CN104819722B - 一种行车跟随方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种行车跟随方法和系统，具体步骤如下：1)用户通过具有定位功能和无线通信功能的移动终端登入；2)判断用户类别，若用户为导向车，则将其位置信息转发给跟随车，同时接收跟随车的位置信息并显示相关信息；若用户为跟随车，则将其位置信息发送给导向车，同时接收导向车的位置信息处理得到导向车的行进路径并显示相关信息。本发明方法和系统利用手机自带的GPS模块实现行车跟随，相较于传统的肉眼跟随方式和普通GPS导航系统具有不易跟丢、不依赖地图数据库的依赖，安全性高的优点。

Description

一种行车跟随方法和系统

技术领域

本发明涉及计算机软件及网络领域，特别是一种以Android平台为依托，基于移动终端GPS模块实现的行车跟随方法和系统。

背景技术

在日常生活中，经常会出现需要某导向车“带路”的应用场景。通常情况下，司机们会采用肉眼来对车辆进行盯随，又或者直接使用现时流行的手机GPS导航软件来进行导航。为了便于阐述，称前边带路的车为“导向车”，称后面跟随该车的车为“跟随车”。在不借助其他辅助工具的传统肉眼跟随的情况下存在两个问题：

1.跟随车容易跟丢导向车。(前方交通灯为黄灯，导向车速度较快可能就过去了，而跟随车未能及时跟上，导致跟丢。)

2.跟随车司机需要集中注意力紧盯前车而忽略了周围交通环境，存在较大的安全隐患。

而借助传统手机GPS导航软件有以下两个问题：

1.过度依赖数据库，如果数据库更新不及时将造成“瞎指路”现象。(前方修路，但地图数据库并未及时更新，造成“瞎指路”现象。)

2.目的地过于偏远，导航软件的地图数据库可能没有录入所需目的地，导致无法定位导航。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种安全性高、不依赖数据库、不易跟丢的行车跟随方法和系统。

本发明采用如下技术方案：

一种行车跟随方法，其特征在于：具体步骤如下

1)用户通过具有定位功能和无线通信功能的移动终端登入；

2)判断用户类别，若用户为导向车，则将其位置信息转发给跟随车，同时接收跟随车的位置信息并显示相关信息；若用户为跟随车，则将其位置信息发送给导向车，同时接收导向车的位置信息处理得到导向车的行进路径并显示相关信息。

优选的，导向车预设间隔距离为S，导向车在固定的时间间隔t内计算通过的距离△S，并在△S≥S时发送自身位置信息。

优选的，导向车通过发送的自身位置信息判断是否处于转弯状态，若是，则发送转弯信号给跟随车；若否，则发送走直线信号给跟随车并停止发送自身位置信息，跟随车根据上次的导向车位置信息推算出导向车的行进路径并显示。

优选的，预设安全距离，当导向车和跟随车的直线距离超过该安全距离时，导向车和跟随车均报警。

优选的，预设报警阈值时间，当导向车或跟随车超过该报警阈值时间未接收到跟随车或导向车的位置信息时，导向车或跟随车报警。

优选的，导向车和跟随车通信过程中的数据包采用关键字来划分不同数据包，数据包中的每个数据段使用“，”作为分隔符进行分段。

优选的，所述导向车显示的相关信息包括跟随车位置、与跟随车距离及自身位置。

优选的，所述跟随车显示的相关信息包括导向车行进路径、与导向车的距离及自身位置。

一种行车跟随系统，其特征在于：包括如下模块

登入模块，用于供用户登入；

分类模块，用于根据用户的输入确定其为跟随车或导向车；

处理模块，用于根据用户类型处理位置信息；

发送接收模块，用于发送或接收位置信息和相关信息；

显示模块，用于显示位置信息和相关信息。

优选的，还包括有超距离报警模块和超时报警模块。

由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、不易跟丢：本发明因为利用移动终端记录导向车行进路径，则无论导向车是否离开跟随车司机的视线，跟随车司机只要跟着导向车的行进路径就不会跟丢。

2、安全性高：本发明由于导向车的路径将全部记录于跟随车的移动终端地图上，跟随车司机无需担心因为导向车离开视线而导致的跟丢情况发生，继而跟随车也无需紧盯或紧跟导向车，使得跟随车司机能更好地留意周围路况，降低因注意力分散或紧跟而导致交通意外发生的几率。

3、无需依赖数据库：本发明利用跟随车接收来自服务器的导向车GPS位置信息，并将其绘制成一条导向车行进的路径，同时跟随车将自身的GPS位置借由服务器转发给导向车。进而导向车可以实时监测自身与跟随车之间的距离更合理地把控行进速度，对比其传统的GPS导航软件具有很大的优势。

4、简单易用、成本低廉：本发明只需各用户登入后输入导向车的账户ID即可进行跟踪，方便快捷，用户只需要拥有如今已经十分普及的手机、平板等智能终端，即可实现跟随，可谓零成本。

附图说明

图1为本发明原理示意图；

图2为本发明的传输数据结构图；

图3为本发明方法的工作流程图；

图4为导向车行车路径模拟图。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。

参照图1至图4，一种行车跟随方法，利用手机或者诸如PDA、IPAD等移动设备中普遍存在的GPS模块及其移动网络通信功能，并通过服务器进行数据转发，实现多车辆间的跟随。可根据用户的角色(“导向车”或“跟随车”)，当软件获得位置信息后作出不同的响应。如果用户是导向车，则将自身位置信息通过算法分析减少所需上传数据量，再借由服务器转发给多个或单个跟随车。算法力求减少数据流量，以此节约手机通信费用以及能耗。同时，导向车接收来自跟随车的GPS位置信息，并将跟随车的当前位置以及当前距离显示在屏幕上，如果超出预设的安全距离将发出警报。而跟随车则接收来自服务器的导向车GPS位置信息，并将其绘制成一条导向车行进的路径，同时跟随车将自身的GPS位置借由服务器转发给导向车。进而导向车可以实时监测自身与跟随车之间的距离，更合理地把控行进速度，照顾后车。而跟随车则能在手机上查看导向车的行进路径，达到跟随的作用。此外，考虑到移动网络的不稳定性，本发明还有超时报警功能以及断线重连功能，尽可能地降低因为网络掉线造成的跟丢情况出现。

参照图3，本发明具体步骤如下：

1)用户通过具有定位功能和无线通信功能的移动终端先注册并登入。登入后用户进入等待界面，需要进行跟随的用户此时输入带路人的账户号码，如果带路人账户在线则需跟随用户跳入地图界面。而带路人在收到来自其他用户的跟随请求后直接跳入地图界面，无需输入其他人的账户号码。

2)判断用户类别，若用户为导向车，则将其位置信息转发给服务器，服务器再转发给跟随车，同时接收跟随车的位置信息并显示相关信息；若用户为跟随车，则将其位置信息发送给导向车，同时下载导向车的位置信息处理得到导向车的行进路径并显示相关信息。软件可通过调用百度地图API获取Android系统手机或平板电脑等设备中的GPS传感器当前的位置信息。

对应的，本发明还提出一种行车跟随系统，包括登入模块，用于供用户登入；分类模块，用于根据用户的输入确定其为跟随车或导向车；处理模块，用于根据用户类型处理位置信息；发送接收模块，用于发送或接收位置信息和相关信息；显示模块，用于显示位置信息和相关信息；还包括有超距离报警模块和超时报警模块等。

本发明还采用车俩跟随算法，利用该算法，使得车辆间设备所上传的数据量尽可能的小，节约手机通信费用以及能耗。导向车根据固定的时间间隔t，实时获得导向车辆速度(v₁v₂)，计算出加速度：a＝(v₁+v₂)/t，计算时间间隔内通过的距离：设定预设间隔距离S。为能确保在跟随车地图上显示的导向车路径点间距相等，导向车按照距离间隔上传自身位置信息，当ΔS≥S，导向车上传自身位置信息，如果ΔS＜S，则认为导向车行驶的距离未达到预定的间隔距离，将ΔS累加到下一次的ΔS中，直到当ΔS≥S时再上传导向车的位置信息，且导向车记录每次上传的位置信息ΔP替换进入位置存储队列P(P＝{P₁,P₂}),其中P₁为上次导向车上传的位置距离，P₂为本次上传位置信息，位置信息包含经纬度坐标{(x₁,y₁),(x₂,y₂)}。利用位置坐标，分别求出当前导向车的经度、纬度坐标的变化差ΔKX(ΔKX＝x₂-x₁)，ΔKY(ΔKY＝y₂-y₁)，将ΔKX存入队列KX(KX＝{KX₁,KX₂,KX₃})，KX₁出队，ΔKX进入入队尾成为KX₃，ΔKY存入队列KY中(同KX)。当集合KX及KY内的值都不为0时，求得导向车X坐标的变化百分比以及Y坐标的变化百分比当C_X≥10％且C_Y≥10％时，认为导向车正在转弯，否则认为导向车不在拐弯。当集合KX及KY内的值出现0时，参照表3的C_X特殊值参照表(C_Y同C_X，省略)。当连续5次的坐标变化率C_X,C_Y被判定为非拐弯状态，则认定导向车正在“走直线”。当导向车处于“走直线”状态时，导向车给跟随车发送“GoStraight”(走直线信号)，以及自身的经度、纬度坐标的变化差ΔKX,ΔKY，并且停止向跟随车发送自己的位置信息，以此节约手机的通讯费用以及能耗。而跟随车在接收到来自导向车的“GoStraight”(走直线信号)后，根据之前记录的导向车位置变化差ΔKX,ΔKY，以及上次以的位置信息(x,y)继续推算出导向车的前进路径，并在地图上绘制出其前进路径。而当导向车进入“转弯”状态时，导向车向跟随车发送信号“Turing”(转弯信号)，并且再次开始发送自身的位置信息。而跟随车在接收到来自导向车的“Turing”(转弯信号)后，停止继续推算导向车的位置信息，转而依据导向车发送来的位置信息继续绘制导向车前进路径。导向车将依据算法在“走直线”状态与“转弯”状态循环工作，以此减少在“走直线”状态下导向车上传冗余的位置信息，达到节约手机通讯费以及能耗的目的。模拟导向车位置信息路径信息，如图4所示。其坐标信息参照表2，算法举例说明如下：

KX_n＝x_n+1-x_n＝1 KY_n＝y_n+1-y_n

KX₁＝-4+5＝1 KY₁＝-8+10＝2

KX₂＝-3+4＝1 KY₂＝-6+8＝2

KX₃＝-2+3＝1 KY₃＝-4+6＝2

KX₄＝-1+2＝1 KY₄＝-2+4＝2

KX₅＝0+1＝1 KY₅＝0+2＝2

KX₆＝1-0＝1 KY₆＝2-0＝2

KX₇＝2.6-1＝1.6 KY₇＝3.2-2＝1.2

KX₈＝4.6-2.6＝2 KY₈＝3.2-3.2＝0

KX₉＝6.6-4.6＝2 KY₉＝3.2-3.2＝0

KX₁₀＝8.6-6.6＝2 KY₁₀＝3.2-3.2＝0

KX₁₁＝10.6-8.6＝2 KY₁₁＝3.2-3.2＝0

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
												KXn	1	1	1	1	1	1	1.6	2	2	2	2
KYn	2	2	2	2	2	2	1.2	0	0	0	0

n	1	2	3	4	5	6	7	8	9
										CXn(％)	0	0	0	0	60	35	25	0	0
CYn(％)	0	0	0	0	40	60	0	0	0

当n＝[1,4]时，C_Xn＝C_Yn＝0％，在点P₆(n＝4，n+2＝6)前，导向车走直线。当n＝[5,6]时，C_Xn≥10％，C_Yn≥10％，当车辆到达P₇(n＝5，n+2＝7),P₈(n＝6，n+2＝8)两点时，车辆发生转弯。当n＝[7,9]时，C_Yn＝0％，即导向车辆在点P₉开始走直线。

另外，考虑到本发明的通信是利用智能手机的移动网络进行，所以需要尽可能地减少数据流量产生的费用，因此我们并不限死每种数据包的长度，而是使用“关键字”的方式来划分不同的数据包。数据包中各个字段使用“,”来对数据进行划分。系统所传输的数据以UTF-8进行编码，数据以动态形式分配数据长度，力求将数据最小化。其中每个数据段以“,”作为分隔符，将数据进行分段，以便分析。其中前几个数据段为关键字，但也有可能不需要那么多关键字则直接将第二字段用于数据。其结构如图2所示。例1中，第一个关键字代表转发用户信息，无需第二个关键字，所以第二节直接为数据“用户名1”，而所需转发的对象个数不确定，可以动态的加减其数据长度，本例中一共出现了3个用户名字段需要发送，而根据实际的使用情况可能出现更多个或更少的字段，故数据包长度不定长。例2中，第一个数据段为“Login”表明该段数据为登入信息，第二个关键字为“True”表示登入成功，第三第四节为用户名及其昵称。当车辆间的直线距离超过预设的安全距离时，手机将播放提示音同时振动。用户第一次使用时可进入设置页面预先设置安全距离的范围并保存，以公里为单位，如果不设置，系统将自动调用预设值3公里。当车辆间距离太远时，该功能能够及时提醒司机，以免车距太远。本功能通过两辆车之间的经纬度信息，利用百度地图API中的DistanceUtil类库计算出两点之间的直线距离，并显示在手机屏幕的上边缘，方便用户实时查看当前距离。

当车辆间的直线距离超过预设的安全距离时，手机将播放提示音同时振动。用户第一次使用时可进入设置页面预先设置安全距离的范围并保存，以公里为单位，如果不设置，系统将自动调用预设值3公里。当车辆间距离太远时，该功能能够及时提醒司机，以免车距太远。本功能通过两辆车之间的经纬度信息，利用百度地图API中的DistanceUtil类库计算出两点之间的直线距离，并显示在手机屏幕的上边缘，方便用户实时查看当前距离

当车辆超过一段时间没有收到来自另一辆车辆的位置信息，系统认为其掉线，手机将播放提示音同时振动，提醒司机其他用户掉线了，防止因为手机移动网络不稳定而导致的跟丢情况出现。和超时报警相似，用户可以进入设置界面预先设置报警阀值时间，以分钟为单位，否者系统将调用默认值1分钟。系统在每次接受到来自其他车辆的位置信息时，记录下当前的系统时间，然后再通过上次进行位置信息通信的时间计算出两次通信间隔，如果间隔大于阀值将报警。

考虑到手机移动网络的不稳定，系统出现掉线的几率大，为了避免掉线对跟随造成影响，所以引入断线重连机制。手机客户端实时监控自己的网络情况，如果发现无网络状况(既无WIFI也无3/4G网络)，则认为自己断线。在断线后，手机客户端系统每间隔一秒就发送一次重新连接请求，请求与服务器建立新的连接，同时替换掉原有连接，保持用户在服务器的状态，直到成功将旧的连接替换成新的连接位置。

本发明方法和系统利用手机自带的GPS模块，提供一个基于Android手机平台的解决方案。导向车通过算法减少数据流量，发送自身的GPS位置信息至服务器，而跟随车下载该信息，并显示行进路径指示信息。该系统在应用于“带路”场景时，相较于传统的肉眼跟随方式和普通GPS导航系统拥有明显优势。首先不会跟丢；其次在有一名“轻车熟路”的老司机带路的情况下，比起传统手机导航对数据库的依赖，能够少走不少冤枉路；相较于传统的肉眼盯随方式与传统的GPS导航软件，集两家之所长，有着诸多优势。

表1 本发明与现有技术的对比表

	传统的肉眼盯随	GPS导航	本系统
				能够跟随导向车	√	×	√
不容易发身追尾意外	×	√	√

不分散跟随车驾驶员注意力	×	√	√
				不容易跟丢	×	√	√
不需要目的地在当前的地图数据库里	√	×	√
				不因道路交通维修，改建等导致导航错误	√	×	√

表2 导向车坐标信息参照表

n	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
													xn	-5	-4	-3	-2	-1	0	1	2.6	4.6	6.6	8.6	10.6
yn	-10	-8	-6	-4	-2	0	2	3.2	3.2	3.2	3.2	3.2

表3 C_X特殊值参照表

r,k为任意实数

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (9)

1.一种行车跟随方法，其特征在于：具体步骤如下

1)用户通过具有定位功能和无线通信功能的移动终端登入；

2)判断用户类别，若用户为导向车，则将其位置信息转发给跟随车，同时接收跟随车的位置信息并显示相关信息；若用户为跟随车，则将其位置信息发送给导向车，同时接收导向车的位置信息处理得到导向车的行进路径并显示相关信息；

导向车通过发送的自身位置信息判断是否处于转弯状态，若是，则发送转弯信号给跟随车；若否，则发送走直线信号给跟随车并停止发送自身位置信息，跟随车根据上次的导向车位置信息推算出导向车的行进路径并显示；

利用位置坐标，{(x₁,y₁),(x₂,y₂)}为经纬度坐标，分别求出当前导向车的经度、纬度坐标的变化差ΔKX＝x₂-x₁，ΔKY＝y₂-y₁，将ΔKX存入队列KX，KX＝{KX₁,KX₂,KX₃}，KX₁出队，ΔKX进入入队尾成为KX₃，ΔKY存入队列KY中同KX；当集合KX及KY内的值都不为0时，求得导向车X坐标的变化百分比以及Y坐标的变化百分比当C_X≥10％且C_Y≥10％时，认为导向车正在转弯，否则认为导向车不在拐弯；当集合KX及KY内的值出现0时；当连续5次的坐标变化率C_X,C_Y被判定为非拐弯状态，则认定导向车正在“走直线”。

2.如权利要求1所述的一种行车跟随方法，其特征在于：导向车预设间隔距离为S，导向车在固定的时间间隔t内计算通过的距离△S，并在△S≥S时发送自身位置信息。

3.如权利要求1所述的一种行车跟随方法，其特征在于：预设安全距离，当导向车和跟随车的直线距离超过该安全距离时，导向车和跟随车均报警。

4.如权利要求1所述的一种行车跟随方法，其特征在于：预设报警阈值时间，当导向车或跟随车超过该报警阈值时间未接收到跟随车或导向车的位置信息时，导向车或跟随车报警。

5.如权利要求1所述的一种行车跟随方法，其特征在于：导向车和跟随车通信过程中的数据包采用关键字来划分不同数据包，数据包中的每个数据段使用“，”作为分隔符进行分段。

6.如权利要求1所述的一种行车跟随方法，其特征在于：所述导向车显示的相关信息包括跟随车位置、与跟随车距离及自身位置。

7.如权利要求1所述的一种行车跟随方法，其特征在于：所述跟随车显示的相关信息包括导向车行进路径、与导向车的距离及自身位置。

8.一种行车跟随系统，其特征在于：包括如下模块

登入模块，用于供用户登入；

分类模块，用于根据用户的输入确定其为跟随车或导向车；

处理模块，用于根据用户类型处理位置信息；

发送接收模块，用于发送或接收位置信息和相关信息；

显示模块，用于显示位置信息和相关信息；

导向车通过发送的自身位置信息判断是否处于转弯状态，若是，则发送转弯信号给跟随车；若否，则发送走直线信号给跟随车并停止发送自身位置信息，跟随车根据上次的导向车位置信息推算出导向车的行进路径并显示；

利用位置坐标，{(x₁,y₁),(x₂,y₂)}为经纬度坐标，分别求出当前导向车的经度、纬度坐标的变化差ΔKX＝x₂-x₁，ΔKY＝y₂-y₁，将ΔKX存入队列KX，KX＝{KX₁,KX₂,KX₃}，KX₁出队，ΔKX进入入队尾成为KX₃，ΔKY存入队列KY中，同KX；当集合KX及KY内的值都不为0时，求得导向车X坐标的变化百分比以及Y坐标的变化百分比当C_X≥10％且C_Y≥10％时，认为导向车正在转弯，否则认为导向车不在拐弯；当集合KX及KY内的值出现0时；当连续5次的坐标变化率C_X,C_Y被判定为非拐弯状态，则认定导向车正在“走直线”。

9.如权利要求8所述的一种行车跟随系统，其特征在于：还包括有超距离报警模块和超时报警模块。