CN106097754B - 一种基于无线通信及卫星型号的移动执法位置获取和校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线通信及卫星型号的移动执法位置获取和校正方法，步骤包括：首先通过前期采样和最小二乘法获得拟合直线函数，再计算移动执法车辆行驶到当前位置时距离高速公路起点位置的实际公里数，针对车辆通过道路的弯道路段时会出现的定位失真情况以及同步卫星的信号偏差情况，利用执法车辆通过弯道路段实时路程“无限分割”的方法，并在每个极小路段中采用“以直代曲”连续求和的方法来相对精确的求出车辆的行走路程。相比与现有技术，该方法能够准确地计算出执法车辆距离高速公路起点的实际公里数，从而将经纬度信息转变为实际且直观的“某高速××公里”道路信息，方便了警务执法工作者定位目标。

Description

一种基于无线通信及卫星型号的移动执法位置获取和校正 方法

技术领域

本发明属于智能交通监控的技术领域，尤其涉及的是一种基于无线通信及卫星型号的移动执法位置获取和校正方法。

背景技术

目前，市场上推出的移动执法车辆大多没有执法位置获取功能，指挥中心也就无法知晓执法车辆去哪里，经过了哪些位置等信息，进而无法高效率的对执法车辆进行调度使用，无法充分发挥执法车辆的资源利用。

一些移动执法车辆虽然带有获取车辆行驶位置的功能，但因其获取的位置数据是由卫星传送过来的经纬度数据，而经纬度数据是一种空间位置的数据，对路面上执法工作人员来讲，直接使用经纬度信息来进行目标定位很不方便，进而会影响执法效率。

当前高速公路执法车辆上面还没有可以直接显示“××高速××公里数”的位置信息，车辆管理员在不了解车辆目前的状况和所处的地理位置，很难通过调度中心将出行要求、任务及时地发送给驾驶人员，以实现实时调度，这样无疑降低了单车的使用的效率，增加了相关的办公费用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种基于无线通信及卫星型号的移动执法位置获取和校正方法，以提供一种能够直接显示执法车辆当前所处地理位置的定位方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种无线通信及卫星型号的移动执法位置获取和校正方法，包括以下步骤：

步骤S1：前期采样：

利用移动执法车辆通过匀速行驶来采集整条路段的多个位置，分别记录移动执法车辆到这些位置时实际行驶路程P(公里)和同步卫星发送给后台的当前位置的经纬度坐标S：

步骤S2：利用最小二乘法进行线性拟合，建立实际行驶路程P与经纬度坐标S的对应关系P＝a₀+b₀*S，其中，a₀、b₀满足：

其中，S_i包含经度和纬度两种数据，在计算时，根据P＝a₀+b₀*S分别求出经度对应的实际行驶路程P_J和纬度对应的实际行驶路程P_W,由于对两者分别进行的是线性运算，所以最后将P_J和P_W进行线性叠加即可；

步骤S3：计算移动执法车辆行驶到当前位置时距离高速公路起点位置的实际公里数P'，具体为：

(1)当移动执法车辆在直线路面行驶时，后台实时获取同步卫星发送的经纬度坐标，然后利用拟合直线函数P＝a₀+b₀*S获得移动执法车辆在当前位置和高速公路起点位置所行驶的路程P_m和P₀，获得当前位置距离高速公路起点的实际公里数P'＝P_m+P₀；

(2)当移动执法车辆通过路段的弯道时，此时卫星发送过来的数据可能没有在直线路面上行驶的数据可靠，则利用复化辛普森求积分法，对极短的距离内采用“以直代曲”，通过不断的对小区间内的积分值连续求和来近似处理移动执法车辆通过弯道的路程路况，获得移动执法车辆以实时V(t)的速度通过弯道的实际行驶的路面公里数P_s；最后，结合移动执法车辆在进入弯道处位置距离高速公路起点的实际公里数P_w，算得当前通过弯道时移动执法车辆距离高速路口起点的实际公里数P'＝P_s+P_w，P_w利用步骤(1)所述的方法计算获得；

(3)因天气、网络或其他信号等原因导致卫星无法正常工作或发送的经纬度数据有重大偏差时，先利用步骤(2)的方法，在[a,b]时间段内进行积分，再在多段时间区间内进行求和，获得移动执法车辆行驶到当前位置时距离高速公路起点位置的实际公里数P'，将P'-P₀，获得移动执法车辆行驶到当前位置时所行驶的路程P_m，然后根据上述拟合直线函数P＝a₀+b₀*S，反向求解获得正确的移动执法车辆的经纬度坐标S_m；最后，用正确的经纬度坐标替换卫星中有偏差的经纬度信息，直至卫星正常工作后，再利用步骤(1)的方法进行实际公里数的计算。

进一步地，所述步骤(2)中，复化辛普森求积分法为：将移动执法车辆通过路段的弯道分成若干极小的时间区间[a,b]，在该极小的时间区间[a,b]内对移动执法车辆通过弯道的路程S_n进行计算，具体包括以下步骤：

步骤S301：通过移动执法车辆上面自带的数据系统，每隔t时间向后台发送当前速度信息，获得当前速度值V(t)，则在时间区间[a,b]的端点a,b时，移动执法车辆的速度值分别为V(a)、V(b)，其中，b-a＝Nt，N为正整数；

步骤S302：将时间区间[a,b]等分成n个小的子区间，求t_i＝ih，其中：i为子区间的一个端点；

步骤S303：计算

步骤S304：计算

进一步地，所述步骤S301中，t为500ms以下，t越小，时间区间[a,b]越短，计算结果越精确。

本发明相比现有技术具有以下优点：

1、针对执法车辆通过道路的弯道路段时会出现的定位失真情况，本发明提出了一种基于无线通信及卫星型号的移动执法位置获取和校正方法，该方法对执法车辆通过弯道路段实时路程“无限分割”的方法，并在每个极小路段中采用“以直代曲”连续求和的方法来相对精确的求出车辆通过弯道路段的行走路程。可以有效减少管理上的漏洞。

2、管理人员可以对司机指定路线或划定区域，通过后台电子地图车辆行驶的轨迹信息，可以及时发现车辆是否开出限定区域，加强管理人员对司机外出过程的管理，在一定程度上可以约束司机的不良行为，为车队管理提供了有效的手段，减少了车辆损耗。

3、不仅能获得卫星提供的经纬度数据信息，而且利用自身的数据转换模块可以把经纬度信息转变为实际且直观的“某高速××公里”道路信息，方便了警务执法工作者定位目标。

4、在卫星信号不稳定或其他原因导致无法正常接受卫星传来的实时经纬度位置数据时，利用事先通过采样建立的“卫星经纬度数据和移动执法车辆匀速移动的位置数据”实时对应关系，可以相对准确的计算出当前的位置，并舍弃卫星当前发送的垃圾数据，直至卫星恢复正常的数据传输。

5、移动执法车辆在高速上行驶通过弯道时，由于车辆每隔t时间不断的向后台发送当前实时的速度信息，利用系统自带的“复化辛普森”算法公式，通过对整个时间区间段内求积分和的方式来得到移动执法车辆通过弯道所走过的路程。

附图说明

图1为本发明的基于无线通信及卫星型号的移动执法位置获取和校正方法的流程图；

图2为复化辛普森求积分法的流程图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本发明本着科技强警的精神和为人民服务宗旨，提高警务效率、迅速处理警情，保障人民群众的生命及财产安全，规范警务警风的原则，提供了一种基于无线通信及卫星型号的移动执法位置获取和校正方法，该方法建立起了车辆与监控中心之间迅速、准确、有效的信息传递通道，监控中心可以随时掌握车辆状态，迅速下达调度命令，通过监控中心还能够了解事发地点警力分布状态，方便中心调遣。

如图1所示，具体包括以下步骤：

步骤S1：前期采样：利用移动执法车辆通过匀速行驶来采集整条路段的多个位置，分别记录移动执法车辆到这些位置时实际行驶路程(公里)和同步卫星发送给后台的当前位置的经纬度坐标：

移动执法车辆的实际行驶路程集合表示为：P＝{P₁,P₂,…,P_i,…,P_n}

经纬度坐标表示为：S＝{S₁(J₁,W₁),S₂(J₂,W₂),…,S_i(J_i,W_i),…,S_n(J_n,W_n)}，式中，J为经度，W为纬度；

步骤S2：利用最小二乘法进行线性拟合，建立实际行驶路程P与经纬度坐标S的对应关系P＝a₀+b₀*S，其中，a₀、b₀满足：

由于S_i包含经度和纬度两种数据，在计算时，可根据P＝a₀+b₀*S分别求出经度J_i对应的实际行驶路程P_J，即P_J＝a₀+b₀*J_i，以及纬度W_i对应的实际行驶路程P_W，即P_W＝a₀+b₀*W_i,由于对两者分别进行的是线性运算，所以最后将P_J和P_W进行线性叠加即可；

步骤S3：计算移动执法车辆行驶到当前位置时距离高速公路起点位置的实际公里数P'：

(1)当移动执法车辆在直线路面行驶时，后台实时获取同步卫星发送的经纬度坐标，然后利用上述拟合直线函数P＝a₀+b₀*S获得移动执法车辆在当前位置和高速公路起点位置所行驶的路程P_m和P₀，获得当前位置距离高速公路起点的实际公里数P'＝P_m+P₀；

(2)当移动执法车辆通过路段的弯道时，此时卫星发送过来的数据可能没有在直线路面上行驶的数据可靠，则利用复化辛普森求积分法，对极短的距离内采用“以直代曲”，通过不断的对小区间内的积分值连续求和来近似处理移动执法车辆通过弯道的路程路况，即将移动执法车辆通过路段的弯道分成若干极小的时间区间[a,b]，在该极小的时间区间[a,b]内对移动执法车辆通过弯道的路程S_n进行计算，具体如图2所示，包括以下步骤：

步骤S301：通过移动执法车辆上面自带的数据系统，每隔t时间向后台发送当前速度信息，获得当前速度值V(t)，则在时间区间[a,b]的端点a,b时，移动执法车辆的速度值分别为V(a)、V(b)，其中，b-a＝Nt，N为正整数；

步骤S302：将时间区间[a,b]等分成n个小的子区间，求t_i＝ih，其中：i为子区间的一个端点；

步骤S303：计算

步骤S304：计算

然后，将每个极小的时间区间内移动执法车辆通过弯道的路程S_n进行累加，得到移动执法车辆以实时V(t)的速度通过弯道的实际行驶的路面公里数P_s，即

最后，结合移动执法车辆在进入弯道处位置距离高速公路起点的实际公里数P_w，算得当前通过弯道时移动执法车辆距离高速路口起点的实际公里数P'＝P_s+P_w，P_w可通过如步骤(1)所述的方法计算获得；

(3)因天气、网络或其他信号等原因导致卫星无法正常工作或发送的经纬度数据有重大偏差，此时可通过上述步骤(2)的方法，在[a,b]时间段内进行积分，再在多段时间区间内进行求和，获得移动执法车辆行驶到当前位置时距离高速公路起点位置的实际公里数P'，将P'-P₀，获得移动执法车辆行驶到当前位置时所行驶的路程P_m，然后根据上述拟合直线函数P＝a₀+b₀*S，反向求解获得正确的移动执法车辆的经纬度坐标S_m；最后，用正确的经纬度坐标替换卫星中的经纬度信息，直至卫星正常工作后，再利用步骤(1)的方法进行实际公里数的计算。

实施例1

本实施例提供了一种无线通信及卫星型号的移动执法位置获取和校正方法，当移动执法车辆通过M处时，卫星向后台传送的当前经纬度坐标是S_m，高速公路起点的经纬度坐标是S₀，将其带入拟合直线函数P＝a₀+b₀*S，求得移动执法车辆在M处以及高速公路起点处的路程P_m和P₀，则M处位置距离高速公路起点的实际公里数P'＝P_m+P₀；

实施例2

本实施例提供了当移动执法车辆进入弯道时的一种无线通信及卫星型号的移动执法位置获取和校正方法，该方法先利用步骤(2)的复化辛普森求积分公式，对极短的距离内采用“以直代曲”，通过不断的对小区间内的积分值连续求和来近似处理移动执法车辆通过弯道的路程路况，得到移动执法车辆以实时V(t)的速度通过弯道的实际行驶的路面公里数P_s，再利用步骤(1)的方法计算移动执法车辆在进入弯道处位置距离高速公路起点的实际公里数P_w，则当前通过弯道时移动执法车辆距离高速路口起点的实际公里数P'＝P_s+P_w。

实施例3

本实施例提供了在因天气、网络或其他信号等原因导致卫星无法正常工作或发送的经纬度数据有重大偏差的情况下的一种无线通信及卫星型号的移动执法位置获取和校正方法，该方法为先通过步骤(2)的方法，在[a,b]时间段内进行积分，再在多段时间区间内进行求和，获得移动执法车辆行驶到当前位置时距离高速公路起点位置的实际公里数P'，将P'-P₀，获得移动执法车辆行驶到当前位置时所行驶的路程P_m，然后根据上述拟合直线函数P＝a₀+b₀*S，反向求解获得正确的移动执法车辆的经纬度坐标S_m；最后，用正确的经纬度坐标替换卫星中的经纬度信息，直至卫星正常工作后，再利用步骤(1)的方法进行实际公里数的计算。

Claims (2)

1.一种无线通信及卫星型号的移动执法位置获取和校正方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：前期采样：

利用移动执法车辆通过匀速行驶来采集整条路段的多个位置，分别记录移动执法车辆到这些位置时实际行驶路程P和同步卫星发送给后台的当前位置的经纬度坐标S：

步骤S2：拟合直线函数的获得

利用最小二乘法进行线性拟合，建立实际行驶路程P与经纬度坐标S的对应关系P＝a₀+b₀*S，其中，a₀、b₀满足：

[a,b]为时间区间，区间[a,b]等分成n个小的子区间，i为子区间的一个端点；

其中，S_i包含经度和纬度两种数据，在计算时，根据P＝a₀+b₀*S分别求出经度对应的实际行驶路程P_J和纬度对应的实际行驶路程P_W,再将P_J和P_W进行线性叠加；

步骤S3：计算移动执法车辆行驶到当前位置时距离高速公路起点位置的实际公里数P'：

(1)当移动执法车辆在直线路面行驶时，后台实时获取同步卫星发送的经纬度坐标，然后利用拟合直线函数P＝a₀+b₀*S获得移动执法车辆在当前位置和高速公路起点位置所行驶的路程P_m和P₀，获得当前位置距离高速公路起点的实际公里数P'＝P_m+P₀；

(2)当移动执法车辆通过路段的弯道时，利用复化辛普森求积分法，对极短的距离内采用“以直代曲”，通过不断的对小的时间区间内进行积分，再在多段时间区间内进行求和，来近似处理移动执法车辆通过弯道的路程路况，获得移动执法车辆通过弯道的实际行驶的路面公里数P_s；最后，结合移动执法车辆在进入弯道处位置距离高速公路起点的实际公里数P_w，算得当前通过弯道时移动执法车辆距离高速路口起点的实际公里数P'＝P_s+P_w，P_w用步骤(1)所述的方法计算获得；

其中复化辛普森求积分法为：将移动执法车辆通过路段的弯道分成若干极小的时间区间[a,b]，在该极小的时间区间[a,b]内对移动执法车辆通过弯道的路程S_n进行计算，具体包括以下步骤：

步骤S301：通过移动执法车辆上面自带的数据系统，每隔t时间向后台发送当前速度信息，获得当前速度值V(t)，则在时间区间[a,b]的端点a,b时，移动执法车辆的速度值分别为V(a)、V(b)，其中，b-a＝Nt，N为正整数；

步骤S302：求t_i＝ih，其中：

步骤S303：计算

步骤S304：计算

(3)因天气、网络或其他原因导致卫星无法正常工作或发送的经纬度数据有重大偏差时，先利用步骤(2)的方法，通过不断的对小的时间区间内进行积分，再在多段时间区间内进行求和，获得移动执法车辆行驶到当前位置时距离高速公路起点位置的实际公里数P'，将P'-P₀，获得移动执法车辆行驶到当前位置时所行驶的路程P_m；然后根据拟合直线函数P＝a₀+b₀*S，反向求解获得正确的移动执法车辆的经纬度坐标S_m；最后，用正确的经纬度坐标替换卫星中有偏差的经纬度信息，直至卫星正常工作后，再利用步骤(1)的方法进行实际公里数的计算。

2.根据权利要求1所述的一种无线通信及卫星型号的移动执法位置获取和校正方法，其特征在于，所述步骤S301中，t为500ms以下。