CN102385591B - 一种全球定位编码装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全球定位编码装置及方法，该装置包括：定位值获取单元，用于获取定位位置的经度值和纬度值；定位值变换单元，用于将经度值和纬度值分别变换为全球定位编码GPSID经度值和纬度值；合并编码单元，用于将GPSID经度值和纬度值进行合并编码，生成高精度十进制编码数字。本发明采用高效和高强度的加密算法和精度可控编码方式，可有效保障数据安全，并具有网格分幅小、精度可控性高等特点。

Description

一种全球定位编码装置及方法

技术领域

本发明涉及一种地理编码技术，特别涉及一种全球定位编码装置及方法。

背景技术

地理编码是建立地理位置坐标与给定地址一致性的过程，也是指在地图上找到并标明每条地址所对应的位置，地理编码是地理信息系统GIS中比较重要的一个功能。

目前的地理编码可分成网格型、编码型和数据库型三种类别，每种地理编码属于这三个类别中的一个或三种类别的组合。网格型地理编码是将大区域递归地分成很多个小区域，然后用该小区域的序号代表该小区域，该编码方法的位数精度比较高。编码型地理编码是通过将地理参数的值运用一定的进制算法进行编码，该编码方法的可读性较差。数据库型地理编码是把地理数据的一部分或者全部储存在数据库中，使用键值作为其编码，解码时到数据库中查询键值对应的度数以恢复地理码，该方法的推广难度较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全球定位编码装置，用于更好地解决地理编码的位数精度比低、可读性高和推广难度低的问题。

本发明的另一目的在于提供一种全球定位编码方法，用于更好地解决地理编码的位数精度比低、可读性高和推广难度低的问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种全球定位编码装置，包括：

定位值获取单元，用于获取定位位置的经度值和纬度值；

定位值变换单元，用于将经度值和纬度值分别变换为全球定位编码GPSID经度值和纬度值；

合并编码单元，用于将GPSID经度值和纬度值进行合并编码，生成高精度十进制编码数字。

根据本发明的第二方面，提供了一种全球定位编码装置，包括：

定位值获取单元，用于获取定位位置的经度值、纬度值和海拔高度值；

定位值变换单元，用于将经度值、纬度值和海拔高度值分别变换为全球定位编码GPSID经度值、纬度值和海拔高度值；

合并编码单元，用于将GPSID经度值、纬度值和海拔高度值进行合并编码，生成高精度十进制编码数字。

根据本发明的第三方面，提供了一种全球定位编码方法，包括以下步骤：

A、定位值获取单元获取定位位置的经度值和纬度值；

B、定位值变换单元将经度值和纬度值分别变换为GPSID经度值和纬度值；

C、合并编码单元将GPSID经度值和纬度值进行合并编码，生成高精度十进制编码数字。

根据本发明的第四方面，提供了一种全球定位编码方法，包括以下步骤：

A、定位值获取单元获取定位位置的经度值、纬度值和海拔高度值；

B、定位值变换单元将经度值、纬度值和海拔高度值分别变换为GPSID经度值、纬度值和海拔高度值；

C、合并编码单元将GPSID经度值、纬度值和海拔高度值进行合并编码，生成高精度十进制编码数字。

与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：本发明采用高效和高强度的加密算法和精度可控编码方式，可有效保障数据安全，并具有网格分幅小、精度可控性高等特点。

附图说明

图1是本发明提供的全球定位编码装置生成低精度编码的逻辑结构图；

图2是本发明提供的全球定位编码装置生成加密的编码数字的逻辑结构图；

图3是本发明提供的低精度数字的编码方法流程图；

图4是本发明提供的加密编码数字的编码方法流程图；

图5是本发明实施例提供的GPSID编码流程示意图；

图6是本发明实施例提供的GPSID解码流程示意图；

图7是本发明实施例提供的GPSID编码应用在导航上的设置示意图；

图8是本发明实施例提供的GPSID编码应用在导航上的规划结果示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图1显示了本发明提供的全球定位编码装置生成低精度编码的逻辑结构，如图1所示，该装置包括定位值获取单元、定位值变换单元和合并编码单元。

其中，定位值获取单元用于获取用户所需定位位置的经度值和纬度值，或经度值、纬度值和海拔高度值。

定位值变换单元将获取的经度值、纬度值和海拔高度值变换成参加编码的GPSID经度值、纬度值和海拔高度值，包括经度值变换子单元、纬度值变换子单元，还可以包括海拔高度值变换子单元，即海拔高度值变换子单元为可选子单元。

经度值变换子单元用于变换获取的经度值，将0至180的东经的经度值和180至0的西经的经度值分别变换为0至180和180至360的GPSID经度值，或者将0至180的西经的经度值和180至0的东经的经度值分别变换为0至360的GPSID经度值。如：若获取的定位值为东经，经度值为50，则GPSID经度值可设计为50；若获取的定位值为西经，经度值为50，则GPSID经度值可设计为310。设计时采取的方式为：若为东经则采用东经的经度值作为GPSID经度值，若为西经则采用360减去西经的经度值作为GPSID经度值。

纬度值变换子单元用于变换获取的纬度值，将0至90的北纬的纬度值和90至0的南纬的纬度值变换为0至180的GPSID纬度值，或者将0至90的南纬的纬度值和90至0的北纬的纬度值变换为0至180的GPSID纬度值。如：若获取的定位值为北纬，纬度值为30，则GPSID纬度值可设计为30；若获取的定位值为南纬，纬度值为30，则GPSID纬度值可设计为150。设计时采取的方式为：若为北纬则采用北纬的纬度值作为GPSID纬度值，若为南纬则采用180减去南纬的纬度值作为GPSID纬度值。

海拔高度值变换子单元用于变换获取的海拔高度值，将海拔高度值加上N作为GPSID海拔高度值，其中，N的取值范围为2000以上及3000以下。若定位置获取单元没有获取海拔高度值，则GPSID海拔高度值为0000。

合并编码单元用于将GPSID经度值、纬度值和海拔高度值合并，生成高精度十进制编码数字。由第一数字段获取子单元、第二至第六数字段获取子单元和第一合并子单元共同完成该单元的功能。

第一数字段获取子单元将GPSID经度值的整数部分乘以180加上GPSID纬度值的整数部分，生成第一数字段。如GPSID经度值为121.23423，GPSID纬度值为12.53212，则第一数字段为121×180+12＝21780。

第二至第六数字段获取子单元将GPSID经度值和GPSID纬度值的小数部分及GPSID海拔高度值右对齐后，从左至右逐位合并，分别生成第二至第六数字段。如GPSID经度值为121.23423，GPSID纬度值为12.53212，GPSID海拔高度值为0236，则第二数字段为25，第三数字段为330，第四数字段为422，第五数字段为213，第六数字段为326。

第一合并子单元，用于合并第一至第六数值段，生成19位的高精度十进制编码数字。根据第一数字段获取子单元和第二至第六数字段获取子单元生成的结果，生成的高精度十进制编码数字为2178025330422213326。

图2显示了本发明提供的全球定位编码装置生成加密的编码数字的逻辑结构，如图2所示，该装置包括定位值获取单元、定位值变换单元、合并编码单元、精度控制单元和加密处理单元。其中，定位值获取单元、定位值变换单元和合并编码单元的功能与图1中的定位值获取单元、定位值变换单元和合并编码单元的功能相同。精度控制单元和加密处理单元的功能如下：

精度控制单元，用于对高精度十进制编码数字再编码，生成低精度十进制编码数字，包括数字分段子单元、精度控制加密子单元、噪声处理子单元和第二合并子单元四个部分。

数字分段子单元将高精度十进制编码数字分为前13位的第一组数字和后6位的第二组数字。根据合并编码单元得出的结果，第一组数字为2178025330422，第二组数字为213326。

精度控制加密子单元用于对第一组数字采用对称的精度控制采用加密算法，生成精度控制密文，如26587402131。

噪声处理子单元用于选取精度控制密文的后6位即402131作为噪声处理尾数，再与所述第二组数字相加，得到615457，即生成经过噪声处理的第二组数字。

第二合并子单元，用于合并第一组数字2178025330422和经过噪声处理的第二组数字615457，生成低精度十进制编码数字2178025330422615457。

加密处理单元对高精度十进制编码数字或低精度十进制编码数字进行加密并进行首位规避处理，生成加密的全球定位编码数字，包括编码加密子单元和首位规避子单元两个部分。

编码加密子单元采用3DES加密算法加密高精度十进制编码数字或低精度十进制编码数字，生成20位的加密编码，这里若对高精度十进制编码数字加密，可以得到数字12178025330422615457。

首位规避子单元将首位为0或1的加密编码分别映射为8或9，生成GPSID编码，因此得到的最终GPSID编码为92178025330422615457。

此外，在GPSID的基础上可以衍生出个性化GPSID，是提供给用户生成个性化位数和编码特征的全球定位ID，可以完全隐藏用户的地理空间信息，由授权企业经过私有映射转换至GPSID。个性化GPSID和GPSID之间采用对照表实现转换，从人对数字的敏感性和已记录性上考虑，个性化GPSID位数以6～8位为宜，最大长度的个性化GPSID限制在15位以内，此时容量可达到10000000亿，采取这种方式可有效缩短编码长度，方便GPSID的传播。

图3显示了本发明提供的低精度数字的编码方法流程，如图3所示：

步骤S301，定位值获取单元获取定位位置的经度值和纬度值。也可根据具体情况获取海拔高度值

步骤S302，定位值变换单元将经度值和纬度值分别变换为GPSID经度值和纬度值。若获取了海拔高度值，则定位置变换单元也将其变换为GPSID海拔高度值。

经度值变换子单元用于变换获取的经度值，将0至180的东经的经度值和180至0的西经的经度值分别变换为0至180和180至360的GPSID经度值，或者将0至180的西经的经度值和180至0的东经的经度值分别变换为0至360的GPSID经度值。

纬度值变换子单元用于变换获取的纬度值，将0至90的北纬的纬度值和90至0的南纬的纬度值变换为0至180的GPSID纬度值，或者将0至90的南纬的纬度值和90至0的北纬的纬度值变换为0至180的GPSID纬度值。

海拔高度值变换子单元用于变换获取的海拔高度值，将海拔高度值加上N作为GPSID海拔高度值，其中，N的取值范围为2000以上及3000以下。若定位置获取单元没有获取海拔高度值，则GPSID海拔高度值为0000。

步骤S303，合并编码单元将GPSID经度值和纬度值进行合并编码，生成高精度十进制编码数字。

将GPSID经度值的整数部分乘以180加上GPSID纬度值的整数部分，生成第一数字段。第二至第六数字段获取子单元将GPSID经度值和GPSID纬度值的小数部分及GPSID海拔高度值右对齐后，从左至右逐位合并，分别生成第二至第六数字段。第一合并子单元，用于合并第一至第六数值段，生成19位的高精度十进制编码数字。

图4显示了本发明提供的加密编码数字的编码方法流程，如图4所示：步骤S401～步骤S403与图3所示的步骤S301～步骤303流程相同，步骤S404～步骤405流程如下：

步骤S404，精度控制单元通过精度控制操作对高精度十进制编码数字重新编码，生成低精度十进制编码数字。

数字分段子单元将高精度十进制编码数字分为前13位的第一组数字和后6位的第二组数字。精度控制加密子单元对第一组数字采用对称的精度控制采用加密算法，生成精度控制密文。噪声处理子单元选取精度控制密文的后6位作为噪声处理尾数，再与所述第二组数字相加生成经过噪声处理的第二组数字。第二合并子单元合并第一组数字和经过噪声处理的第二组数字生成低精度十进制编码数字。

步骤S405，编码生成单元对高精度十进制编码数字或低精度十进制编码数字加密并进行首位规避处理，生成GPSID编码。编码加密子单元采用3DES加密算法加密高精度十进制编码数字或低精度十进制编码数字，生成20位的加密编码，首位规避子单元将首位为0或1的加密编码分别映射为8或9，生成全球定位编码数字。

图5显示了本发明实施例提供的GPSID编码流程示意，如图3所示，获取的定位点坐标为：GPSID经度值113.55555，GPSID纬度值23.22222，在考虑海拔高度的情况下得到GPSID海拔高度值111，约定GPSID给用户展现的形式是20位的十进制编码数字。

将GPSID经度值的整数部分乘以180再加上GPSID纬度值的整数部分：113×180+23＝20363，即得到一个5位数字20363，再将GPSID经度值和GPSID纬度值的小数部分和GPSID海拔高度值右对齐后，从左至右逐位合并，得到一个14位的数字52520521521521，再将该5位数字和14位数字合并得到一个19位的空间合并编码数字2036352520521521521。其中，若经过计算得到的5位数字数值较小达不到5位，则在前面补零至5位。

将空间合并编码分成两组：13位编码的第一组数字2036352520521，6位编码的第二组数字521521，第一组数字可将精度控制到100米，使用对称的精度控制加密算法将其加密生成精度控制密文，如45887013665，选取该密文的后6位013665作为噪声处理尾数，将该尾数与第二组数字521521相加，得到经过噪声处理的535186，取代原先的第二组数字，再将原来的第一组数字和经过噪声处理的第二组数字重新组合生成只有100米精度的19位的空间编码2036352520521535186。

使用3DES加密算法，将具有100米精度的编码加密生成20位的编码08728627819879008301，再将首位的0映射为8，最终生成GPSID编码为88728627819879008301。

图6显示了本发明实施例提供的GPSID解码流程示意，如图4所示，利用编码生成的20位GPSID编码88728627819879008301阐述GPSID的解码流程。

利用对称加密算法3DES对20位的GPSID编码进行解码，其中注意GPSID编码过程中会对首位进行规避，在解码时应进行逆转，生成精度为100米的19位的空间编码2036352520521535186。

将该19位的空间编码分成两组：前13位的第一组数字2036352520521和后6位的第二组数字535186，对第一组数字采用与编码时相同的对称的精度控制加密算法加密生成精度控制密文45887013665，选取后6位作为噪声尾数，并采用编码时相反的操作，即用噪声处理尾数减去噪声尾数，得到原始的第二组数字521521。将第一组数字与还原的第二组数字合并得到精度为1米的19位编码2036352520521521521。

最后，采取与编码时相反的操作对得到的19位编码进行处理，用19位编码的前5位数字20363除以180，取整数部分得到GPSID经度值的整数部分为113，用19位编码的前5位数字对180取余，得到GPSID纬度值的整数部分为23，再将后14位编码52520521521521按位进行分解，取第1、3、6、9和12位，得到GPSID经度值的小数部分为55555，取第2、4、7、10和13位，得到GPSID纬度值的小数部分为22222，取第5、8、11和14位，得到GPSID海拔高度值为0111，由此可以得出，GPSID经度值为113.55555，GPSID纬度值为23.22222，GPSID海拔高度值为111。

图7显示了本发明实施例提供的GPSID编码应用在导航上的设置示意，如图5所示，如用户需要自驾车从中央人民广播电视台到北海公园，只需设置好起点和终点，点选自驾线路。

图8显示了本发明实施例提供的GPSID编码应用在导航上的规划结果示意，如图6所示，软件自动将中央人民广播电视台和北海公园的GPSID转换成各自对应的经纬度坐标数据，用作导航参数，规划出合理的驾车线路。

综上所述，本发明具有以下技术效果：本发明具有网格分幅小，精度可控性高等特点，使用高效和高强度的加密算法以及精度可控编码方式，有效地保障了数据的安全，可更好地维护公司与客户的切身利益，提供20位长度的地理编码，可用作企业名片，对客户间的交流具有很好的引导作用，不仅可以在地图上展示自己的企业，而且可以引导客户来访谈生意，此外，个人或企业可申请个性化GPSID，个性化GPSID位数比GPSID简短，用户使用时，只要输入个性化GPSID即可快速精准地在地图上定位到指定的位置，缩短了输入时间，也可提升用户的品牌形象。

尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种全球定位编码装置，其特征在于，包括：

定位值获取单元，用于获取定位位置的经度值、纬度值和海拔高度值；

定位值变换单元，用于将所述经度值、纬度值和海拔高度值分别变换为全球定位编码GPSID经度值、纬度值和海拔高度值；以及

合并编码单元，用于将所述GPSID经度值、纬度值和海拔高度值进行合并编码，生成高精度十进制编码数字；

所述定位值变换单元包括：

经度值处理子单元，将东经和西经的经度值变换为0至360的GPSID经度值；

纬度值处理子单元，将北纬和南纬的纬度值变换为0至180的GPSID纬度值；以及

海拔高度值处理子单元，将海拔高度值加上N作为GPSID海拔高度值；

其中，N的取值范围为2000以上及3000以下；

所述合并编码单元，包括：

第一数字段获取子单元，用于将GPSID经度值的整数部分乘以180加上GPSID纬度值的整数部分，生成第一数字段；

第二至第六数字段获取子单元，用于将GPSID经度值的小数部分、GPSID纬度值的小数部分及GPSID海拔高度值右对齐后，从左至右逐位合并，分别生成第二至第六数字段；

第一合并子单元，用于合并第一至第六数字段，生成19位的高精度十进制编码数字。

2.根据权利要求1所述的一种全球定位编码装置，其特征在于，还包括：

精度控制单元，用于对所述高精度的十进制编码数字再编码，生成低精度十进制编码数字；以及

加密处理单元，用于对高精度十进制编码数字或低精度十进制编码数字进行加密并进行首位规避处理，生成加密的全球定位编码数字。

3.一种全球定位编码方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、定位值获取单元获取定位位置的经度值、纬度值和海拔高度值；

B、定位值变换单元将所述经度值、纬度值和海拔高度值分别变换为GPSID经度值、纬度值和海拔高度值，包括：

将东经和西经的经度值变换为0至360的GPSID经度值；

将北纬和南纬的纬度值变换为0至180的GPSID纬度值；以及

将海拔高度值加上N作为GPSID海拔高度值，其中，所述N的取值范围为2000以上及3000以下；以及

C、合并编码单元将所述GPSID经度值、纬度值和海拔高度值进行合并编码，生成高精度十进制编码数字，包括：

将GPSID经度值的整数部分乘以180加上GPSID纬度值的整数部分，生成第一数字段；

将GPSID经度值的小数部分、GPSID纬度值的小数部分及GPSID海拔高度值右对齐后，从左至右逐位合并，分别生成第二至第六数字段；

合并第一至第六数字段，生成19位的高精度十进制编码数字。

4.根据权利要求3所述的一种全球定位编码方法，其特征在于，还包括以下步骤：

精度控制单元对高精度十进制编码数字再编码，生成低精度十进制编码数字；以及

加密处理单元对高精度十进制编码数字或低精度十进制编码数字进行加密并进行首位规避处理，生成加密的全球定位编码数字。