CN106324626A - 一种用于过滤gps位置漂移点的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于过滤GPS位置漂移点的方法和装置。该方法包括：提取GPS终端在位置点的位置数据和定位时间；根据相邻位置点的位置数据和定位时间计算GPS终端的行驶速度；由GPS终端在相邻位置点的行驶速度和定位时间计算加速度；根据GPS终端的行驶速度与预设速度阈值的数值关系判断GPS位置漂移点，或者，根据GPS终端的加速度与预设加速度阈值的数值关系判断GPS位置漂移点。本发明根据GPS终端上传的位置数据来判断位置漂移点，并且，仅对行驶速度超过阈值以及正向加速度超过阈值的位置点进行过滤，计算方法简单高效。

Description

一种用于过滤GPS位置漂移点的方法和装置

技术领域

本发明涉及GPS定位监控技术领域，具体地说，涉及一种用于过滤GPS位置漂移点的方法和装置。

背景技术

目前广泛使用的GPS定位监控系统中采用GPS终端实时采集位置信息上传监控中心，监控中心对GPS终端上报的轨迹数据进行处理。

由于GPS卫星信号受到大气电离层变化、云层遮挡以及高大建筑物的多径反射等复杂因素的影响，GPS定位经常会出现位置漂移现象，即GPS接收机解算出来的位置信息，与实际情况存在不同程度的偏差。当偏差超过了精度误差允许范围，则认为发生了GPS位置漂移。某些GPS位置点甚至漂移了很大的距离，比如漂移至外省，甚至其他国家。在通过GPS统计车辆的行驶里程时，若不对GPS进行漂移点过滤，容易出现里程偏差很大的现象。一般GPS接收机可进行漂移纠正，但并不能纠正全部漂移点，因此需要上传到监控中心的GPS数据做二次筛选。

监控中心可对GPS终端上报的轨迹数据进行后端处理，例如根据位置点对应的卫星信号信噪比和精度误差因子等参数，将可疑的无效点过滤掉，再对多个位置点进行轨迹拟合，去掉偏离较大的位置点，平滑轨迹。这种处理方式的数据运算工作量巨大，对硬件服务器资源以及软件算法设计要求较高。事实上，由于GPS终端上传的信噪比及精度误差因子数据并不准确，并不适合作为判断无效点的依据。

因此，亟需一种能够准确过滤GPS位置漂移点的方法和装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中在过滤GPS位置漂移点时难度较大的不足。

为此，本发明提供了一种用于过滤GPS位置漂移点的方法，包括：

提取GPS终端在位置点的位置数据和定位时间；

根据相邻位置点的位置数据和定位时间计算GPS终端的行驶速度；

由GPS终端在相邻位置点的行驶速度和定位时间计算加速度；

根据GPS终端的行驶速度与预设速度阈值的数值关系判断GPS位置漂移点，或者，根据GPS终端的加速度与预设加速度阈值的数值关系判断GPS位置漂移点。

优选地，在根据GPS终端的行驶速度与预设速度阈值的数值关系判断GPS位置漂移点的步骤中：

检测行驶速度大于预设速度阈值的位置点；

在相邻两个位置点的行驶速度均大于预设速度阈值的情况下，判断定位时间在先的位置点为GPS位置漂移点。

优选地，在根据GPS终端的加速度与预设加速度阈值的数值关系判断GPS位置漂移点的步骤中：

检测具有正向加速度的位置点；

将正向加速度大于预设加速度阈值的位置点作为GPS位置漂移点。

优选地，在提取GPS终端在位置点的位置数据和定位时间的步骤中包括：

依照位置点定位时间的先后顺序，将GPS终端位置点的位置数据和定位时间分别进行排序得到位置数据序列和定位时间序列。

优选地，在根据相邻位置点的位置数据和定位时间计算GPS终端的行驶速度的步骤中包括：

在所述位置数据序列和定位时间序列中，提取相邻位置点的位置数据和定位时间；

根据相邻位置点的位置数据对计算相邻位置点的地面距离；

由相邻位置点的定位时间计算相邻位置点之间的时间差；

以相邻位置点的地面距离和时间差的比值做为GPS终端处于相邻位置点中定位时间在后的位置点时的行驶速度。

优选地，在由GPS终端在相邻位置点的行驶速度和定位时间计算加速度的步骤中包括：

依照位置点定位时间的先后顺序，将GPS终端的行驶速度数值排序得到速度序列；

在所述速度序列和定位时间序列中，提取相邻位置点的速度数值和定位时间；

根据相邻位置点的速度数值计算相邻位置点的速度差；

由相邻位置点的定位时间计算相邻位置点之间的时间差；

以相邻位置点的速度差和时间差的比值做为GPS终端处于相邻位置点中定位时间在后的位置点时的加速度。

优选地，还包括：

从位置数据序列中删除GPS位置漂移点的位置数据得到正常位置数据序列；

依照定位时间的先后顺序依次连接正常位置数据序列所对应的正常位置点得到GPS终端的运动轨迹。

本发明还提供一种用于过滤GPS位置漂移点的装置，包括：

数据提取模块，其设置为提取GPS终端在位置点的位置数据和定位时间；

速度计算模块，其设置为根据相邻位置点的位置数据和定位时间计算GPS终端的行驶速度；

加速度计算模块，其设置为由GPS终端在相邻位置点的行驶速度和定位时间计算加速度；

第一判断模块，其设置为根据GPS终端的行驶速度与预设速度阈值的数值关系判断GPS位置漂移点；

第二判断模块，其设置为根据GPS终端的加速度与预设加速度阈值的数值关系判断GPS位置漂移点。

优选地，所述第一判断模块包括：

速度检测子模块，其设置为检测行驶速度大于预设速度阈值的位置点；

速度比较子模块，其设置为在相邻两个位置点的行驶速度均大于预设速度阈值的情况下，判断定位时间在先的位置点为GPS位置漂移点。

优选地，所述第一判断模块包括：

加速度检测子模块，其设置为检测具有正向加速度的位置点；

加速度比较子模块，其设置为将正向加速度大于预设加速度阈值的位置点作为GPS位置漂移点。

与现有技术相比，本发明的实施例根据GPS终端上传的位置数据来判断位置漂移点，判断依据简单可靠。另一方面，本发明的实施例对于漂移幅度较小和GPS终端出现负向加速度的情况未进行过滤操作，而仅对行驶速度超过阈值，以及正向加速度超过阈值的位置点进行过滤，计算方法简单高效。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明实施例的用于过滤GPS位置漂移点的方法的步骤流程图；

图2a是根据本发明实施例的行驶速度序列图；

图2b是根据本发明实施例的GPS终端位置点列示意图；

图3是根据本发明实施例的加速度序列图；

图4是根据本发明实施例的用于过滤GPS位置漂移点的装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明作进一步地详细说明。

本发明的实施例以GPS终端上传至监控中心服务器的位置数据和定位时间为判断依据，通过计算GPS位置点的平均速度数值及加速度数值来过滤位置漂移点。在出现位置漂移的情况下，根据GPS的位置点计算的行驶速度与实际行驶速度相比将出现较大误差，进一步来说，根据行驶速度计算的加速度同样会出现误差。因此，本发明的实施例将计算得到的行驶速度和加速度与预设阈值比较，来判断GPS位置漂移点。

实施例一

图1是本实施例中用于过滤GPS位置漂移点的方法的步骤流程图。在图1中，首先提取GPS终端在位置点的位置数据和定位时间(步骤S110)，然后根据相邻位置点的位置数据和定位时间计算GPS终端的行驶速度(步骤S120)，进而由GPS终端在相邻位置点的行驶速度和定位时间计算加速度(步骤S130)。

为了便于处理，在步骤S110中，对于在服务器中存储的某一GPS终端的位置点，依照位置点定位时间的先后顺序，将GPS终端位置点的位置数据和定位时间分别进行排序得到位置数据序列G₁、G₂、G₃……G_n和定位时间序列T₁、T₂、T₃……T_n。

在步骤S120中，根据位置数据序列G₁、G₂、G₃……G_n和定位时间序列T₁、T₂、T₃……T_n计算GPS终端在每个位置点的行驶速度。

在一个优选的示例中，在位置数据序列和定位时间序列中，提取位置点i和位置点(i-1)这两个相邻两个位置点的位置数据G_i和G_i-1，以及定位时间T_i和T_i-1。根据G_i和G_i-1来计算位置点i和位置点(i-1)之间的地面距离，记为Dist(G_i-G_i-1)。根据T_i和T_i-1计算位置点i和位置点(i-1)之间的时间差。

将位置点i和位置点(i-1)的地面距离和时间差的比值作为GPS终端在位置点i处的平均行驶速度V_i，表示为：

V_i＝Dist(G_i-G_i-1)/(T_i-T_i-1) (当i>1时)

也就是说，将位置点i和位置点(i-1)的地面距离和时间差的比值作为GPS终端处于相邻位置点中定位时间在后的位置点时的行驶速度，得到图2a所示的行驶速度序列图。

需要说明的是，对于第一个位置点则设定V_i＝V₂(当i＝1时)，即设定第一个位置点的行驶速度与第二个位置点的行驶速度相同。

在步骤S130中，根据行驶速度序列V₁、V₂、V₃……V_n和定位时间序列T₁、T₂、T₃……T_n计算GPS终端在每个位置点的加速度。

具体来说，依照位置点定位时间的先后顺序，将GPS终端的行驶速度数值排序得到速度序列V₁、V₂、V₃……V_n。在速度序列中提取位置点i和位置点(i-1)这两个相邻两个位置点的行驶速度数值V_i和V_i-1，并且在时间序列中提取定位时间T_i和T_i-1。

根据位置点i和位置点(i-1)的速度数值计算速度差，并由位置点i和位置点(i-1)的定位时间计算时间差，进而将相邻位置点的速度差和时间差的比值做为GPS终端在位置点i处的加速度a_i，表示为：

a_i＝(V_i-V_i-1)/(T_i-T_i-1) (当i>1时)

也就是说，以相邻位置点的速度差和时间差的比值做为GPS终端处于相邻位置点中定位时间在后的位置点时的加速度，得到图3所示的加速度序列图。

需要说明的是，对于第一个位置点则设定a_i＝a₂(当i＝1时)，即设定第一个位置点的加速度与第二个位置点的加速度相同。

再次回到图1，在确定GPS终端在各位置点的行驶速度和加速度之后，根据GPS终端的行驶速度与预设速度阈值的数值关系判断GPS位置漂移点(步骤S140)，或者，根据GPS终端的加速度与预设加速度阈值的数值关系判断GPS位置漂移点(步骤S150)。

其中，预设的速度阈值和加速度阈值可根据GPS终端的安装环境来设置。以车载GPS终端为例，考虑到小客车的一般行驶速度不会超过150公里/小时，可设置速度阈值V_m＝150km/h。一般而言，小客车的百公里加速时间为5秒，计算得到加速度值为5.56m/s²，因此可设置加速度阈值a_m＝6m/s²。

在步骤S140中，检测行驶速度大于预设速度阈值的位置点，将行驶速度V_i与预设的速度阈值V_m比较，在相邻两个位置点的行驶速度均大于预设速度阈值的情况下，判断定位时间在先的位置点为GPS位置漂移点。

图2a中示出位置点i和位置点i+1处行驶速度均超出速度阈值V_m的情况，表明位置点i为位置漂移点。图2b中示出GPS终端位置点列的示意图。在图2b中，点A表示位置点i-1，点B表示位置点i+1，均为正常的位置数据，而点O表示漂移位置点i。发生位置漂移后AO的距离大于正常距离，计算得到的行驶速度V_i大于速度阈值V_m。由于GPS终端在点B上传的是正常的位置数据，BO的距离也会大于正常距离，根据距离BO计算的行驶速度V_i-1同样大于速度阈值V_m。因此，在步骤S140中，只有在相邻两个位置点的行驶速度均大于预设速度阈值的情况下才能判断漂移点。

需要说明的是，在GPS终端的运动速度较低的情况下，当位置漂移的幅度较小时，服务器计算的GPS终端的运动轨迹与真实轨迹区别较小，对行驶里程的统计数据影响不大。因此，步骤S140并不需要对低速且小漂移的位置点进行过滤处理，可以进一步简化计算过程。

对于行驶速度较低，但是位置漂移较大的位置点，可能出现计算所得的平均行驶速度低于速度阈值的情况，此时利用加速度数值来判断。在步骤S150中，检测具有正向加速度的位置点，将加速度a_i与预设的加速度阈值a_m比较，以正向加速度大于预设加速度阈值a_m的位置点作为GPS位置漂移点。

如图2b所示，在发生位置漂移时导致AO和BO的距离大于正常行驶距离，仅可能计算得到正向加速度。以车载GPS为例，在车辆行驶过程中只有在车辆减速时产生负向加速度。甚至在出现车辆相撞的极端情况下，负向加速度数值很大。因此，在步骤S150中仅对正向加速度数值对应的位置点进行识别，可进一步简化计算过程。

遍历GPS位置点列判断出全部漂移点之后，如图1所示，从位置数据序列中删除GPS位置漂移点的位置数据得到正常位置数据序列，依照定位时间的先后顺序依次连接正常位置数据序列所对应的正常位置点得到GPS终端的运动轨迹(步骤S170)，从而得到光滑的轨迹曲线。

实施例二

图4为本实施例提供的用于过滤GPS位置漂移点的装置的结构示意图。该装置主要包括数据提取模块410、速度计算模块420、加速度计算模块430、以及第一判断模块440和第二判断模块450。

其中，数据提取模块410设置为提取GPS终端在位置点的位置数据和定位时间。优选的，数据提取模块410依照位置点定位时间的先后顺序，将GPS终端位置点的位置数据和定位时间分别进行排序得到G₁、G₂、G₃……G_n和定位时间序列T₁、T₂、T₃……T_n。

速度计算模块420连接数据提取模块410，速度计算模块420设置为根据相邻位置点的位置数据和定位时间计算GPS终端的行驶速度。具体来说，以相邻位置点的地面距离和时间差的比值做为GPS终端处于相邻位置点中定位时间在后的位置点时的行驶速度

加速度计算模块430与速度计算模块420连接，加速度计算模块430设置为由GPS终端在相邻位置点的行驶速度和定位时间计算加速度。以相邻位置点的速度差和时间差的比值做为GPS终端处于相邻位置点中定位时间在后的位置点时的加速度。

第一判断模块440与速度计算模块420连接，设置为根据GPS终端的行驶速度与预设速度阈值的数值关系判断GPS位置漂移点。第一判断模块440包括速度检测子模块和速度比较子模块(图4中未示出)。速度检测子模块设置为检测行驶速度大于预设速度阈值的位置点。速度比较子模块设置为在相邻两个位置点的行驶速度均大于预设速度阈值的情况下，判断定位时间在先的位置点为GPS位置漂移点。

第二判断模块450与加速度计算模块430连接，设置为根据GPS终端的加速度与预设加速度阈值的数值关系判断GPS位置漂移点。如图4所示，第二判断模块450包括加速度检测子模块和加速度比较子模块(图4中未示出)。其中，加速度检测子模块设置为检测具有正向加速度的位置点。加速度比较子模块设置为将正向加速度大于预设加速度阈值的位置点作为GPS位置漂移点。

此外，还包括轨迹生成模块460，其与第一判断模块440和第二判断模块450连接，配置为从位置数据序列中删除GPS位置漂移点的位置数据得到正常位置数据序列，并依照定位时间的先后顺序依次连接正常位置数据序列所对应的正常位置点得到GPS终端的运动轨迹。

本实施例根据GPS终端上传的位置数据来判断位置漂移点，判断依据简单可靠。并且，对于漂移幅度较小和GPS终端出现负向加速度的情况未进行过滤操作，而仅对行驶速度超过阈值，以及正向加速度超过阈值的位置点进行过滤，计算方法简单高效。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种用于过滤GPS位置漂移点的方法，其特征在于，包括：

提取GPS终端在位置点的位置数据和定位时间；

根据相邻位置点的位置数据和定位时间计算GPS终端的行驶速度；

由GPS终端在相邻位置点的行驶速度和定位时间计算加速度；

根据GPS终端的行驶速度与预设速度阈值的数值关系判断GPS位置漂移点，或者，根据GPS终端的加速度与预设加速度阈值的数值关系判断GPS位置漂移点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据GPS终端的行驶速度与预设速度阈值的数值关系判断GPS位置漂移点的步骤中：

检测行驶速度大于预设速度阈值的位置点；

在相邻两个位置点的行驶速度均大于预设速度阈值的情况下，判断定位时间在先的位置点为GPS位置漂移点。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据GPS终端的加速度与预设加速度阈值的数值关系判断GPS位置漂移点的步骤中：

检测具有正向加速度的位置点；

将正向加速度大于预设加速度阈值的位置点作为GPS位置漂移点。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，在提取GPS终端在位置点的位置数据和定位时间的步骤中包括：

依照位置点定位时间的先后顺序，将GPS终端位置点的位置数据和定位时间分别进行排序得到位置数据序列和定位时间序列。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在根据相邻位置点的位置数据和定位时间计算GPS终端的行驶速度的步骤中包括：

在所述位置数据序列和定位时间序列中，提取相邻位置点的位置数据和定位时间；

根据相邻位置点的位置数据对计算相邻位置点的地面距离；

由相邻位置点的定位时间计算相邻位置点之间的时间差；

以相邻位置点的地面距离和时间差的比值做为GPS终端处于相邻位置点中定位时间在后的位置点时的行驶速度。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在由GPS终端在相邻位置点的行驶速度和定位时间计算加速度的步骤中包括：

依照位置点定位时间的先后顺序，将GPS终端的行驶速度数值排序得到速度序列；

在所述速度序列和定位时间序列中，提取相邻位置点的速度数值和定位时间；

根据相邻位置点的速度数值计算相邻位置点的速度差；

由相邻位置点的定位时间计算相邻位置点之间的时间差；

以相邻位置点的速度差和时间差的比值做为GPS终端处于相邻位置点中定位时间在后的位置点时的加速度。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

从位置数据序列中删除GPS位置漂移点的位置数据得到正常位置数据序列；

依照定位时间的先后顺序依次连接正常位置数据序列所对应的正常位置点得到GPS终端的运动轨迹。

8.一种用于过滤GPS位置漂移点的装置，其特征在于，包括：

数据提取模块，其设置为提取GPS终端在位置点的位置数据和定位时间；

速度计算模块，其设置为根据相邻位置点的位置数据和定位时间计算GPS终端的行驶速度；

加速度计算模块，其设置为由GPS终端在相邻位置点的行驶速度和定位时间计算加速度；

第一判断模块，其设置为根据GPS终端的行驶速度与预设速度阈值的数值关系判断GPS位置漂移点；

第二判断模块，其设置为根据GPS终端的加速度与预设加速度阈值的数值关系判断GPS位置漂移点。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一判断模块包括：

速度检测子模块，其设置为检测行驶速度大于预设速度阈值的位置点；

速度比较子模块，其设置为在相邻两个位置点的行驶速度均大于预设速度阈值的情况下，判断定位时间在先的位置点为GPS位置漂移点。

10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一判断模块包括：

加速度检测子模块，其设置为检测具有正向加速度的位置点；

加速度比较子模块，其设置为将正向加速度大于预设加速度阈值的位置点作为GPS位置漂移点。