CN101447095B - 基于gps定位系统的出租车计价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于GPS定位系统的出租车计价方法，利用GPS卫星定位系统作为计量载体，通过等间隔实时采集GPS定位信息及时间信息完成里程计价和低速时间模式计价，最终完成出租车综合计价。本发明提供两种具体计价方案，一种通过对车辆经纬度、海拔高度值进行处理和运算来计算出实际行车里程完成里程计价，并结合低速时间计价模式完成综合计价；另一种利用GPS导航技术，通过对行车起点、终点、低速行车时间以及路径规划算法来完成出租车计费。本发明可以客观地反映出租车的行驶过程，以最合理的方式完成计价，有效限制投机行为。

Description

基于GPS定位系统的出租车计价方法

技术领域

本发明涉及测试计量技术领域，特别是涉及一种基于GPS定位系统的出租车计价方法。 

背景技术

现代社会中，出租车已经成为城市交通必不可少的营运工具，而出租车计价器在出租车上扮演着极其重要的角色，它记录着旅客乘坐车辆的行驶里程、等候时间和支付金额等各种信息，因此，计价器能否真实准确地完成计价成为决定出租车行业能否健康稳定发展的关键问题之一。 

传统的出租车计价器通过电子传感器检测车轮转数来完成里程计量，车轮每转一圈传感器即发射一个计数脉冲，中央控制器通过记录脉冲数来获得车辆行驶的里程信息，从而完成计价。正常使用这种计量方法可以准确地完成里程测量，但是其测量原理决定了其保密性很差，不法司机可以通过给出租车计价回路加入非法脉冲、使用比计价器设定的轮胎直径小的轮胎等各种手段来达到计价器记录里程大于实际行驶里程的目的，从中非法牟利。投机篡改计价器的手段虽然很多，但是不难发现所有的投机手段均是基于传统计价器间接计算里程这一前提的，设传统计价器车轮周长为L，脉冲数为N，则里程数S＝N×L，通过简单修改N和L的值即可以使计价器的里程值大于实际值，因此，解决“计价器投机”问题的根本途径就是选择一种可以直接完成里程计量的技术来设计新型的出租车计价器。 

发明内容

本发明的目的是克服现有出租车计价器原理上的不足，提供一种基于GPS定位系统的计价方法，从根本上解决“计价器投机”问题，使计价器能够真实准确地计价。 

本发明的目的通过以下技术方案实现的： 

一种基于GPS定位系统的出租车计价方法，包括以下步骤： 

1)系统完成初始化设置，从非易失性存储器指定地址中读出掉电前计价器的状态信息，对掉电前信息进行判断，若处于计价状态，则再从存储器指定地址读出掉电前记录的各种信息，恢复系统参数至掉电前状态，启动内部定时器，程序跳转至步骤5)； 

2)查询计价器开关是否按下，若按下，则CPU启动内部定时器，设定GPS采样间隔，与GPS模块通讯并记录出租车起始位置的经度、纬度、起始时间和海拔高度； 

3)定时采样，并利用相邻两采样点的经度、纬度和海拔高度计算在相邻两个采样点之间出租车行驶的里程和平均速度； 

4)根据计算出的平均速度判断车辆的行驶状态，若正常行驶，则进行计程模式，将行驶里程累加，计入到总里程中，刷新LCD，使其显示累加后的新里程数和计价值，将计价器的状态信息和当前存储数据的存储器地址信息存入存储器指定的地址单元(S25)程序返回至步骤3)继续采样；若车辆处于低速状态，则转入计时模式，根据低速状态持续的时间进行计价，然后程序返回至步骤3)继续采样； 

5)判断计价开关是否抬起，若抬起，则CPU与GPS通讯并记录车辆停止位置的经度，纬度、停车时间和海拔高度，计算出总里程数和总运行时间，综合里程计价和低速时间计价两种模式完成划价，打印计价单，将计价器状态信息和数据存储的地址信息存入指定存储器单元，程序返回至步骤2)。 

所述的GPS采样间隔为1秒。 

在所述的步骤3)中，若计算出的平均速度≥计时模式和计程模式的临界速度，则判断为正常行驶；若计算出的平均速度＜所述的临界速度，则判断为车辆处于低速状态。 

另外，所述的步骤3)还包括：若行驶速度大于车辆的最大行驶速度，则表明此次采样的坐标值是错误的，系统放弃此次采样值，程序返回至步骤2)。 

一种基于GPS定位系统的出租车计价方法，包括以下步骤： 

1)系统完成初始化设置，从非易失性存储器指定地址中读出掉电前计价器的状态信息，对掉电前信息进行判断，若处于计价状态，则再从存储器指定地址读出掉电前记录的各种信息，恢复系统参数至掉电前状态，启动内部定时器，程序跳转至步骤5)； 

2)查询计价器开关是否按下，若按下，则CPU启动内部定时器，设定GPS采样间隔，与GPS通讯记录下出租车起始位置的经度、纬度，在地图上标定车辆起始坐标；

3)定时采样，并利用相邻两采样点的经度、纬度计算在相邻两个采样点之间出租车行驶的里程和平均速度； 

4)根据计算出的平均速度判断车辆的行驶状态，若正常行驶，则此次采样过程结束，将计价器的状态信息和当前存储数据的存储器地址信息存入存储器指定的地址单元，程序返回至步骤3)继续采样；若车辆处于低速状态，则转入计时模式，根据低速状态持续的时间进行计价，将计价器的状态信息和当前存储数据的存储器地址信息存入存储器指定的地址单元，然后程序返回至步骤3)继续采样； 

5)判断计价开关是否抬起，若抬起，则CPU与GPS通讯记录下车辆停止位置的经度、纬度和停车时间，在地图上标定终点坐标，识别出起点至终点的最佳线路，解算出最佳路线的里程数，根据最佳路线的里程，完成划价结算出本次营运的里程数和时间，综合里程计价和低速时间计价两种模式完成划价，打印计价单，将计价器状态信息和数据存储的地址信息存入指定存储器单元，程序返回至步骤2)。 

本发明的基于GPS定位系统的出租车计价方法，利用GPS卫星定位系统作为计量载体，通过等间隔实时采集GPS定位信息及时间信息完成里程计价和低速时间模式计价，最终完成出租车综合计价。本发明提供两种具体的计价方法，一种通过对车辆经纬度、海拔高度值进行处理和运算来计算出实际行车里程完成里程计价，并结合低速时间计价模式完成综合计价；另一种利用GPS导航技术，通过对行车起点、终点、低速行车时间以及路径规划算法来完成出租车计费。本发明可以客观地反映出出租车的行驶过程，以最合理的方式完成计价，有效限制投机行为。另外，系统采用非易失性存储技术，可以保证车辆随时熄火断电而不影响计价。 

附图说明

图1为本发明的基于GPS定位系统的出租车计价方法一个实施例的流程图； 

图2为本发明的基于GPS定位系统的出租车计价方法另一个实施例的流程图； 

图3为本发明的计价系统的结构框图。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明的基于GPS定位系统的出租车计价方法及计价系统进行详细说明。 

图1为本发明的基于GPS定位系统的出租车计价方法的一个实施例的流程图。如图所示，本发明的出租车计价方法包括以下步骤： 

开始时，系统完成初始化设置，从非易失性存储器指定地址中读出掉电前计价器的状态信息(S10)，对掉电前信息进行判断(S11)，若处于计价状态，则再从存储器指定地址读出掉电前记录的各种信息，恢复系统参数至掉电前状态，启动内部定时器T(S26)，程序跳转至(S14)；若处于未计价状态，则查询计价器开关是否按下(S12)若开关没按下，则表明车辆处于空载状态，程序继续循环查询计价器启动开关状态(S12)；若开关按下则表明出租车开始载客，CPU启动内部定时器T，设定GPS采样间隔，设定计数变量n＝0，与GPS通讯记录下出租车起始位置的经度X₀、纬度Y₀、起始时间t₀、海拔高度H₀(S13)。之后查询计价开关是否抬起(S14)，若开关没有抬起则表明车辆正在载客行驶，程序继续查询CPU定时器状态(S18)，若定时器T标志没有置位则表明还没有到达采样时刻，程序跳转至(S14)继续查询流程；若定时器T置位则表明到达了采样时间点，定时器重置开始新的采样间隔计时，计数变量n＝n+1，CPU与GPS通讯记录此刻车辆的经度X_n、纬度Y_n、时间t_n、海拔高度H_n(S19)，根据公式计算时间间隔里程S_n及速度V_n，得到该时间间隔内行驶的里程S_n和平均速度V_n(S20)，之后程序需要根据该间隔内车辆的速度信息判断车辆的状态，若V_n≥V_f(V_f为车辆最大的行驶速度，可以设定为例如：160km/h)(S21)，则表明此次采样的坐标值是错误的，系统放弃此次采样值，程序返回至(S14)开始新的采样查询过程；若V_n≥V_s(V_s为 计时模式和计程模式的临界速度，根据出租行业标准设定)(S22)，车辆正常行驶，则S_n值完成里程累加计算，计入到总里程中，刷新LCD显示累加后的新里程数和计价值(S23)，此次采样过程结束，将计价器的状态信息和当前存储数据的存储器地址信息存入存储器指定的地址单元(S25)，程序返回至(S14)开始新的采样查询过程；若V_n＜V_s，车辆由于堵车等原因处于低速状态，此时转入时间计价模式，根据低速模式持续的时间来进行计价(S24)，此次采样过程结束，将计价器的状态信息和当前存储数据的存储器地址信息存入存储器指定的地址单元(S25)，程序返回至(S14)开始新的采样查询过程；若开关抬起则表示旅客到达了目的地，CPU与GPS通讯记录下车辆停止位置的经度X_N，纬度Y_N、停车时间t_N和海拔高度H_N(S15)，计算总里程数D_N＝S_N+D_N-1和运行时间T＝t_N-t₀，结算出本次营运的里程数和时间(S16)，综合里程计价和低速时间计价两种模式完成划价，最终将里程、耗时、计费、车辆行驶关键点坐标等信息综合起来完成计价单打印，将计价器状态信息和数据存储的地址信息存入指定存储器单元，结束本次计价过程(S17)，程序跳转到(S12)开始等待新的计价过程。 

下面对上述实施例中计算出租车里程的方法进行说明。 

当计价器计价开关按下后，中央控制器第一次与GPS通讯，获得出租车起始位置的经度X₀、纬度Y₀、时间t₀、海拔高度H₀。 

每隔固定时间间隔，控制器从GPS模块读取一次信息，获得此刻出租车的经度X_n、纬度Y_n、时间t_n、海拔高度H_n，则此时间间隔内车辆行驶里程S_n： 

$\mathrm{Sn}=\sqrt[2]{{\left((X_n-X_{n-1})\mathrm{dx}\right)}^2+{\left((Y_n-Y_{n-1})\mathrm{dy}\right)}^2+{(H_n-H_{n-1})}^2}$

其中dx是单位经度对应的距离，该值在不同的纬度是不同的，这里建立一个纬度-dx的映射表，每次确定了Y_n后，根据Y_n查表来确定dx的值；dy是单位纬度对应的距离，是一个常量。 

此时间间隔内的平均速度为V_n： 

V_n＝S_n/(t_n-t_n-1) 

当车辆到达目的地后，计价器开关抬起，控制器完成本次记录的最后一次通讯，获得出租车停车位置的经度X_N、纬度Y_N、时间t_N，海拔高度HN，则车辆行驶的总里程D_N： 

$D_N=\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Sn}=\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\sqrt[2]{{\left((X_n-X_{n-1})\mathrm{dx}\right)}^2+{\left((Y_n-Y_{n-1})\mathrm{dy}\right)}^2+{(H_n-H_{n-1})}^2}$

总耗时T为： 

T＝t_N-t₀

图2为本发明的基于GPS定位系统的出租车计价方法的另一个实施例的流程图。如图所示，所述的出租车计价方法包括以下步骤： 

开始时，系统完成初始化设置，从非易失性存储器指定地址中读出掉电前计价器的状态信息(S10)，对掉电前信息进行判断(S11)，若处于计价状态，则再从存储器指定地址读出掉电前记录的各种信息，恢复系统参数至掉电前状态，启动内部定时器T(S24)，程序跳转至(S14)；若处于未计价状态，则查询计价器开关是否按下(S12)若开关没按下，则表明车辆处于空载状态，程序继续循环查询计价器启动开关状态(S12)；若开关按下则表明出租车开始载客，CPU启动内部定时器T，设定GPS采样间隔，设定计数变量n＝0，与GPS通讯记录下出租车起始位置的经度X₀、纬度Y₀，在地图上标定车辆起始坐标(X₀，Y₀)(S13)。之后查询计价开关是否抬起(S14)，若开关没有抬起则表明车辆正在载客行驶，程序继续查询CPU定时器状态(S18)，若定时器T标志没有置位则表明还没有到达采样时刻，程序跳转至(S14)继续查询流程；若定时器T置位则表明到达了采样时间点，定时器重置开始新的采样间隔计时，计数变量n＝n+1，CPU与GPS通讯记录此刻车辆的经度X_n、纬度Y_n、时间t_n，在地图上标定车辆起始坐标(X_n，Y_n)(S19)，计算该时间间隔的速度V_n(S20)，之后程序需要根据该间隔内车辆的速度信息判断车辆的状态，若V_n≥V_s(V_s为计时模式和计程模式的临界速度，根据出租行业标准设定)(S21)，车辆正常行驶，此次采样过程结束，将计价器的状态信息和当前存储数据的存储器地址信息存入存储器指定的地址单元(S23)，程序返回至(S14)开始新的采样查询过程；若V_n＜V_s，车辆由于堵车等原因处于低速状态，此时转入时间计价模式，根据低速模式持续的时间来进行计价(S22)，此次采样过程结束，将计价器的状态信息和当前存储数据的存储器地址信息存入存储器指定的地址单元(S23)，程序返回至(S14)开始新的采样查询过程；若开关抬起则表示旅客到达了目的地，CPU与GPS通讯记录下车辆停止位置的经度X_N，纬度Y_N、停车时间t_N，在地图上标定终点坐标(X_N，Y_N)(S15)，识别出起点(X₀，Y₀)至终点(X_N，Y_N)的最佳线路，解算出最佳路线的里程数，根据最佳路线的里程，完成划价结算出本次营运的里程数和时间(S16)，综合里程计价和低速时间计价两种模式完成划价，最终将里程、耗时、计费、车辆行驶关键点坐标等信息综合起来完成计价单打印，将计价器状态信息和数据存储的地址信息存入指定存储器单元，结束本次计价过程(S17)，程序跳转到(S12)开始等待新的计价过程。 

下面结合图3对实现上述两种出租车计价方法的计价系统进行说明。 

本发明的计价系统包括中央处理器、GPS模块、非易失性存储器、电源模块、计价开关、LCD液晶和打印机。对于实施例1来说，所述的中央处理器优选为DSP(数字信号处理器)或FPGA(现场可编程门阵列)处理器；对于实施例2来说，所述的中央处理器优选为ARM(Advanced RISC Machines)处理器；GPS模块为系统提供计算所需的地理坐标信息、海拔高度信息和时间信息；非易失性存储器用于存储每次采样的各种信息以及结算时的各种信息，优选使用FLASH存储器或铁电存储器；电源模块将车载蓄电池的12V电源输入转换为各模块的工作电压；计价开关用于为系统提供输入状态；在实施例1中，LCD用于完成系统信息的实时显示，在实施例2中LCD用于显示电子地图信息；打印机完成收费及车辆行驶路径等各种信息的打印。 

以上为实现基于GPS定位系统的出租车计价系统的最小系统，所有模块均为常见模块，设计者可以根据具体需要在电子元器件市场内直接选购。 

Claims (7)

1.一种基于GPS定位系统的出租车计价方法，包括以下步骤：

1)系统完成初始化设置，从非易失性存储器指定地址中读出掉电前计价器的状态信息，对掉电前信息进行判断，若处于计价状态，则再从存储器指定地址读出掉电前记录的各种信息，恢复系统参数至掉电前状态，启动内部定时器，程序跳转至步骤5)；

2)查询计价器开关是否按下，若按下，则CPU启动内部定时器，设定GPS采样间隔，与GPS模块通讯并记录出租车起始位置的经度、纬度、起始时间和海拔高度；

3)定时采样，并利用相邻两采样点的经度、纬度和海拔高度计算在相邻两个采样点之间出租车行驶的里程和平均速度；

4)根据计算出的平均速度判断车辆的行驶状态，若正常行驶，则进行计程模式，将行驶里程累加，计入到总里程中，刷新LCD，使其显示累加后的新里程数和计价值，将计价器的状态信息和当前存储数据的存储器地址信息存入存储器指定的地址单元(S25)程序返回至步骤3)继续采样；若车辆处于低速状态，则转入计时模式，根据低速状态持续的时间进行计价，然后程序返回至步骤3)继续采样；

5)判断计价开关是否抬起，若抬起，则CPU与GPS通讯并记录车辆停止位置的经度，纬度、停车时间和海拔高度，计算出总里程数和总运行时间，综合里程计价和低速时间计价两种模式完成划价，打印计价单，将计价器状态信息和数据存储的地址信息存入指定存储器单元，程序返回至步骤2)。

2.根据权利要求1所述的出租车计价方法，其特征在于：所述的GPS采样间隔为1秒。

3.根据权利要求2所述的出租车计价方法，其特征在于：在所述的步骤3)中，若计算出的平均速度≥计时模式和计程模式的临界速度，则判断为正常行驶；若计算出的平均速度＜所述的临界速度，则判断为车辆处于低速状态。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的所述的出租车计价方法，其特征在于：所述的步骤3)还包括：若行驶速度大于车辆的最大行驶速度，则表明此次采样的坐标值是错误的，系统放弃此次采样值，程序返回至步骤2)。 

5.一种基于GPS定位系统的出租车计价方法，包括以下步骤：

1)系统完成初始化设置，从非易失性存储器指定地址中读出掉电前计价器的状态信息，对掉电前信息进行判断，若处于计价状态，则再从存储器指定地址读出掉电前记录的各种信息，恢复系统参数至掉电前状态，启动内部定时器，程序跳转至步骤5)；

2)查询计价器开关是否按下，若按下，则CPU启动内部定时器，设定GPS采样间隔，与GPS通讯记录下出租车起始位置的经度、纬度，在地图上标定车辆起始坐标；

3)定时采样，并利用相邻两采样点的经度、纬度计算在相邻两个采样点之间出租车行驶的里程和平均速度；

4)根据计算出的平均速度判断车辆的行驶状态，若正常行驶，则此次采样过程结束，将计价器的状态信息和当前存储数据的存储器地址信息存入存储器指定的地址单元，程序返回至步骤3)继续采样；若车辆处于低速状态，则转入计时模式，根据低速状态持续的时间进行计价，将计价器的状态信息和当前存储数据的存储器地址信息存入存储器指定的地址单元，然后程序返回至步骤3)继续采样；

5)判断计价开关是否抬起，若抬起，则CPU与GPS通讯记录下车辆停止位置的经度、纬度和停车时间，在地图上标定终点坐标，识别出起点至终点的最佳线路，解算出最佳路线的里程数，根据最佳路线的里程，完成划价结算出本次营运的里程数和时间，综合里程计价和低速时间计价两种模式完成划价，打印计价单，将计价器状态信息和数据存储的地址信息存入指定存储器单元，程序返回至步骤2)。

6.根据权利要求5所述的出租车计价方法，其特征在于：所述的GPS采样间隔为1秒。

7.根据权利要求6所述的出租车计价方法，其特征在于：在所述的步骤3)中，若计算出的平均速度≥计时模式和计程模式的临界速度，则判断为正常行驶；若计算出的平均速度＜所述的临界速度，则判断为车辆处于低速状态。 

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