；能进行自然语音合成，完成自动报站，语音语调平滑，能区分多音字，语音的正确率为99％，无须人工操作，终端自动控制，解除了繁琐的人工操作过程。

附图说明

附图1是本发明软件流程图。

附图2是本发明主线程软件流程图。

附图3是本发明基于时间序列分析的动态采样精确定位算法的软件流程图。

附图4是自然语音合子线程软件流程图。

附图5是语音合成模块算法流程图。

具体实施方式

请参阅附图1所示，本发明采用GPS模块(包括天线)经RS232口与计算机连接，系统软件采用多线程控制，由一个主线程控制两个子线程，由主线程1接收GPS位置数据信息，再启动GPS位置采集精确动态定位子线程，采用先进的时间序列分析算法自动剔除由于干扰造成的位置伪值点，计算出精确的位置数据，把结果输出，启动自然语音合成自动报站子线程，自动报站算法将采样点的位置数据与内存表中个站点的位置数据进行公差范围内的匹配，根据采样点的时序分布确定移动的上、下行方向，匹配每组采样点集对应的站点，并从内存的站点指针取出对应的提示文本信息，调用自然语音合成程序，自动匹配文字与语音库的对应语音，并调节语速，进行语音音调平滑，进行自然语音合成，并通过语音播放，实现自动报站。

Claims (5)

1.一种GPS动态精确定位智能自动报站终端，其特征是：用GPS模块经RS232口与主控单元连接，主控单元在Linux操作系统上进行嵌入式系统开发，系统软件采用多线程控制，由一个主进程控制两个子线程，主进程接收GPS位置数据信息，采用一种基于时间序列分析的动态采样精确定位算法，实现动态精确定位、自动识别车辆的上、下行路线、自动将GPS位置与站点位置进行匹配，并将进、出站点所需提示的文本信息，进行自然语音合成，实现自动报站。

2.按权利要求1所述的GPS动态精确定位智能自动报站终端，所述主进程的工作步骤是：

(1)初始化COM口，设定波特率、端口流控制、位数、本地连接、接受字符；

(2)读取COM端口GPS采集的位置信息数据；

(3)启动基于时间序列分析的动态采样精确定位算法子线程；

(4)判断是否到了站点？

(5)若到了站点，启动自然语音合成子线程，并自动报站；

(6)若未到站点，返回到(2)。

3.按权利要求2所述的GPS动态精确定位智能自动报站终端，其特征是：基于时间序列分析的动态采样精确定位算法子线程的工作步骤是：

(1)接收从主进程来的采样点GPS位置数据，进行初始化，将采样点GPS位置数据写入内存队列，并将以分为单位的站点GPS位置数据表装入内存；

(2)设定确定平均值时每组采样点个数n，确定行进方向估计点个数m，确定除伪采样点新数组中进入下一循环时的保留偏移量k；进出报站的公差范围e；如果系统是第一次启动，设置启动标志位flag＝0，否则flag＝1；

(3)开始行进方向采样点处理大循环For

j＝1；j＜＝m；j++；

(4)开始平均值点处理，每组采样处理小循环Fori＝1；i＜＝n；i++；

小循环的处理过程为：

(1)用GPS位置数据指针读取采样点的GPS位置数据，截取采样点GPS位置数据的经度与纬度，去除经度与纬度中的度，去除经度与纬度中的度，将分秒数据统一换算为以分为单位的经度与纬度值，将以分为单位的经度与纬度值放大10000倍；

(2)判断读取采样点个数满n个否，如没有，转到小循环的(1)；

(3)采样点个数有n个点时，求n个采样点的经度、纬度平均值，确定平均值点；计算每个采样点距离平均值点的偏差；

(4)计算整组采样点距离平均值点距离的均方差；

(5)按时序剔除偏差大于均方差的采样点，按时序存放剩余q个采样点；

(6)计算剩余q个采样点的平均值，作为该组n个采样点的动态精确定位估计值；

(5)如果这样的估计点没有达到m个，则将剩余q个采样点中后q-k个采样点按时序保留，设定i＝q-k，转到大循环开始处的位置(3)，到j＝m为止，跳出大循环；

(6)辨别是否为第一次启动，如果flag＝0，表示系统第一次启动，则计算每个估计点与所有站点的距离，选择在公差范围e内距离最短的站点作为停靠站点，根据m个估计点在时序上距离站点的远近，确定上下行方向；否则输出站点位置经度与纬度数据，上下行方向以及站点名称，站点位置指针自动移动指向下一站点，将启动标志位flag＝1；

(7)如果没有GPS位置数据接收，基于时间序列分析的动态采样精确定位算法子线程保持休眠状态，直到有GPS位置数据接收，转到上述定位算法子线程工作步骤的初始位置(1)，系统又启动该子线程开始工作。

4.按权利要求2所述的GPS动态精确定位智能自动报站方终端，其特征是：语音合成子线程的工作步骤是：

(1)从主进程接收站点位置数据信息，上、下行方向，站点名称；

(2)启动自然语音合成子线程；

(3)根据站点，在内存站点信息表中查找报站信息内容指针，读取站点的报站信息内容；

(4)调用自然语音合成模块，进行语音合成自动报站；如果没有接收站点位置数据信息，上、下行方向，站点名称时，自然语音合成子线程处于休眠状态，直到有数据信息接收，转到(1)，系统又启动该子线程开始工作。

5.按权利要求4所述的GPS动态精确定位智能自动报站终端，自然语音合成子线程中的自然语音合成模块工作步骤为：

(1)开始，进行初始化文字信息指针；

(2)接着读取文字字符串；

(3)根据文字搜索语音库，检索文字语音语调，产生候选的文字语音语调；

(4)进行语言学分析；

(5)进行韵律分析处理；

(6)进行声学分析，最后输出自然合成的语音语调。

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