CN104581631A - 一种基于gps和lbs定位能力的高精度指挥调度系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于GPS和LBS定位能力的高精度指挥调度系统，包括服务端、通信端和多个客户端。本发明利用GPS和LBS定位能力结合的技术实现了定位区域全终端、全区域覆盖，并大大降低了设备耗电；同时采用高精度算法，从算法层面提高经纬度数据的精度，在多组数据无法确定哪一组最精确的情况下，利用统计学原理，计算出尽可能精确的位置。此外本发明采用“最短步行距离+就近原则”的调度方案，提高调度效率和执行效率，真正的做到对现场事件能够尽快响应，尽快解决。

Description

一种基于GPS和LBS定位能力的高精度指挥调度系统

技术领域

本发明属于物流调度技术领域，具体涉及一种基于GPS和LBS定位能力的高精度指挥调度系统。

背景技术

目前，由于缺乏必要的技术手段，物流企业普遍存在以下问题：车辆调度难，由于不能确知运营车辆准确的位置及其载货情况，致使物流企业不能为运营车辆组织货源和灵活配货，无法对运行车辆进行高效的调度管理。货物在运输过程中，货主不能及时了解货物的在途情况，缺乏和物流企业有效的协调配合，同时也不利于货主和物流公司的相互信任。车辆空载率过高由于货主和物流企业之间信息交流不畅，致使货主找不到价格合理的车源，物流企业找不到充足的货源；物流可以说是业务遍及全国各地的行业，由于其送递货物的特殊性，因此，怎样合理的调度货车以成为物流公司提高经济效益的关键。该调度需要参考的信息包括货车的运行状态、位置以及任务的自动下发和记录。只有正确掌握每辆货车的运输状态，才能在第一时间安排货单的流向，缩短调度时间、解决不必要的货运冲突。

目前指挥调度服务在调用GPS或LBS(Location Based Services，基于位置服务)定位能力时，会即时获取一次位置。由于定位技术本身局限，GPS定位存在30米范围内误差，而LBS定位存在300米范围内误差，利用现有技术，不可避免的会受到客观环境影响，产生定位获得的位置与实际位置存在较大偏差的情况。无论单纯使用精度较高的GPS定位或者适用范围更广的LBS定位能力，都存在无法全区域覆盖的情况：在无法获得卫星信号的非室外区域，GPS会存在定位超时；而在基站密度较低的野外，LBS同样可能定位超时，或者偏差巨大。仅仅将两种定位能力按照优先级结合起来使用，虽然能很大程度上解决全区域覆盖的问题，但并不能解决定位精度上的问题。

另一方面，目前的指挥调度大多是针对一个位置进行人员指派，需要人为的选择位置附近的人员，再指派任务。而肉眼能够分辨的最近距离，实际是两点距离的直线，与地图意义上的“最短路径”是存在差异的，在实际调度过程中，可能存在调度的人员需绕路去处理地图上“很近”的位置的事件，违背了“就近调度”的本意，而如果调度的两个位置距离不远，则存在调度的人员存在重叠的情况，仅靠人为调度，可能效率低下，造成人员明明去另一个地点更近，结果去了较远的地点的情况。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明提供了一种基于GPS和LBS定位能力的高精度指挥调度系统，使得管理人员能够远程通过地理信息系统，更高效的实现人员调度和任务分派功能。

一种基于GPS和LBS定位能力的高精度指挥调度系统，包括：服务端、通信端和多个客户端；其中：

所述的服务端用于设定事件位置，通过地图标识获得事件的地理位置信息，并获取所有调度人员对应客户端的APP登录状态，进而触发通信端的定位能力；

所述的通信端利用客户端的APP登录状态调用GPS或LBS获取对应调度人员的经纬度信息并返回给服务端；

所述的服务端根据通信端提供的调度人员的经纬度信息，通过高精度算法以确定调度人员的地理位置信息并将其标注在地图上；进而服务端针对事件位置通过调度规则从所有调度人员中选择若干个作为被指派人员并向其发送调度指令；

所述的被指派人员通过客户端接收所述的调度指令。

所述的通信端包括GPS模块和LBS模块。

所述的服务端触发通信端定位能力的规则如下：

若客户端为登录状态，则服务端触发通信端调用GPS定位能力以获取对应调度人员的经纬度信息；若GPS定位超时，则通信端返回失败信息给服务端；服务端继续触发通信端调用LBS定位能力以获取对应调度人员的经纬度信息；若LBS定位超时，则通信端返回失败信息给服务端；

若客户端为非登录状态，则服务端触发通信端调用LBS定位能力以获取对应调度人员的经纬度信息；若LBS定位超时，则通信端返回失败信息给服务端。

所述的服务端通过高精度算法确定调度人员地理位置信息的具体方法为：服务端在一定时段内从通信端得到调度人员的多组经纬度信息，并通过计算其重心以确定调度人员的地理位置信息P(x,y)，并将调度人员的位置P标注在地图上。

所述的地理位置信息P(x,y)的计算公式如下：

$P(x,y)=P(\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{x}_i}{n},\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{y}_i}{n})$

其中：x和y分别为位置P的经度和纬度，x_i和y_i分别为通信端提供的第i组经纬度信息中的经度和纬度，n为一定时段内通信端提供经纬度信息的组数。

所述的服务端针对事件位置通过调度规则从所有调度人员中选择若干个作为被指派人员的具体方法如下：

首先，指定前往事件位置的人员个数为N，N为大于0的自然数；

然后，根据调度人员的地理位置信息通过第三方导航应用计算出每个调度人员至事件位置的最短步行距离；

最后，选取最短步行距离最小的N个调度人员作为事件的被指派人员。

当服务端需针对多个事件指派人员前往时，若调度人员P既属于事件A₁的被指派人员也属于事件A₂的被指派人员，且事件A₁的被指派人员个数为N₁，事件A₂的被指派人员个数为N₂，则按照以下规则进行判断：

若则服务端指定调度人员P为事件A₂的被指派人员，并递补调度人员为事件A₁的被指派人员；

若则服务端指定调度人员P为事件A₁的被指派人员，并递补调度人员为事件A₂的被指派人员；其中：为所有调度人员中至事件A₁位置最短步行距离排第N₁+1个的调度人员，为所有调度人员中至事件A₂位置最短步行距离排第N₂+1个的调度人员，和S(A₁,P)分别为调度人员和调度人员P至事件A₁位置的最短步行距离，和S(A₂,P)分别为调度人员和调度人员P至事件A₂位置的最短步行距离。

本发明系统在实现人员指挥调度方面具备以下优点：

(1)本发明利用GPS和LBS定位能力结合的技术实现了定位区域全终端、全区域覆盖，并大大降低了设备耗电。

(2)本发明采用高精度算法，从算法层面提高经纬度数据的精度，在多组数据无法确定哪一组最精确的情况下，利用统计学原理，计算出尽可能精确的位置。

(3)本发明采用“最短步行距离+就近原则”的调度方案，提高调度效率和执行效率，真正的做到对现场事件能够尽快响应，尽快解决。

附图说明

图1为本发明系统指挥调度的具体流程示意图。

图2为本发明系统触发通信端定位能力的规则示意图。

图3为本发明高精度算法基于重心的经纬度数据分析示意图。

图4为本发明就近调度原则的分析示意图。

具体实施方式

为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。

本发明系统分为服务端、通信端、位置基地和客户端四部分，其中服务端用来发起指挥调度指令，通信端和位置基地用来获取终端位置，客户端用来接收指挥调度信息。指挥调度具体流程如图1所示：

服务端设定待处理事件位置，通过地图标识，获得经纬度参数；

服务端选择待调度人员，获取APP登录状态；

根据登录状态，触发通信端或位置基地定位能力；

通信端调用GPS能力或位置基地调用LBS能力获取客户端经纬度信息；

通信端返回经纬度信息给服务端，服务端通过高精度算法将人员标注在地图上；

服务端通过调度规则(人为指定或就近原则)实现针对事件位置的人员调度，并将事件信息分派到客户端；

客户端接收事件信息。

其中，根据登录状态触发定位能力的规则如图2所示：

若客户端登录状态，则触发通信端调用GPS定位能力，获取客户端经纬度信息；

若GPS定位超时，则返回失败信息给服务端；

服务端继续触发位置基地调用LBS定位能力，获取客户端经纬度信息；

若LBS定位超时，则返回失败信息给服务端；

否则，返回经纬度信息给服务端；

若客户端非登录状态，则触发位置基地调用LBS定位能力，获取客户端经纬度信息；

若LBS定位超时，则返回失败信息给服务端；

否则，返回经纬度信息给服务端。

为了提高在地图上标识的人员位置的精度，本实施方式利用高精度算法对得到的经纬度进行一次处理后，再显示在地图上，具体规则如下：

在获取各人员经纬度信息时，默认设置60秒响应时间。在实际定位中，GPS定位能力获取一次经纬度信息的响应时间在5-20秒，LBS定位能力获取一次经纬度信息的响应时间在3-6秒。正常情况下，GPS定位能力响应时间在10秒左右，LBS定位能力响应时间在5秒左右，那么在60秒响应时间内，一般可以进行6-12次定位。对得到的一组经纬度数据(x_i,y_i)，通过计算其重心获得最终的经纬度数据(x,y)，并将该位置标注在地图上。

本实施方式高精度算法基于以下两个假设，如图3所示：

假设一：对于特定的点P(x,y)，我们认为定位结果均落在定位能力本身误差范围内(GPS定位能力误差范围30米内，LBS定位能力误差范围300米内)，即落在以P为圆心，以误差范围为半径R的圆内。

假设二：对于特定的点P(x,y)，我们认为所有的定位结果在半径为R的圆内随机分布，不受到其他因素影响，不考虑所有定位结果都偏向一个方向的极端情况。

基于以上假设，我们认为对已知的一组定位结果P_i(x_i,y_i)，i＝1、2……n，它应该是落在真实位置P(x,y)为圆心，半径为R(误差)的范围内的，根据统计学模型，真实位置点P(x,y)是这组点的重心。

根据重心定义，满足以下公式：

$\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\stackrel{\→}{P_{1}P}=\stackrel{\→}{0}$

代入坐标后，满足以下公式：

$\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(x-x_i,y-y_i)=\left(\mathrm{0,0}\right)$

化简后得到：

$n(x,y)=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(x_i,y_i)$

所以，真实位置P的坐标为 $P(x,y)=P(\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{x}_i}{n},\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{y}_i}{n})$

根据图1、图2所示指挥调度流程和定位规则，将60秒响应时间内获得的所有位置数据P_i(x_i,y_i)代入到公式内，计算得到真实位置P的经纬度坐标，并标注在地图上。

对标注完成的人员，除了显示必要的人员信息外，还显示到本次调度各事件点的步行距离，通过调用地图本身接口获得两点之间最短的步行距离。调度规则除了人为指定外，还可以按就近原则自动调度，具体规则如下：

计算每一个待调度人员到一系列事件点A_i的最短步行距离；

给每一个事件点A_i分配调度人数；

对每一个事件点A_i，i＝1、2……n，依次按最短步行距离，由小到大分配人员；

若遇到人员重复，则根据加权距离最短的原则进行分配。

本实施方式的就近调度原则首先阐述以下两个概念，如图4所示；

最短距离：地图上两点之间最短距离是直线，如D1、D2所示；

最短步行距离：地图上两点之间最短步行距离需要考虑到路径上的障碍，是到达目的地实际走过的距离，如S1、S2所示。

以往通过人为指派进行调度，会很容易的认为D1<D2，应该按照就近原则指派P去事件点A处理，但通过最短步行距离我们可以看到，在实际操作中，S2要远远小于S1，而指派Q去事件点A在实际操作中应该能更快解决问题。我们的就近调度原则，以最短步行距离作为远近的参考。

指挥调度的方式有人为指派和自动指派两种，人为指派是指对于事件A，除了遵循就近原则外，可能还会考虑指派特定的人去处理，因此不在这里阐述。这里着重阐述根据就近原则进行的自动指派。

假设以下场景：

同时需要向事件组A_i(x_i,y_i)，i＝1、2……n指派人员，其中对每个事件组需要指派的人员数m_i，i＝1、2……n，这里需满足待指派的人员总数。对于每一个事件A_i，待指派人员根据最短步行距离由小到大存在一个序列G_i，A₁、A₂……A_n依次从G₁、G₂……G_n中由小到大选出m₁、m₂……m_n个人完成指派。

存在以下情况：

在指派过程中，遇到A_j、A_j+1从G_j、G_j+1中按上述规则选出人员时，有人员P_k同时存在于G_j、G_j+1的前m_j、m_j+1个人中。

则需要按照以下规则判断：

若则P_k指派给A_j+1，递补指派给A_j；

若则P_k指派给A_j，递补指派给A_j；

若则P_k指派给A_j或A_j均可。

以上规则的含义是对于重复人员P_k，需要比较分别指派给两个事件对整体步行距离的影响，选择递补人员增加的步行距离较小的一组递补，而将P_k分配给递补影响较大的一组。

根据以上就近原则迭代，直到完成所有人员的自动指派。

Claims (8)

1.一种基于GPS和LBS定位能力的高精度指挥调度系统，包括：服务端、通信端和多个客户端；其特征在于：

所述的服务端用于设定事件位置，通过地图标识获得事件的地理位置信息，并获取所有调度人员对应客户端的APP登录状态，进而触发通信端的定位能力；

所述的通信端利用客户端的APP登录状态调用GPS或LBS获取对应调度人员的经纬度信息并返回给服务端；

所述的服务端根据通信端提供的调度人员的经纬度信息，通过高精度算法以确定调度人员的地理位置信息并将其标注在地图上；进而服务端针对事件位置通过调度规则从所有调度人员中选择若干个作为被指派人员并向其发送调度指令；

所述的被指派人员通过客户端接收所述的调度指令。

2.根据权利要求1所述的高精度指挥调度系统，其特征在于：所述的通信端包括GPS模块和LBS模块。

3.根据权利要求1所述的高精度指挥调度系统，其特征在于：所述的服务端触发通信端定位能力的规则如下：

若客户端为登录状态，则服务端触发通信端调用GPS定位能力以获取对应调度人员的经纬度信息；若GPS定位超时，则通信端返回失败信息给服务端；服务端继续触发通信端调用LBS定位能力以获取对应调度人员的经纬度信息；若LBS定位超时，则通信端返回失败信息给服务端；

若客户端为非登录状态，则服务端触发通信端调用LBS定位能力以获取对应调度人员的经纬度信息；若LBS定位超时，则通信端返回失败信息给服务端。

4.根据权利要求1所述的高精度指挥调度系统，其特征在于：所述的服务端通过高精度算法确定调度人员地理位置信息的具体方法为：服务端在一定时段内从通信端得到调度人员的多组经纬度信息，并通过计算其重心以确定调度人员的地理位置信息P(x,y)，并将调度人员的位置P标注在地图上。

5.根据权利要求4所述的高精度指挥调度系统，其特征在于：所述的地理位置信息P(x,y)的计算公式如下：

$P(x,y)=P(\frac{{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^n{x}_i}{n},\frac{{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^n{y}_i}{n})$

其中：x和y分别为位置P的经度和纬度，x_i和y_i分别为通信端提供的第i组经纬度信息中的经度和纬度，n为一定时段内通信端提供经纬度信息的组数。

6.根据权利要求1所述的高精度指挥调度系统，其特征在于：所述的服务端针对事件位置通过调度规则从所有调度人员中选择若干个作为被指派人员的具体方法如下：

首先，指定前往事件位置的人员个数为N，N为大于0的自然数；

然后，根据调度人员的地理位置信息通过第三方导航应用计算出每个调度人员至事件位置的最短步行距离；

最后，选取最短步行距离最小的N个调度人员作为事件的被指派人员。

7.根据权利要求6所述的高精度指挥调度系统，其特征在于：当服务端需针对多个事件指派人员前往时，若调度人员P既属于事件A₁的被指派人员也属于事件A₂的被指派人员，且事件A₁的被指派人员个数为N₁，事件A₂的被指派人员个数为N₂，则按照以下规则进行判断：

若 $S(A_1,P_{N_1+1})-S(A_1,P)<S(A_2,P_{N_2+1})-S(A_2,P),$ 则服务端指定调度人员P为事件A₂的被指派人员，并递补调度人员为事件A₁的被指派人员；

若 $S(A_1,P_{N_1+1})-S(A_1,P)\&GreaterEqual;S(A_2,P_{N_2+1})-S(A_2,P),$ 则服务端指定调度人员P为事件A₁的被指派人员，并递补调度人员为事件A₂的被指派人员；

其中：为所有调度人员中至事件A₁位置最短步行距离排第N₁+1个的调度人员，为所有调度人员中至事件A₂位置最短步行距离排第N₂+1个的调度人员，和分别为调度人员和调度人员P至事件A₁位置的最短步行距离，和分别为调度人员和调度人员P至事件A₂位置的最短步行距离。

8.根据权利要求1所述的高精度指挥调度系统，其特征在于：利用GPS和LBS定位能力结合的技术实现了定位区域全终端、全区域覆盖；同时采用高精度算法，从算法层面提高经纬度数据的精度，在多组数据无法确定哪一组最精确的情况下，利用统计学原理，计算出尽可能精确的位置。