CN103424759A - 一种gps定位识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种GPS定位识别方法，包括以下步骤，步骤10,GPS识别基准数据初始化；步骤20，初步确定车辆当前GPS位置所在的线路；步骤30，确定GPS位置所在线路中的某一路段。采用上述方案，实现外循环检测(线路检测)与内循环检测(路段检测)的嵌套，以数量级地降低GPS数据运算量，大大提高了GPS地图的显示效率。

Description

一种GPS定位识别方法

技术领域

本发明涉及一种GPS卫星定位识别技术，特别涉及一种GPS定位识别方法。

背景技术

GPS定位已广泛应用于各个领域，并且其定位识别的方式也有多种。中国专利申请公开文件CN102279406A公开了一种GPS定位轨迹的围栏识别方法。在该公开文件的说明书背景技术部分还提及了四种定位识别方法：定点采集法、辅助设备法、图像识别法及人工对比法，在该文件中逐一对该四种定位识别方法的不足，在此不再累述。而该公开文件公开的技术方案主要包括以下几步：第一，预设线路；第二，设定识别半径；第三，围栏识别。总体来说，也即是对GPS地图中的每一路段都采用围栏(圆形或矩形)表示,将当前GPS位置与该围栏进行判断，如果当前GPS位置在该围栏内则表示该GPS位置在该路段内。

然而，采用上述文件中提到的方式进行GPS位置定位识别，存在以下不足：

(1)我们知道，每一线路一般是由多个路段连接而成，如果逐一对每一个路段采用围栏的方法进行表示，计算量非常大，必将加大GPS系统的计算时间，延缓GPS地图的显示时间，并且对GPS系统的硬件也较高。

(2)在上述公开文件中，其对围栏的处理方案有两种：一是仅用圆形围栏；二是先圆形围栏，后矩形围栏。我们知道，一般圆形围栏的半径一般不宜太大，否则将会导致在该圆形围栏内可能存在多个线路或路段，其数量级一般在10m以内；而路段的长度短则几百米，长则几公里；因此，当移动物体(如汽车)在某一路段中间时，其不在该路段两端的圆形围栏内，但其确实在该路段上，因此造成误判，影响GPS位置定位的精确度。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种GPS定位识别方法。该方法对GPS数据处理量呈数量级的减少，大大提高了运算速度；并且该方法对GPS位置的判断精确度很高。

本发明解决上述技术问题，所采用的技术方案是：提供一种GPS定位识别方法，包括以下步骤，步骤10,GPS识别基准数据初始化；步骤10进一步包括步骤11-12，其中，步骤11，遍历线路的每一路段结点{P₁(x₁,y₁),P₂(x₂,y₂)…P_i(x_i,y_i)}且以该结点P_i为圆心、预定的长度r为半径画圆，衍生出四个扩展点A1(x_i,y_i+r)、A2(x_i,y_i-r)、A3(x_i+r,y_i)、A4(x_i-r,y_i)；步骤12，遍历每一线路的扩展点并找出最大与最小的经纬度坐标值，以该最大、最小的经纬度坐标值作为顶点坐标构成该线路的外接矩形；步骤20，初步确定车辆当前GPS位置所在的线路；步骤20进一步包括步骤21-24，其中，步骤21，收到GPS位置CurP(CurX,CurY)更新信息；步骤22，读取一条线路的外接矩形的顶点坐标数据；步骤23，当前GPS点位置CurP(CurX,CurY)在该线路外接矩形范围内，则进入步骤30，否则进入步骤24；步骤24，当前线路是最后一条线路，则结束检测；否则转至步骤22；步骤30，精确确定GPS位置所在线路中的某一路段。

作为本发明的优选方案,所述步骤30进一步包括，步骤31，逐次连接该当前线路的每一路段两个结点P_i、P_i+1形成路段P_iP_i+1；步骤32，为路段P_iP_i+1形成其矩形识别框，该矩形识别框的第一对平行边分别经过结点P_i、P_i+1并与路段P_iP_i+1垂直且该结点P_i、P_i+1分别是第一对平行边的中点，该矩形识别框的第二对平行边与路段P_iP_i+1平行且分别连接第一对平行边的两侧相应端点；步骤33，当前GPS点位置CurP(CurX,CurY)在该矩形识别框，则当前GPS点在该路段P_iP_i+1内并转至步骤22开始下一线路的检测，否则进入步骤34；步骤34，当前路段P_iP_i+1是当前线路的最后一条路段，则转至步骤22开始下一线路的检测；否则以路段P_i+1P_i+2代替P_iP_i+1并转至步骤31。

作为本发明的优选方案,所述步骤30进一步包括且在步骤31之前的以下步骤，步骤30-1，逐次以结点P_i为圆心、预定的长度r为半径形成该结点P_i圆形识别框，步骤30-2，当前GPS点位置CurP(CurX,CurY)在该圆形识别框内，则转至步骤22开始下一线路的检测；否则进入步骤31。

作为本发明的优选方案,所述步骤33中判断当前GPS点位置CurP(CurX,CurY)是否在矩形识别框，进一步包括以下步骤，步骤33-1，将矩形识别框的全部有向边向单元圆作径向投影，计算单位圆上弧长的代数和，初始设弧长代数和为0；步骤33-2，以当前GPS点位置CurP为坐标原点，将当前坐标系分成四个象限；步骤33-3，按逆时针顺序依次访问矩形识别框的各顶点T，分析T_i与T_i+1的关系如以下四种情况：(1)点T_i与点T_i+1在同一象限内，此时弧长代数和加0；(2)点T_i+1在点T_i的下一象限内，此时弧长代数和加π/2；(3)点T_i+1在点T_i的上一象限内，此时弧长代数和减π/2；(4)点T_i与点T_i+1在相对象限内，首先计算叉积f=y[i+1]*CurX-x[i+1]*CurY,若f=0,则点CurP在矩形上；若f<0，弧长和减π；否则f>0,弧长和加π；步骤33-4，若弧长代数和为零，则点CurP在矩形识别框外；若弧长代数和为2π，则点CurP在矩形识别框内；若弧长代数和为π,点CurP在矩形识别框上。

作为本发明的优选方案,所述的预定的长度r为结点P_i所在路段P_iP_i+1在结点P_i处宽度W/2。

作为本发明的优选方案,所述步骤10进一步包括且在步骤12之后的步骤，步骤13，将每一线路的结点{P₁(x₁,y₁),P₂(x₂,y₂)…P_i(x_i,y_i)}与该线路的外接矩形数据一一对应保存于存储介质中。

本发明的技术方案相对于现有技术，取得的有益效果是：

(1)本发明所述的GPS定位识别方法，首先对每一线路生成一个与其相对应的外接矩形；其次将当前GPS点与该外接矩形进行判定，如果不在该外接矩形内，则进行下一条线路的外接矩形判定，如果在该外接矩形内，则进入该线路包括的多个路段进行逐一详细判定。也即是先进行线路的初步判定，再进行路段的精确判定，从而以数量级地降低GPS数据运算量，大大提高了GPS监控数据的检测效率。

(2)对于一些特殊的GPS位置，例如位再多条线路的交接处，该GPS位置应该在两条或两条线路内。本发明所述的GPS定位识别方法采用外循环(线路判定过程)和内循环(路段判定过程)逐步进行筛选判定，可以实现这种效果，避免产生遗漏某一线路，从而提高了判定精确度。

(3)本发明对路段的确认方法，优选采用矩形识别框来识别当前GPS点与路段的关系，避免因先采用圆形识别框对GPS位置的识别的误判，影响判定的精确度。

(4)本发明所述的GPS识别基准数据初始化步骤中，将每一线路及其相对应的外接矩形一一对应地预先保存在存储介质中，当需要调用数据时可以极大的提高运算速度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明所述的GPS定位识别方法流程图一；

图2是本发明所述的GPS定位识别方法流程图二；

图3是本发明所述的遍历扩展点形成外接矩形的示意图,且当前GPS位置点位于外接矩形内；

图4是本发明所述的遍历扩展点形成外接矩形的示意图,且当前GPS位置点位于外接矩形外；

图5是本发明所述的当前GPS位置点位于矩形识别框内示意图；

图6是本发明所述的当前GPS位置点位于圆形识别框内示意图；

图7是本发明所述的当前GPS位置点位于圆形识别框外示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明所述的GPS定位识别方法，包括以下步骤：

步骤10,GPS识别基准数据初始化；

步骤20，初步确定车辆当前GPS位置所在的线路；

步骤30，精确确定GPS位置所在线路中的某一路段。

GPS地图中的每一线路一般包括多个相连接的路段。本发明所述的GPS定位识别方法，首选判断当前GPS位置点是否在某一线路上，如果在该线路上，则进入该线路中的各路段中检测；否则进入下一条线路进行检测。实现外循环检测(线路检测)与内循环检测(路段检测)的嵌套，可以大大节省检测时间。假定GPS显示地图需要处理50条线路，每条线路有50个路段，采用本发明方法在最坏的情况下只需要检索50次(步骤20)+50*3(步骤30中外接矩形部分重叠)＝200次的检索判断，而采用现有技术中的检索方式(也即是不进行步骤20的处理)则需要50*50＝2500次的检索判断。因此可见，采用本发方明所述的定位方法，可以大大提高检索速度。

具体来说：

如图1、图3所示，步骤10进一步包括以下步骤：

步骤11，遍历线路的每一路段结点{P₁(x₁，y₁)，P₂(x₂，y₂)…P_i(x_i，y_i)}且以该结点P_i为圆心、预定的长度r为半径画圆，衍生出四个扩展点A1(x_i，y_i+r)、A2(x_i，y_i-r)、A3(x_i+r，y_i)、  A4(x_i-r，y_i)。

其中，路段结点{P₁(x₁，y₁)，P₂(x₂，y₂)…P_i(x_i，y_i)}可以是线路的转弯点或者其他标识点。这些结点可以是由GPS中心预先处理并保存在远程的数据库中。GPS终端需要调用这些数据时，则通过GPRS/GSM发送。

并且，上述预定的长度r可以是结点P_i所在路段P_iP_i+1在结点P_i处宽度W/2，也就是以路段P_iP_i+1在其起点P_i处的路段中心点至该路段边侧的长度为半径画圆，这样可以避免不同路段之间的重复识别(半径过大)或者在路段上的遗漏识别(半径过小)。

步骤12，遍历每一线路的扩展点并找出最大与最小的经纬度坐标值，以该最大、最小的经纬度坐标值作为顶点坐标构成该线路的外接矩形。

如图3所示，例如此线路有50个路段，则该线路共有51个结点，可以衍生出204个扩展点。采用以下数据算法可以得到最大与最小的经纬度坐标值：

因此，外接矩形的两个对角点坐标值(LonT，LatT)、(LonR，LatB)可以用于表述该外接矩形。

作为优选方案，在步骤12后，还可以包括步骤13：将每一线路的结点{P₁(x₁，y₁)，P₂(x₂，y₂)…P_i(x_i，y_i)}与该线路的外接矩形数据一一对应保存于存储介质中。因此，当需要调用结点数据及外接矩形数据时，可以极大地提高效率。

如图1所示，步骤20进一步包括以下步骤：

步骤21，收到GPS位置CurP(CurX,CurY)更新信息。

GPS中心定时地向GPS终端发送GPS位置的更新信息，以实时地监控当前GPS位置点(如车载GPS终端)的位置。

步骤22，读取一条线路的外接矩形的顶点坐标数据。

经过步骤10的处理，每一线路的外接矩形的顶点坐标都与预先计算好，因此可以直接调用该外接矩形的顶点坐标(LonT,LatT)、(LonR，LatB)。

步骤23，当前GPS点位置CurP(CurX,CurY)在该线路外接矩形范围内，则进入步骤30，否则进入步骤24；

如图3所示，如果当前GPS点位置CurP在该线路外接矩形范围内，则进入步骤30进一步判断当前GPS点位置在该线路的哪个具体的路段；否则，进入步骤24；

步骤24，当前线路是最后一条线路，则结束检测；否则转至步骤22；

在步骤24中，如图4所示,如果遍历所有的线路，当前GPS点位置都不在其外接矩形内，则说明该GPS点不在当前的地图数据内，结束检测；否则转至步骤22进行下一个线路的检测。

如图1、图2所示，步骤30是对某一线路中的具体路段进行检测。该步骤30可以采用现有技术中提到的定点采集法、辅助设备法、图像识别法及人工对比法来实现，由于存在步骤20对线路检测的预先处理，相对于现有技术的方案同样可以提高检测效果。

优选地，本步骤30可以采用两个方案，一是采用矩形识别框与当前GPS位置点的位置关系来判定；二是先采用圆形识别框来判定，再采用矩形识别框来判定。

方案一，采用矩形识别框与当前GPS位置点的位置关系来判定，步骤30则包括以下步骤：

步骤31，如图5所示，逐次连接该当前线路的每一路段两个结点P_i、P_i+1形成路段P_iP_i+1。因此对于i+1个结点P_i来说，可以形成i个路段。

步骤32，为路段P_iP_i+1形成其矩形识别框，该矩形识别框的第一对平行边B₁B₂、B₃B₄分别经过结点P_i、P_i+1并与路段P_iP_i+1垂直且该结点P_i、P_i+1分别是第一对平行边的中点，该矩形识别框的第二对平行边B₁B₃、B₂B₄与路段P_iP_i+1平行且分别连接第一对平行边的两侧相应端点。

步骤33，当前GPS点位置CurP(CurX,CurY)在该矩形识别框，则当前GPS点在该路段P_iP_i+1内并转至步骤22开始下一线路的检测，否则进入步骤34；

如当前GPS位置点在该矩形识别框内，则再进行下一个线路的检测，以避免出现当前GPS位置点位于两个或两个以上线路的交叉点时出现遗漏检索的情况，从而提高了检索的精确度；否则进入步骤34。

步骤34，当前路段P_iP_i+1是当前线路的最后一条路段，则转至步骤22开始下一线路的检测；否则以路段P_i+1P_i+2代替P_iP_i+1并转至步骤31。

如果当前路段P_iP_i+1是当前线路的最后一条路段，则表明当前线路的所有路段都已检索完毕，但发现当前GPS位置点不在该线路的任一路段上，则取当前线路的下一条线路进行检索并进入步骤22；否则对当前线路的下一条路段进行检索，并转至步骤31。

如图5所示，对于步骤33中判断当前GPS点位置CurP(CurX,CurY)是否在矩形识别框，其详细的判断步骤如下：

步骤33-1，将矩形识别框的全部有向边向单元圆作径向投影，计算单位圆上弧长的代数和，初始设弧长代数和为0；

步骤33-2，以当前GPS点位置CurP为坐标原点，将当前坐标系分成四个象限；

步骤33-3，按顺时针或逆时针顺序依次访问矩形识别框的各顶点T，分析T_i与T_i+1的关系如以下四种情况：

(1)点T_i与点T_i+1在同一象限内，此时弧长代数和加0；

(2)点T_i+1在点T_i的下一象限内，此时弧长代数和加π/2；

(3)点T_i+1在点T_i的上一象限内，此时弧长代数和减π/2；

(4)点T_i与点T_i+1在相对象限内，首先计算叉积f=y[i+1]*CurX-x[i+1]*CurY,若f=0,则点CurP在矩形上；若f<0，弧长和减π；否则f>0,弧长和加π；

步骤33-4，若弧长代数和为零，则点CurP在矩形识别框外；若弧长代数和为2π，则点CurP在矩形识别框内；若弧长代数和为π,点CurP在矩形识别框上。

方案二，先采用圆形识别框，后采用矩形识别框与当前GPS位置点的位置关系来判定的方案中，矩形识别框的判定方式方案一所示一致。而圆形识别框的步骤包括，

步骤30-1，逐次以结点P_i为圆心、预定的长度r为半径形成该结点P_i圆形识别框。其中，预定的长度r可以是结点P_i所在路段P_iP_i+1在结点P_i处宽度W/2。

步骤30-2，当前GPS点位置CurP(CurX,CurY)在该圆形识别框内，则转至步骤22开始下一线路的检测；否则进入步骤31。

如图6所示，当前GPS点位置CurP在该圆形识别框内,则不需要再进行矩形识别框与当前GPS点位置进行判定。由于圆形识别框的生成及判定，其算法相对矩形识别框的判定简单，可以加快检索速度。如图7所示，即使当前GPS点位置CurP不在该圆形识别框内，也不会影响数据处理的速度，此时转至步骤31进行矩形识别框的判定过程，在此不累述。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种GPS定位识别方法，其特征在于,包括以下步骤，

步骤10,GPS识别基准数据初始化；步骤10进一步包括步骤11-12，其中，

步骤11，遍历线路的每一路段结点{P₁(x₁,y₁),P₂(x₂,y₂)…P_i(x_i,y_i)}且以该结点P_i为圆心、预定的长度r为半径画圆，衍生出四个扩展点A1(x_i,y_i+r)、A2(x_i,y_i-r)、A3(x_i+r,y_i)、A4(x_i-r,y_i)；

步骤12，遍历每一线路的扩展点并找出最大与最小的经纬度坐标值，以该最大、最小的经纬度坐标值作为顶点坐标构成该线路的外接矩形；

步骤20，初步确定车辆当前GPS位置所在的线路；步骤20进一步包括步骤21-24，其中，

步骤21，收到GPS位置CurP(CurX,CurY)更新信息；

步骤22，读取一条线路的外接矩形的顶点坐标数据；

步骤23，当前GPS点位置CurP(CurX,CurY)在该线路外接矩形范围内，则进入步骤30，否则进入步骤24；

步骤24，当前线路是最后一条线路，则结束检测；否则转至步骤22；

步骤30，精确确定GPS位置所在线路中的某一路段。

2.根据权利要求1所述的GPS定位识别方法，其特征在于,所述步骤30进一步包括，

步骤31，逐次连接该当前线路的每一路段两个结点P_i、P_i+1形成路段P_iP_i+1；

步骤32，为路段P_iP_i+1形成其矩形识别框，该矩形识别框的第一对平行边分别经过结点P_i、P_i+1并与路段P_iP_i+1垂直且该结点P_i、P_i+1分别是第一对平行边的中点，该矩形识别框的第二对平行边与路段P_iP_i+1平行且分别连接第一对平行边的两侧相应端点；

步骤33，当前GPS点位置CurP(CurX,CurY)在该矩形识别框，则当前GPS点在该路段P_iP_i+1内并转至步骤22开始下一线路的检测，否则进入步骤34；

步骤34，当前路段P_iP_i+1是当前线路的最后一条路段，则转至步骤22开始下一线路的检测；否则以路段P_i+1P_i+2代替P_iP_i+1并转至步骤31。

3.根据权利要求2所述的所述的GPS定位识别方法，其特征在于,所述步骤30进一步包括且在步骤31之前的以下步骤，

步骤30-1，逐次以结点P_i为圆心、预定的长度r为半径形成该结点P_i圆形识别框；

步骤30-2，当前GPS点位置CurP(CurX,CurY)在该圆形识别框内，则转至步骤22开始下一线路的检测；否则进入步骤31。

4.根据权利要求2所述的GPS定位识别方法，其特征在于,所述步骤33中判断当前GPS点位置CurP(CurX,CurY)是否在矩形识别框，进一步包括以下步骤，

步骤33-1，将矩形识别框的全部有向边向单元圆作径向投影，计算单位圆上弧长的代数和，初始设弧长代数和为0；

步骤33-2，以当前GPS点位置CurP为坐标原点，将当前坐标系分成四个象限；

步骤33-3，按逆时针顺序依次访问矩形识别框的各顶点T，分析T_i与T_i+1的关系如以下四种情况：

(1)点T_i与点T_i+1在同一象限内，此时弧长代数和加0；

(2)点T_i+1在点T_i的下一象限内，此时弧长代数和加π/2；

(3)点T_i+1在点T_i的上一象限内，此时弧长代数和减π/2；

(4)点T_i与点T_i+1在相对象限内，首先计算叉积f=y[i+1]*CurX-x[i+1]*CurY,若f=0,则点CurP在矩形上；若f<0，弧长和减π；否则f>0,弧长和加π；

步骤33-4，若弧长代数和为零，则点CurP在矩形识别框外；若弧长代数和为2π，则点CurP在矩形识别框内；若弧长代数和为π,点CurP在矩形识别框上。

5.根据权利要求1或3所述的GPS定位识别方法，其特征在于,所述的预定的长度r为结点P_i所在路段P_iP_i+1在结点P_i处宽度W/2。

6.根据权利要求1所述的GPS定位识别方法，其特征在于,所述步骤10进一步包括且在步骤12之后的步骤，

步骤13，将每一线路的结点{P₁(x₁,y₁),P₂(x₂,y₂)…P_i(x_i,y_i)}与该线路的外接矩形数据一一对应保存于存储介质中。

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