CN106017469B - 数据采集周期调节方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数据采集周期调节方法，包括：在检测到车辆转弯时，获取当前转弯位置对应的第一角速度，并根据第一角速度计算车辆在转弯初始位置绕Z轴旋转的第二角速度；根据预设的行驶轨迹绘制误差率计算车辆从转弯初始位置行驶至当前转弯位置的转弯弧度；根据第二角速度和转弯弧度计算车辆在行驶过程中的数据采集周期，并采用数据采集周期调节车辆的GPS位置信息采集周期。本发明还公开了一种数据采集周期调节装置。本发明不仅减小了终端网络流量的使用和减轻了服务器端的数据处理压力，而且使得采集该车辆在行驶过程中的GPS位置信息更加准确。

Description

数据采集周期调节方法及装置

技术领域

本发明涉及车联网技术领域，尤其涉及一种数据采集周期调节方法及装置。

背景技术

车辆在正常行驶过程中，会连接GPS卫星进行定位，以供与该车辆关联的服务器端获取该车辆的GPS位置信息。该车辆中数据采集终端获取与该车辆关联的服务器端下发的GPS位置信息采集时间间隔，根据该GPS位置信息采集时间间隔定时采集该车辆在行驶过程中的GPS位置信息，并将该采集到的GPS位置信息发送给与该车辆关联的服务器端，该服务器端将该采集到的GPS位置信息绘制成该车辆的行驶轨迹给用户参考。在服务器端下发的GPS 位置信息采集时间间隔较大时，若该车辆直线行驶或者在半径较大的弯道上行驶时，则服务器端根据该GPS位置信息绘制出的行驶轨迹比较平滑，与该车辆的实际行驶路线相差不大，但若该车辆在半径较小的弯道上行驶时，则采集的GPS位置信息数据可能会错过转弯地点，服务器端根据该GPS位置信息绘制出的行驶轨迹非常粗糙，与该车辆的实际行驶路线相差较大，导致用户参考的车辆行驶轨迹与车辆的实际行驶路线不一致。

目前，该服务器端通过向该数据采集终端下发较小的固定的GPS位置信息采集时间间隔来采集车辆在行驶过程中的GPS位置信息，使得该车辆在半径较小的弯道上行驶时，该服务器端根据该数据采集终端采集到的该GPS位置信息绘制出的行驶轨迹相对比较平滑，从而使得该行驶轨迹与该车辆的实际行驶路线一致。但是，减小固定的GPS位置信息采集时间间隔，导致该数据采集终端采集的数据量大大增加，不仅浪费网络流量，也加重了该服务器端的数据处理压力。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种数据采集周期调节方法及装置，旨在解决当前采集车辆GPS位置信息的方法浪费网络流量且服务器端的数据处理压力大的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供的一种数据采集周期调节方法，包括：

在检测到车辆转弯时，获取当前转弯位置对应的第一角速度，并根据所述第一角速度计算所述车辆在转弯初始位置绕Z轴旋转的第二角速度；

根据预设的行驶轨迹绘制误差率计算所述车辆从所述转弯初始位置行驶至所述当前转弯位置的转弯弧度；

根据所述第二角速度和所述转弯弧度计算所述车辆在行驶过程中的数据采集周期，并采用所述数据采集周期调节所述车辆的GPS位置信息采集周期。

优选地，所述数据采集周期调节方法还包括以下步骤：

在检测到所述车辆直行时，每间隔预设时间段获取当前直行位置；

将所述当前直行位置确定为距离当前预设时间段内的初始位置，直至检测到车辆转弯。

优选地，所述根据预设的行驶轨迹绘制误差率计算所述车辆从所述转弯初始位置行驶到所述当前转弯位置的转弯弧度的步骤包括：

根据所述预设的行驶轨迹绘制误差率计算所述车辆从所述转弯初始位置行驶到所述当前转弯位置形成的第一夹角；

根据所述第一夹角计算所述车辆从所述转弯初始位置行驶至所述当前转弯位置的转弯弧度。

优选地，所述根据所述第一角速度计算所述车辆在转弯初始位置绕Z轴旋转的第二角速度的步骤包括：

获取所述车辆在所述当前转弯位置的自身坐标系与世界坐标系形成的第二夹角；

根据所述第二夹角对所述第一角速度进行第一修正处理得到所述车辆在所述转弯初始位置对应的初始总角速度；

根据所述初始总角速度计算所述车辆在所述转弯初始位置绕所述Z轴旋转的所述第二角速度。

优选地，所述根据所述初始总角速度计算所述车辆在所述转弯初始位置绕所述Z轴旋转的所述第二角速度的步骤包括：

获取所述车辆在所述初始转弯位置的自身坐标系与所述世界坐标系形成的第三夹角；

根据所述第三夹角对所述初始总角速度进行第二修正处理的修正后的总角速度；

根据所述总角速度计算所述车辆绕所述Z轴旋转的所述第二角速度。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种数据采集周期调节装置，包括：

角速度计算模块，用于在检测到车辆转弯时，获取当前转弯位置对应的第一角速度，并根据所述第一角速度计算所述车辆在转弯初始位置绕Z轴旋转的第二角速度；

弧度计算模块，用于根据预设的行驶轨迹绘制误差率计算所述车辆从所述转弯初始位置行驶至所述当前转弯位置的转弯弧度；

采集周期计算模块，用于根据所述第二角速度和所述转弯弧度计算所述车辆在行驶过程中的数据采集周期，并采用所述数据采集周期调节所述车辆的GPS位置信息采集周期。

优选地，所述数据采集周期调节装置还包括：

位置获取模块，用于在检测到所述车辆直行时，每间隔预设时间段获取当前直行位置；

位置确定模块，用于将所述当前直行位置确定为距离当前预设时间段内的初始位置，直至检测到车辆转弯。

优选地，所述弧度计算模块包括：

夹角计算单元，用于根据所述预设的行驶轨迹绘制误差率计算所述车辆从所述转弯初始位置行驶到所述当前转弯位置形成的第一夹角；

弧度计算单元，用于根据所述第一夹角计算所述车辆从所述转弯初始位置行驶至所述当前转弯位置的转弯弧度。

优选地，所述角速度计算模块包括：

夹角获取单元，用于获取所述车辆在所述当前转弯位置的自身坐标系与世界坐标系形成的第二夹角；

角速度修正单元，用于根据所述第二夹角对所述第一角速度进行第一修正处理得到所述车辆在所述转弯初始位置对应的初始总角速度；

角速度计算单元，用于根据所述初始总角速度计算所述车辆在所述转弯初始位置绕所述Z轴旋转的所述第二角速度。

优选地，所述角速度计算单元还用于：

获取所述车辆在所述初始转弯位置的自身坐标系与所述世界坐标系形成的第三夹角；

根据所述第三夹角对所述初始总角速度进行第二修正处理的修正后的总角速度；

根据所述总角速度计算所述车辆绕所述Z轴旋转的所述第二角速度。

本发明通过在检测到车辆转弯时，获取当前转弯位置对应的第一角速度，并根据第一角速度计算车辆在转弯初始位置绕Z轴旋转的第二角速度，在根据预设的行驶轨迹绘制误差率计算车辆从转弯初始位置行驶至当前转弯位置的转弯弧度后，根据第二角速度和转弯弧度计算车辆在行驶过程中的数据采集周期，并采用数据采集周期调节车辆的GPS位置信息采集周期。由于本发明中的该车辆的GPS位置信息采集周期是根据该车辆在转弯初始位置绕Z轴旋转的第二角速度和该车辆从转弯初始位置行驶到当前转弯位置的转弯弧度计算得到的，因此该GPS位置信息采集周期是动态的，随该车辆在转弯初始位置绕Z轴旋转的第二角速度和该车辆从转弯初始位置行驶到当前转弯位置的转弯弧度的改变而改变，通过动态调整该车辆的GPS位置信息采集周期，不仅减小了终端网络流量的使用和减轻了服务器端的数据处理压力，而且使得采集该车辆在行驶过程中的GPS位置信息更加准确。

附图说明

图1为本发明数据采集周期调节方法的第一实施例的流程示意图；

图2为本发明数据采集周期调节方法的第二实施例的流程示意图；

图3为本发明图1所示第一实施例中步骤S20的细化步骤的流程示意图；

图4为本发明图1所示第一实施例中步骤S10的细化步骤的流程示意图；

图5本发明数据采集周期调节方法中步骤S13的细化步骤的流程示意图；

图6为本发明数据采集周期调节装置的第一实施例的功能模块示意图；

图7为本发明数据采集周期调节装置的第二实施例的功能模块示意图；

图8为本发明数据采集周期调节装置的第三实施例中弧度计算模块的细化功能模块示意图；

图9为本发明数据采集周期调节装置的第四实施例中角速度计算模块的细化功能模块示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

基于上述问题，本发明提供一种数据采集周期调节方法。

参照图1，图1为本发明数据采集周期调节方法的第一实施例的流程示意图。

在本实施例中，数据采集周期调节方法包括：

步骤S10，在检测到车辆转弯时，获取当前转弯位置对应的第一角速度，并根据第一角速度计算车辆在转弯初始位置绕Z轴旋转的第二角速度；

在本实施例中，与该车辆关联的数据采集终端检测到该车辆产生角速度时，确定该开始转弯运行，且该车辆是匀速转弯行驶。检测在当前转弯位置 S1该车辆的自身坐标系，并获取当前转弯位置S1该车辆的自身坐标系(B系) X轴、Y轴、Z轴的瞬时角速度矢量，分别记为ωx1、ωy1和ωz1。根据预设的向量公式ωx1+ωy1+ωz1＝ω1，计算出该车辆在当前转弯位置S1对应的第一角速度ω1，并获取该第一角速度ω1，根据该第一角速度ω1计算该车辆的转弯初始位置。在确定该车辆的转弯初始位置后，将在该转弯初始位置时该车辆的自身坐标系(B系)调整到世界坐标系，并根据该第一角速度ω1计算该车辆在转弯初始位置绕世界坐标系的Z轴旋转的第二角速度ω’z。其中，在三维坐标系中角速度是矢量，有方向有大小。

步骤S20，根据预设的行驶轨迹绘制误差率计算车辆从转弯初始位置行驶至当前转弯位置的转弯弧度；

接收与该车辆关联的服务器端下发的预设的行驶轨迹绘制误差率，并根据该预设的行驶轨迹绘制误差率计算该车辆从转弯初始位置行驶到当前转弯位置的转弯弧度。

步骤S30，根据第二角速度和转弯弧度计算车辆在行驶过程中的数据采集周期，并采用数据采集周期调节车辆的GPS位置信息采集周期。

获取该车辆在当前转弯位置的线速度，并根据预设的线速度计算公式：

V＝ω*r

其中，V为车辆在当前转弯位置的线速度，ω为该车辆在当前转弯位置 S1对应的第一角速度ω1，r为半径，从而计算出该车辆的当前转弯半径r。调用数据采集周期T的预设计算公式：

T＝弧度*半径/(角速度*半径)

其中，该弧度为车辆从转弯初始位置行驶到当前转弯位置S1的转弯弧度，该半径为车辆的当前转弯半径r，该角速度为该车辆在转弯初始位置绕世界坐标系的Z轴旋转的第二角速度ω’z，从而计算出车辆在行驶过程中的数据采集周期T，并将该计算出的数据采集周期T作为该车辆在行驶过程中的GPS位置信息采集周期，以供该车辆根据该GPS位置信息采集周期采集GPS位置信息。

本实施例通过在检测到车辆转弯时，获取当前转弯位置对应的第一角速度，并根据第一角速度计算车辆在转弯初始位置绕Z轴旋转的第二角速度，在根据预设的行驶轨迹绘制误差率计算车辆从转弯初始位置行驶至当前转弯位置的转弯弧度后，根据第二角速度和转弯弧度计算车辆在行驶过程中的数据采集周期，并采用数据采集周期调节车辆的GPS位置信息采集周期。由于本发明中的该车辆的GPS位置信息采集周期是根据该车辆在转弯初始位置绕 Z轴旋转的第二角速度和该车辆从转弯初始位置行驶到当前转弯位置的转弯弧度计算得到的，因此该GPS位置信息采集周期是动态的，随该车辆在转弯初始位置绕Z轴旋转的第二角速度和该车辆从转弯初始位置行驶到当前转弯位置的转弯弧度的改变而改变，通过动态调整该车辆的GPS位置信息采集周期，不仅减小了终端网络流量的使用和减轻了服务器端的数据处理压力，而且使得采集该车辆在行驶过程中的GPS位置信息更加准确。

进一步的，基于所述第一实施例，请参照图2，为本发明提出的数据采集周期调节方法的第二实施例的流程示意图，在该第二实施例中，该数据采集周期调节方法包括：

步骤S40，在检测到车辆直行时，每间隔预设时间段获取当前直行位置；

在本实施例中，在检测到该车辆在行驶过程中未产生角速度时，确定该车辆在直行。当检测到该车辆直行时，每间隔预设时间段就获取一次该车辆的当前直行位置。例如，在检测到该车辆直行时，每间隔3秒就获取一次该车辆的当前直行位置。其中，该当前直行位置包括经度、纬度和该车辆在当前直行位置的自身坐标系。

步骤S50，每次获取到当前直行位置时，采用获取的当前直行位置更新转弯初始位置。

在获取到该车辆的当前直行位置后，记录该当前直行位置，将每次获取到的当前直行位置作为下一个预设时间段的初始位置，在检测到该车辆转弯时，采用该预设时间段的初始位置更新转弯初始位置。

本实施例通过在检测到车辆直行时，每间隔预设时间段获取当前直行位置，每次获取到当前直行位置时，采用获取的当前直行位置更新转弯初始位置。由于车辆行驶的速度比较快，使得获取到的车辆位置对应的数据会存在一定的误差，因此每间隔预设时间段获取当前直行位置，将当前直行位置确定为距离当前预设时间段内的初始位置，减小了长时间车辆定位不准确造成的误差积累。

进一步的，请参阅图3，为本发明第一实施例中步骤S20的细化步骤的流程示意图，该步骤S20的细化步骤包括：

步骤S21，根据预设的行驶轨迹绘制误差率计算车辆从转弯初始位置行驶到当前转弯位置形成的第一夹角；

连接该从该转弯初始位置的点行驶到当前转弯位置S1的点形成一条直线，基于该转弯初始位置的点、当前转弯位置S1的点及连接这两点得到的直线做一个外接圆，将该转弯初始位置的点与该外接圆的圆心连接，并将该当前转弯位置的点与该外接圆的圆心连接，得到该车辆从该转弯初始位置行驶到当前转弯位置形成第一夹角2θ。在接收到与该车辆关联的服务器端下发的预设的行驶轨迹绘制误差率，且该车辆从该转弯初始位置行驶到当前转弯位置形成第一夹角2θ时，根据预设的行驶轨迹绘制误差率的计算公式：

△＝1-cosθ

其中，该△为预设的行驶轨迹绘制误差率，从而计算出该车辆从该转弯初始位置行驶到当前转弯位置形成第一夹角2θ。

步骤S22，根据第一夹角计算车辆从转弯初始位置行驶至当前转弯位置的转弯弧度。

在计算出该车辆从转弯初始位置行驶到当前转弯位置形成的第一夹角2θ后，根据预设的角度与弧度的计算公式：

弧度＝角度*(π/180)

其中，该角度为该车辆从该转弯初始位置行驶到当前转弯位置S1形成第一夹角2θ，从而计算出该弧度为该车辆从转弯初始位置行驶到当前转弯位置 S1的转弯弧度为2θ*(π/180)。

下面通过3个具体的实施例来说明上述方法是如何实现的。

1)当接收到与该车辆关联的服务器端下发的预设的行驶轨迹绘制误差率△为1‰时，根据预设的行驶轨迹绘制误差率的计算公式：

△＝1-cosθ

计算出该θ＝2.56°，从而计算出该车辆从该转弯初始位置行驶到当前转弯位置S1形成第一夹角2θ＝5.12°，取该5.12°的优化值为5°，根据预设的角度与弧度的计算公式

弧度＝角度*(π/180)

其中，该角度为2θ＝5°，从而计算出该车辆从转弯初始位置行驶到当前转弯位置S1的转弯弧度＝π/36。

2)当接收到与该车辆关联的服务器端下发的预设的行驶轨迹绘制误差率为3‰时，根据预设的行驶轨迹绘制误差率的计算公式：

△＝1-cosθ

计算出该θ＝4.44°，从而计算出该车辆从该转弯初始位置行驶到当前转弯位置S1形成第一夹角2θ＝8.88°，取该8.88°的优化值为9°，根据预设的角度与弧度的计算公式：

弧度＝角度*(π/180)

其中，该角度为2θ＝9°，从而计算出该车辆从转弯初始位置行驶到当前转弯位置S1的转弯弧度＝π/20。

3)当接收到与该车辆关联的服务器端下发的预设的行驶轨迹绘制误差率为5‰时，根据预设的行驶轨迹绘制误差率的计算公式：

△＝1-cosθ

计算出该θ＝5.73°，从而计算出该车辆从该转弯初始位置行驶到当前转弯位置S1形成第一夹角2θ＝11.46°，取该11.46°的优化值为12°，根据预设的角度与弧度的计算公式：

弧度＝角度*(π/180)

其中，该角度为2θ＝12°，从而计算出该车辆从转弯初始位置行驶到当前转弯位置S1的转弯弧度＝π/15。

本实施例通过根据预设的行驶轨迹绘制误差率计算车辆从转弯初始位置行驶到当前转弯位置形成的第一夹角，根据第一夹角计算车辆从转弯初始位置行驶到当前转弯位置的转弯弧度，使得该车辆的GPS位置信息采集周期的计算更加准确，并使得服务器端绘制该车辆的行驶轨迹更加接近该车辆的实际行驶路线。

进一步的，请参阅图4，为本发明第一实施例中步骤S10的细化步骤的流程示意图，该步骤S10的细化步骤包括：

步骤S11，获取车辆在当前转弯位置的自身坐标系与世界坐标系形成的第二夹角；

在本实施例中，在确定该车辆行驶到当前转弯位置S1时，检测在当前转弯位置S1该车辆的自身坐标系(B系)的X轴、Y轴与Z轴分别与世界坐标系(W系)的X轴、Y轴和Z轴形成的第二夹角，该第二夹角包括B系的X 轴与W系的X轴形成的夹角ψ₂(roll)、B系的Y轴与W系的Y轴形成的夹角θ₂(pitch)以及B系的Z轴与W系的Z轴形成的夹角并获取ψ₂(roll)、θ₂(pitch)、这三个夹角值。

可以理解的是，在任意行驶位置，车辆的自身坐标系(B系)与世界坐标系(W系)的X轴、Y轴和Z轴之间有夹角，被称为欧拉角。根据航空次序欧拉角Z-Y-X的旋转顺序，可以得到在当前行驶位置的车辆的自身坐标系 (B系)：一开始，初始B系和W系重合，然后在车辆的行驶过程中，该初始B系先绕z^W轴旋转一个角度然后绕y^W轴旋转一个角度θ(pitch)，最后绕x^W轴旋转一个角度ψ(roll)，得到当前行驶位置的该车辆的自身坐标系 (B系)。

步骤S12，根据第二夹角对第一角速度进行第一修正处理得到车辆在转弯初始位置对应的初始总角速度；

在获取到车辆在当前转弯位置的自身坐标系与世界坐标系形成的第二夹角ψ₂(roll)、θ₂(pitch)、后，根据预设变换矩阵计算公式：

其中，该(x^W,y^W,z^W)为世界坐标系下的一个矢量r^W表达式，该(x^B,y^B,z^B)为当前转弯位置S1该车辆的自身坐标系下的一个矢量r^B的表达式。可将矢量r^W与矢量r^B的关系可简写为：

r^B＝C_W ^Br^W

其中，该C_W ^B称为从W系到B系的变换矩阵，又叫做欧拉角形式的方向余弦矩阵，反过来有：

r^W＝C_B ^Wr^B

其中，C_B ^W＝(C_W ^B)^T，该r^W＝C_B ^Wr^B称为该车辆在当前转弯位置从B系到W 系的变换矩阵。从而根据第二夹角ψ₂(roll)、θ₂(pitch)、计算出从该B 系到W系的变换矩阵。

根据预设的初始总角速度计算公式：

ω₀＝ω₁*R^T

其中，该ω₁为该车辆当前转弯位置S1对应的第一角速度ω1，该R^T为该车辆在当前转弯位置S1从B系到W系的变换矩阵C_B ^Wr^B，从而将当前转弯位置S1该车辆在自身坐标系下第一角速度ω1通过坐标变换，转换到该车辆在转弯初始位置对应的初始总角速度ω0。

步骤S13，根据初始总角速度计算车辆在转弯初始位置绕Z轴旋转的第二角速度。

在计算出该车辆在转弯初始位置对应的初始总角速度ω0后，根据该初始总角速度ω0计算该车辆在转弯初始位置绕W系的Z轴旋转的第二角速度。

本实施例通过获取车辆在当前转弯位置的自身坐标系与世界坐标系形成的第二夹角，根据第二夹角对第一角速度进行第一修正处理得到车辆在转弯初始位置对应的初始总角速度，根据初始总角速度计算车辆在转弯初始位置绕Z轴旋转的第二角速度。通过根据该车辆在当前转弯位置计算转弯初始位置对应的初始总角度ω0，减小因长时间对车辆定位不准确造成的误差积累。

进一步的，请参阅图5，为本发明数据采集周期调节方法中步骤S13的细化步骤的流程示意图，该步骤S13的细化步骤包括：

步骤S131，获取车辆在初始转弯位置的自身坐标系与世界坐标系形成的第三夹角；

在本实施例中，当将该当前转弯位置S1该车辆的自身坐标系(B系)下第一角速度ω1通过坐标变换，转换到该车辆转弯初始位置对应的初始总角速度ω0后，检测在初始转弯位置该车辆的自身坐标系(B系)的X轴、Y轴与 Z轴分别与世界坐标系(W系)的X轴、Y轴和Z轴形成的第三夹角，该第三夹角包括B系的X轴与W系的X轴形成的夹角ψ₃(roll)、B系的Y轴与W 系的Y轴形成的夹角θ₃(pitch)以及B系的Z轴与W系的Z轴形成的夹角并获取ψ₃(roll)、θ₃(pitch)、这三个夹角值。

可以理解的是，在任意行驶位置，车辆的自身坐标系(B系)与世界坐标系(W系)的X轴、Y轴和Z轴之间有夹角，被称为欧拉角。根据航空次序欧拉角Z-Y-X的旋转顺序，可以得到在当前行驶位置的车辆的自身坐标系 (B系)：一开始，初始B系和W系重合，然后在车辆的行驶过程中，该初始B系先绕z^W轴旋转一个角度然后绕y^W轴旋转一个角度θ(pitch)，最后绕x^W轴旋转一个角度ψ(roll)，得到当前行驶位置的该车辆的自身坐标系 (B系)。

步骤S132，根据第三夹角对初始总角速度进行第二修正处理的修正后的总角速度；

在获取到在转弯初始位置S0该车辆的自身坐标系(B系)与世界坐标系形成的第三夹角ψ₃(roll)、θ₃(pitch)、后，根据预设变换矩阵计算公式：

其中，该(x^W,y^W,z^W)为世界坐标系(W系)下的一个矢量r^W表达式，该(x^B,y^B,z^B) 为初始转弯位置该车辆的自身坐标系(B系)下的一个矢量r^B的表达式。可将矢量r^W与矢量r^B的关系可简写为：

r^B＝C_W ^Br^W

其中，C_B ^W＝(C_W ^B)^T，该r^W＝C_B ^Wr^B称为该车辆在初始转弯位置从B系到W 系的变换矩阵。从而根据第三夹角ψ₃(roll)、θ₃(pitch)、计算出从该B 系到W系的变换矩阵。

根据预设的总角速度计算公式：

ω'＝ω₀*R^T

其中，该ω₀为车辆在转弯初始位置对应的初始总角速度ω0，该R^T为该车辆在当前转弯位置S1从B系到W系的变换矩阵C_B ^Wr^B，从而将转弯初始位置该车辆在自身坐标系(B系)下初始总角速度ω0通过坐标变换，转换到世界坐标系W系该车辆的总角速度ω’。

步骤S133，根据总角速度计算车辆绕Z轴旋转的第二角速度。

在计算出该车辆在初始转弯位置的总角速度ω’后，将该水平总角速度ω’在z^W轴上投影，得到ω’z，即该车辆绕世界坐标系的Z轴旋转的角速度矢量，也是该车辆在此时的水平转弯角速度。

本实施例通过获取车辆在初始转弯位置的自身坐标系与世界坐标系形成的第三夹角，根据第三夹角对初始总角速度进行第二修正处理的修正后的总角速度，根据总角速度计算车辆绕Z轴旋转的第二角速度。由于该根据第三夹角对初始总角速度进行水平修正处理，使得将该车辆的在初始位置的坐标系得到的初始总角速度转换到该世界坐标系上的总角速度，从而消除误差，并进一步对该总角速度进行Z轴上的校准，从而使得根据第二角速度和圆弧求出的该车辆的GPS位置信息采集周期更加精确。

本发明进一步提供一种数据采集周期调节装置。

参照图6，图6为本发明数据采集周期调节装置的第一实施例的功能模块示意图。

在本实施例中，所述数据采集周期调节装置包括：角速度计算模块10、弧度计算模块20及采集周期计算模块30。

所述角速度计算模块10，用于在检测到车辆转弯时，获取当前转弯位置对应的第一角速度，并根据第一角速度计算车辆在转弯初始位置绕Z轴旋转的第二角速度；

在本实施例中，与该车辆关联的数据采集终端包括数据采集周期调节装置和陀螺仪模块，例如，与汽车关联的golo终端包括该采集周期调节装置和陀螺仪模块。与该车辆关联的数据采集终端中的陀螺仪模块检测到该车辆产生角速度时，确定该开始转弯运行，且该车辆是匀速转弯行驶。调用该数据采集周期装置中的角速度计算模块10检测在当前转弯位置S1该车辆的自身坐标系(B系)，并获取当前转弯位置S1该车辆的自身坐标系(B系)X轴、Y轴、Z轴的瞬时角速度矢量，分别记为ωx1、ωy1和ωz1。该角速度计算模块10根据预设的向量公式ωx1+ωy1+ωz1＝ω1，计算出该车辆在当前转弯位置S1对应的第一角速度ω1，并获取该第一角速度ω1，根据该第一角速度ω1计算该车辆的转弯初始位置。该角速度计算模块10在确定该车辆的转弯初始位置后，将在该转弯初始位置时该车辆的自身坐标系(B系)调整到世界坐标系，并根据该第一角速度ω1计算该车辆在转弯初始位置绕世界坐标系的Z轴旋转的第二角速度ω’z。其中，在三维坐标系中角速度是矢量，有方向有大小。

所述弧度计算模块20，用于根据预设的行驶轨迹绘制误差率计算车辆从转弯初始位置行驶到当前转弯位置的转弯弧度；

弧度计算模块20接收与该车辆关联的服务器端下发的预设的行驶轨迹绘制误差率，并根据该预设的行驶轨迹绘制误差率计算该车辆从转弯初始位置行驶至当前转弯位置的转弯弧度。

所述采集周期计算模块30，用于根据第二角速度和转弯弧度计算车辆在行驶过程中的数据采集周期，并采用数据采集周期调节车辆的GPS位置信息采集周期。

与该车辆关联的数据采集终端获取该车辆在当前转弯位置的线速度，并根据预设的线速度计算公式：

V＝ω*r

其中，V为车辆在当前转弯位置的线速度，ω为该车辆在当前转弯位置 S1对应的第一角速度ω1，r为半径，从而计算出该车辆的当前转弯半径r。采集周期计算模块30调用数据采集周期T的预设计算公式：

T＝弧度*半径/(角速度*半径)

其中，该弧度为车辆从转弯初始位置行驶到当前转弯位置S1的转弯弧度，该半径为车辆的当前转弯半径r，该角速度为该车辆在转弯初始位置绕世界坐标系的Z轴旋转的第二角速度ω’z，从而采集周期计算模块30计算出车辆在行驶过程中的数据采集周期T，并将该计算出的数据采集周期T作为该车辆在行驶过程中的GPS位置信息采集周期，以供该车辆根据该GPS位置信息采集周期采集GPS位置信息。

本实施例通过在检测到车辆转弯时，角速度计算模块10获取当前转弯位置对应的第一角速度，并根据第一角速度计算车辆在转弯初始位置绕Z轴旋转的第二角速度，在弧度计算模块20根据预设的行驶轨迹绘制误差率计算车辆从转弯初始位置行驶到当前转弯位置的转弯弧度后，调用采集周期计算模块30根据第二角速度和转弯弧度计算车辆在行驶过程中的数据采集周期，并采用数据采集周期调节车辆的GPS位置信息采集周期。由于本发明中的该车辆的GPS位置信息采集周期是根据该车辆在转弯初始位置绕Z轴旋转的第二角速度和该车辆从转弯初始位置行驶到当前转弯位置的转弯弧度计算得到的，因此该GPS位置信息采集周期是动态的，随该车辆在转弯初始位置绕Z 轴旋转的第二角速度和该车辆从转弯初始位置行驶到当前转弯位置的转弯弧度的改变而改变，通过动态调整该车辆的GPS位置信息采集周期，不仅减小了终端网络流量的使用和减轻了服务器端的数据处理压力，而且使得采集该车辆在行驶过程中的GPS位置信息更加准确。

进一步的，基于上述第一实施例，提出本发明数据采集周期调节装置的第二实施例，在本实施例中，参照图7，所述位置获取模块40、位置确定模块50。

所述位置获取模块40，用于在检测到车辆直行时，每间隔预设时间段获取当前直行位置；

在本实施例中，在陀螺仪模块检测到该车辆在行驶过程中未产生角速度时，确定该车辆在直行。当检测到该车辆直行时，调用位置获取模块40每间隔预设时间段就获取一次该车辆的当前直行位置。例如，在检测到该车辆直行时，每间隔3秒就获取一次该车辆的当前直行位置。其中，该当前直行位置包括经度、纬度和该车辆在当前直行位置的自身坐标系。

所述位置确定模块50，用于每次获取到当前直行位置时，采用获取的当前直行位置更新转弯初始位置。

在位置获取模块40获取到该车辆的当前直行位置后，记录该当前直行位置，调用位置确定模块50将每次获取到的当前直行位置作为下一个预设时间段的初始位置，在检测到该车辆转弯时，采用该预设时间段的初始位置更新转弯初始位置。

本实施例通过在检测到车辆直行时，每间隔预设时间段获取当前直行位置，每次获取到当前直行位置时，采用获取的当前直行位置更新转弯初始位置。由于车辆行驶的速度比较快，使得获取到的车辆位置对应的数据会存在一定的误差，因此每间隔预设时间段获取当前直行位置，将当前直行位置确定为距离当前预设时间段内的初始位置，减小了长时间车辆定位不准确造成的误差积累。

进一步的，基于上述第一实施例，提出本发明数据采集周期调节装置的第三实施例，在本实施例中，参照图8，所述弧度计算模块20包括夹角计算单元21、弧度计算单元22。

所述夹角计算单元21，用于根据预设的行驶轨迹绘制误差率计算车辆从转弯初始位置行驶到当前转弯位置形成的第一夹角；

连接该从该转弯初始位置的点行驶到当前转弯位置S1的点形成一条直线，基于该转弯初始位置的点、当前转弯位置S1的点及连接这两点得到的直线做一个外接圆，将该转弯初始位置的点与该外接圆的圆心连接，并将该当前转弯位置的点与该外接圆的圆心连接，得到该车辆从该转弯初始位置行驶到当前转弯位置形成第一夹角2θ。夹角计算单元21在接收到与该车辆关联的服务器端下发的预设的行驶轨迹绘制误差率，且该车辆从该转弯初始位置行驶到当前转弯位置形成第一夹角2θ时，根据预设的行驶轨迹绘制误差率的计算公式：

△＝1-cosθ

其中，该△为预设的行驶轨迹绘制误差率，夹角计算单元21从而计算出该车辆从该转弯初始位置行驶到当前转弯位置形成第一夹角2θ。

所述弧度计算单元22，用于根据第一夹角计算车辆从转弯初始位置行驶至当前转弯位置的转弯弧度。

在夹角计算单元21计算出该车辆从转弯初始位置行驶到当前转弯位置形成的第一夹角2θ后，弧度计算单元22根据预设的角度与弧度的计算公式：

弧度＝角度*(π/180)

其中，该角度为该车辆从该转弯初始位置行驶到当前转弯位置S1形成第一夹角2θ，弧度计算单元22从而计算出该弧度为该车辆从转弯初始位置行驶到当前转弯位置S1的转弯弧度为2θ*(π/180)。

下面通过3个具体的实施例来说明上述方法是如何实现的。

1)当接收到与该车辆关联的服务器端下发的预设的行驶轨迹绘制误差率△为1‰时，根据预设的行驶轨迹绘制误差率的计算公式：

△＝1-cosθ

计算出该θ＝2.56°，从而计算出该车辆从该转弯初始位置行驶到当前转弯位置S1形成第一夹角2θ＝5.12°，取该5.12°的优化值为5°，根据预设的角度与弧度的计算公式

弧度＝角度*(π/180)

其中，该角度为2θ＝5°，从而计算出该车辆从转弯初始位置行驶到当前转弯位置S1的转弯弧度＝π/36。

2)当接收到与该车辆关联的服务器端下发的预设的行驶轨迹绘制误差率为3‰时，根据预设的行驶轨迹绘制误差率的计算公式：

△＝1-cosθ

计算出该θ＝4.44°，从而计算出该车辆从该转弯初始位置行驶到当前转弯位置S1形成第一夹角2θ＝8.88°，取该8.88°的优化值为9°，根据预设的角度与弧度的计算公式：

弧度＝角度*(π/180)

其中，该角度为2θ＝9°，从而计算出该车辆从转弯初始位置行驶到当前转弯位置S1的转弯弧度＝π/20。

3)当接收到与该车辆关联的服务器端下发的预设的行驶轨迹绘制误差率为5‰时，根据预设的行驶轨迹绘制误差率的计算公式：

△＝1-cosθ

计算出该θ＝5.73°，从而计算出该车辆从该转弯初始位置行驶到当前转弯位置S1形成第一夹角2θ＝11.46°，取该11.46°的优化值为12°，根据预设的角度与弧度的计算公式：

弧度＝角度*(π/180)

其中，该角度为2θ＝12°，从而计算出该车辆从转弯初始位置行驶到当前转弯位置S1的转弯弧度＝π/15。

本实施例通过根据预设的行驶轨迹绘制误差率计算车辆从转弯初始位置行驶到当前转弯位置形成的第一夹角，根据第一夹角计算车辆从转弯初始位置行驶到当前转弯位置的转弯弧度，使得该车辆的GPS位置信息采集周期的计算更加准确，并使得服务器端绘制该车辆的行驶轨迹更加接近该车辆的实际行驶路线。

进一步的，基于上述第一实施例，提出本发明数据采集周期调节装置的第四实施例，在本实施例中，参照图9，所述角速度计算模块10包括夹角获取单元11、角速度修正单元12、角速度计算单元13。

所述夹角获取单元11，用于获取车辆在当前转弯位置的自身坐标系与世界坐标系形成的第二夹角；

在本实施例中，在确定该车辆行驶到当前转弯位置S1时，夹角获取单元 11检测在当前转弯位置S1该车辆的自身坐标系(B系)的X轴、Y轴与Z 轴分别与世界坐标系(W系)的X轴、Y轴和Z轴形成的第二夹角，该第二夹角包括B系的X轴与W系的X轴形成的夹角ψ₂(roll)、B系的Y轴与W系的Y轴形成的夹角θ₂(pitch)以及B系的Z轴与W系的Z轴形成的夹角(yaw)，并获取ψ₂(roll)、θ₂(pitch)、这三个夹角值。

可以理解的是，在任意行驶位置，车辆的自身坐标系(B系)与世界坐标系(W系)的X轴、Y轴和Z轴之间有夹角，被称为欧拉角。根据航空次序欧拉角Z-Y-X的旋转顺序，可以得到在当前行驶位置的车辆的自身坐标系 (B系)：一开始，初始B系和W系重合，然后在车辆的行驶过程中，该初始B系先绕z^W轴旋转一个角度然后绕y^W轴旋转一个角度θ(pitch)，最后绕x^W轴旋转一个角度ψ(roll)，得到当前行驶位置的该车辆的自身坐标系 (B系)。

所述角速度修正单元12，用于根据第二夹角对第一角速度进行第一修正处理得到车辆在转弯初始位置对应的初始总角速度；

在夹角获取单元11获取到车辆在当前转弯位置的自身坐标系与世界坐标系形成的第二夹角ψ₂(roll)、θ₂(pitch)、后，角速度修正单元12根据预设变换矩阵计算公式：

其中，该(x^W,y^W,z^W)为世界坐标系下的一个矢量r^W表达式，该(x^B,y^B,z^B)为当前转弯位置S1该车辆的自身坐标系下的一个矢量r^B的表达式。可将矢量r^W与矢量r^B的关系可简写为：

r^B＝C_W ^Br^W

其中，该C_W ^B称为从W系到B系的变换矩阵，又叫做欧拉角形式的方向余弦矩阵，反过来有：

r^W＝C_B ^Wr^B

其中，C_B ^W＝(C_W ^B)^T，该r^W＝C_B ^Wr^B称为该车辆在当前转弯位置从B系到W 系的变换矩阵。从而根据第二夹角ψ₂(roll)、θ₂(pitch)、计算出从该B 系到W系的变换矩阵。

角速度修正单元12根据预设的初始总角速度计算公式：

ω₀＝ω₁*R^T

其中，该ω₁为该车辆当前转弯位置S1对应的第一角速度ω1，该R^T为该车辆在当前转弯位置S1从B系到W系的变换矩阵C_B ^Wr^B，从而将当前转弯位置S1该车辆在自身坐标系下第一角速度ω1通过坐标变换，转换到该车辆在转弯初始位置对应的初始总角速度ω0。

所述角速度计算单元13，用于根据初始总角速度计算车辆在转弯初始位置绕Z轴旋转的第二角速度。

在角速度修正单元12计算出该车辆在转弯初始位置对应的初始总角速度ω0后，角速度计算单元13根据该初始总角速度ω0计算该车辆在转弯初始位置绕W系的Z轴旋转的第二角速度。

所述角速度计算单元13，还用于获取车辆在初始转弯位置的自身坐标系与世界坐标系形成的第三夹角；

在本实施例中，当将该当前转弯位置S1该车辆的自身坐标系(B系)下第一角速度ω1通过坐标变换，转换到该车辆转弯初始位置对应的初始总角速度ω0后，检测在初始转弯位置该车辆的自身坐标系(B系)的X轴、Y轴与 Z轴分别与世界坐标系(W系)的X轴、Y轴和Z轴形成的第三夹角，该第三夹角包括B系的X轴与W系的X轴形成的夹角ψ₃(roll)、B系的Y轴与W 系的Y轴形成的夹角θ₃(pitch)以及B系的Z轴与W系的Z轴形成的夹角并获取ψ₃(roll)、θ₃(pitch)、这三个夹角值。

可以理解的是，在任意行驶位置，车辆的自身坐标系(B系)与世界坐标系(W系)的X轴、Y轴和Z轴之间有夹角，被称为欧拉角。根据航空次序欧拉角Z-Y-X的旋转顺序，可以得到在当前行驶位置的车辆的自身坐标系 (B系)：一开始，初始B系和W系重合，然后在车辆的行驶过程中，该初始B系先绕z^W轴旋转一个角度然后绕y^W轴旋转一个角度θ(pitch)，最后绕x^W轴旋转一个角度ψ(roll)，得到当前行驶位置的该车辆的自身坐标系 (B系)。

所述角速度计算单元13，还用于根据第三夹角对初始总角速度进行第二修正处理的修正后的总角速度；

在获取到在转弯初始位置该车辆的自身坐标系(B系)与世界坐标系形成的第三夹角ψ₃(roll)、θ₃(pitch)、后，根据预设变换矩阵计算公式：

其中，该(x^W,y^W,z^W)为世界坐标系(W系)下的一个矢量r^W表达式，该(x^B,y^B,z^B) 为初始转弯位置该车辆的自身坐标系(B系)下的一个矢量r^B的表达式。可将矢量r^W与矢量r^B的关系可简写为：

r^B＝C_W ^Br^W

其中，C_B ^W＝(C_W ^B)^T，该r^W＝C_B ^Wr^B称为该车辆在初始转弯位置从B系到W 系的变换矩阵。从而根据第三夹角ψ₃(roll)、θ₃(pitch)、计算出从该B 系到W系的变换矩阵。

根据预设的总角速度计算公式：

ω'＝ω₀*R^T

其中，该ω₀为车辆在转弯初始位置对应的初始总角速度ω0，该R^T为该车辆在当前转弯位置S1从B系到W系的变换矩阵C_B ^Wr^B，从而将转弯初始位置该车辆在自身坐标系(B系)下初始总角速度ω0通过坐标变换，转换到世界坐标系W系该车辆的总角速度ω’。

所述角速度计算单元13，还用于根据总角速度计算车辆绕Z轴旋转的第二角速度。

在计算出该车辆在初始转弯位置的总角速度ω’后，将该水平总角速度ω’在z^W轴上投影，得到ω’z，即该车辆绕世界坐标系的Z轴旋转的角速度矢量，也是该车辆在此时的水平转弯角速度。

本实施例通过获取车辆在当前转弯位置的自身坐标系与世界坐标系形成的第二夹角，根据第二夹角对第一角速度进行第一修正处理得到车辆在转弯初始位置对应的初始总角速度，根据初始总角速度计算车辆在转弯初始位置绕Z轴旋转的第二角速度。通过根据该车辆在当前转弯位置计算转弯初始位置对应的初始总角度ω0，减小因长时间对车辆定位不准确造成的误差积累。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种数据采集周期调节方法，其特征在于，所述数据采集周期调节方法包括以下步骤：

在检测到车辆转弯时，获取当前转弯位置对应的第一角速度，并根据所述第一角速度计算所述车辆在转弯初始位置绕Z轴旋转的第二角速度；

根据预设的行驶轨迹绘制误差率计算所述车辆从所述转弯初始位置行驶到所述当前转弯位置形成的第一夹角，根据所述第一夹角计算所述车辆从所述转弯初始位置行驶至所述当前转弯位置的转弯弧度，所述预设的行驶轨迹绘制误差率由与所述车辆关联的服务器端下发；

获取所述车辆在当前转弯位置的线速度，根据预设的线速度计算公式、所述线速度和所述第一角速度计算出所述车辆的当前转弯半径，再根据预设的数据采集周期计算公式、所述第二角速度、所述转弯弧度和所述当前转弯半径计算所述车辆在行驶过程中的数据采集周期，并采用所述数据采集周期调节所述车辆的GPS位置信息采集周期，所述预设的线速度计算公式为V＝ω*r，其中，V为所述车辆在当前转弯位置的线速度，ω为所述第一角速度，r为所述车辆的当前转弯半径，所述预设的数据采集周期计算公式为T＝弧度*半径/(角速度*半径)，T为所述数据采集周期，所述弧度为所述转弯弧度，所述半径为所述当前转弯半径，所述角速度为所述第二角速度。

2.如权利要求1所述的数据采集周期调节方法，其特征在于，所述数据采集周期调节方法还包括以下步骤：

在检测到所述车辆直行时，每间隔预设时间段获取当前直行位置；

每次获取到所述当前直行位置时，采用获取的所述当前直行位置更新所述转弯初始位置。

3.如权利要求1所述的数据采集周期调节方法，其特征在于，所述根据所述第一角速度计算所述车辆在转弯初始位置绕Z轴旋转的第二角速度的步骤包括：

获取所述车辆在所述当前转弯位置的自身坐标系与世界坐标系形成的第二夹角；

根据所述第二夹角对所述第一角速度进行第一修正处理得到所述车辆在所述转弯初始位置对应的初始总角速度；

根据所述初始总角速度计算所述车辆在所述转弯初始位置绕所述Z轴旋转的所述第二角速度。

4.如权利要求3所述的数据采集周期调节方法，其特征在于，所述根据所述初始总角速度计算所述车辆在所述转弯初始位置绕所述Z轴旋转的所述第二角速度的步骤包括：

获取所述车辆在所述初始转弯位置的自身坐标系与所述世界坐标系形成的第三夹角；

根据所述第三夹角对所述初始总角速度进行第二修正处理的修正后的总角速度；

根据所述总角速度计算所述车辆绕所述Z轴旋转的所述第二角速度。

5.一种数据采集周期调节装置，其特征在于，所述数据采集周期调节装置包括：

角速度计算模块，用于在检测到车辆转弯时，获取当前转弯位置对应的第一角速度，并根据所述第一角速度计算所述车辆在转弯初始位置绕Z轴旋转的第二角速度；

弧度计算模块，用于根据预设的行驶轨迹绘制误差率计算所述车辆从所述转弯初始位置行驶到所述当前转弯位置形成的第一夹角，根据所述第一夹角计算所述车辆从所述转弯初始位置行驶至所述当前转弯位置的转弯弧度，所述预设的行驶轨迹绘制误差率由与所述车辆关联的服务器端下发；

采集周期计算模块，获取所述车辆在当前转弯位置的线速度，根据预设的线速度计算公式、所述线速度和所述第一角速度计算出所述车辆的当前转弯半径，再根据预设的数据采集周期计算公式、所述第二角速度、所述转弯弧度和所述当前转弯半径计算所述车辆在行驶过程中的数据采集周期，并采用所述数据采集周期调节所述车辆的GPS位置信息采集周期，所述预设的线速度计算公式为V＝ω*r，其中，V为所述车辆在当前转弯位置的线速度，ω为所述第一角速度，r为所述车辆的当前转弯半径，所述预设的数据采集周期计算公式为T＝弧度*半径/(角速度*半径)，T为所述数据采集周期，所述弧度为所述转弯弧度，所述半径为所述当前转弯半径，所述角速度为所述第二角速度。

6.如权利要求5所述的数据采集周期调节装置，其特征在于，所述数据采集周期调节装置还包括：

位置获取模块，用于在检测到所述车辆直行时，每间隔预设时间段获取当前直行位置；

位置确定模块，用于每次获取到所述当前直行位置时，采用获取的所述当前直行位置更新所述转弯初始位置。

7.如权利要求5所述的数据采集周期调节装置，其特征在于，所述角速度计算模块包括：

夹角获取单元，用于获取所述车辆在所述当前转弯位置的自身坐标系与世界坐标系形成的第二夹角；

角速度修正单元，用于根据所述第二夹角对所述第一角速度进行第一修正处理得到所述车辆在所述转弯初始位置对应的初始总角速度；

角速度计算单元，用于根据所述初始总角速度计算所述车辆在所述转弯初始位置绕所述Z轴旋转的所述第二角速度。

8.如权利要求7所述的数据采集周期调节装置，其特征在于，所述角速度计算单元还用于：

获取所述车辆在所述初始转弯位置的自身坐标系与所述世界坐标系形成的第三夹角；

根据所述第三夹角对所述初始总角速度进行第二修正处理的修正后的总角速度；

根据所述总角速度计算所述车辆绕所述Z轴旋转的所述第二角速度。