CN106403979B - 一种车辆导航位置偏移判定方法 - Google Patents

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Abstract

一种车辆导航位置偏移判定方法，涉及汽车导航领域，主要包括地图GeoHash值数据库和GeoHash哈希索引的建立，位置点范围与路程线段范围内GeoHash值匹配判断，位置点到匹配线段距离判断等三个步骤来确定车辆是否偏离预设路线。与现有技术相比，本发明能够实时获取大量汽车行驶中的定位信息，并且根据这些定位信息迅速的对汽车是否偏离预设路线进行精确及时的判断。

Description

一种车辆导航位置偏移判定方法
技术领域
本发明涉及汽车导航领域，尤其是利用GPS系统获取车辆的位置信息来判断车辆是否偏离预设路径的方法。
背景技术
卫星导航是现在使用非常普遍的一种技术，其可在全球范围内提供经度、纬度、海拨高度、速度、航向、时间等导航信息，通过卫星导航可以方便的引导驾驶员到达目的地。导航的核心技术是定位技术，现在主要通过GPS系统或者北斗系统获得数据。在导航时，导航系统会自动规划行进路线，并时刻监听运载工具的动向，一旦运载工具偏离路线，大多数导航系统就会重新规划路线并开始重新导航。现在的情况是，由于算法关系，对于运载工具偏离预设路线的判断并不是十分精确，有时运载工具已经开错道路很久后导航系统才能发现偏离道路，此时重新预设线路则很可能会发生绕行或者极大的延长了总里程。为此现在需要一个可以精确判定运载工具偏离以及可以快速响应的方法，通过对运载工具的时时监控，保证运载工具行驶在预设路线内。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供了一种车辆导航位置偏移判定方法，能够实时获取大量汽车行驶中的定位信息，并且根据这些定位信息迅速的对汽车是否偏离预设路线进行精确及时的判断。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：一种车辆导航位置偏移判定方法，包含以下几个步骤：步骤A)：对地图进行分区建立若干个区块，然后对每个区块设置GeoHash值，各个区块的GeoHash值组成预设路线数据库，对预设路线数据库构建哈希索引；步骤B)：将预设路线反应到地图上，预设路线由至少一条线段AB组成，线段AB包括端点A和端点B，以每条线段AB为直径画外接圆并获得每条线段AB外接圆圆心的GeoHash值，然后获得车辆实时位置P点的GeoHash值，以P点坐标为圆心并以Rmax为半径画圆Q，其中Rmax比最长线段AB的一半长，遍历圆Q范围内每个分区的GeoHash值的并把这些值与所有线段AB的外接圆圆心的GeoHash值进行匹配，如果双方没有匹配的值则认定为偏离路线，如果有匹配的GeoHash值则找出所有匹配的GeoHash值对应的线段AB后进入下一步；步骤C)：计算P点到所有匹配线段AB的最短距离|Pab|min，其中P在线段AB上时则|Pab|min＝0，其中PAB形成锐角三角形时，先计算周长L，L＝|PA|+|PB|+|AB|，然后利用海伦公式得出如果PAB是钝角三角形且P的垂足在AB延长线上则|Pab|min＝|PB|，如果PAB是钝角三角形且P的垂足在BA延长线上则|Pab|min＝|PA|，如果P到所有匹配线段AB的距离|Pab|min≤阀值，则认定没有偏离路线，如果任一或多个|Pab|min＞阀值则偏离路线。
上述技术方案中，优选的，在所述的步骤A中，对正方形地图进行连续的十字均分，直到最小区块所映射的实际面积不大于15M*15M，在进行十字均分的同时对均分的区块进行GeoHash赋值，每进行一次十字均分就赋值一次，赋值的规则为新区块先继承上级区块的GeoHash值然后新区块按从左到右从上到下的顺序依次再获得01、11、00、10值，新获得的值直接队列在原值后。
上述技术方案中，优选的，在所述的步骤B中，Rmax大于1/2的最长线段AB的长度，小于等于3/4的最长线段AB的长度。
上述技术方案中，优选的，在步骤B和步骤C中，进行偏离计算以及判断的系统为定位数据处理服务器，定位数据处理服务器具有对应的区块，定位数据处理服务器只处理其对应区块内车辆的偏移计算和判断。
本发明是一种车辆导航位置偏移判定方法，主要应用于车辆导航中。在车辆导航时，最重要的步骤是实时判断车辆是否还行驶在预设线路上，一旦偏移就必须进行其他动作，要么重新规划路线，要么引导车辆回归预设路线。本方法把整个地图均匀的分成若干个正方形区块，在均分的时候遵循递归的思想，首先把地图进行十字均分，然后对每个区块再进行十字均分，直到达到分辨率的要求，在每次均分时都会对区块进行GeoHash赋值，下级区块先继承上一级区块的GeoHash值后再队列添加新的GeoHash值。比如第一次十字均分后四个区块从左到右从上到下的顺序依次获得01、11、00、10的GeoHash值，第二次十字均分后每个大区块再获得四个小区块，左上大区块内四个小区块的GeoHash值就为0101、0111、0100、0110，其他区块依此类推，继续十字均分后的小区块也依照此类规则。这样整个地图上的区块GeoHash值从上级区块到下级区块呈树状网络，继承有序简单明了。确定好GeoHash值后就能得到预设路径的GeoHash值，判断时，首先需要获车辆的定位信息，然后根据位置点为圆心，比最大路径线段一半长的线段为半径做圆，再然后获得所有圆范围内的GeoHash值，如果此GeoHash值与任意线段中心的GeoHash值不同则认定车辆已经出现偏离，准备下一步骤，如果有任意线段中心的GeoHash值在此GeoHash值范围内则需要进行下一步判断。下一步判断是车辆位置点到匹配GeoHash值线段的距离是否超过阀值，在判断时需要精算所有车辆位置点到匹配GeoHash值线段的距离，一旦有一个距离超过阀值则可认定车辆偏离预设线路。通过本方法进行的偏移判断可以非常精确的确定车辆的偏移状态，并且本方法可以在一张地图上对大量的车辆进行偏移判断。
与现有技术相比，本发明能够实时获取大量汽车行驶中的定位信息，并且根据这些定位信息迅速的对汽车是否偏离预设路线进行精确及时的判断。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
在应用本方法时需要GPS服务器或者北斗服务器接收GPS数据或者北斗数据，同时需要GPS数据处理服务器或者北斗数据处理服务器处理GPS数据或者北斗数据。因此在实施例中要GPS服务器和北斗服务器统称为定位信息服务器，GPS数据和者北斗数据统称为定位数据，要GPS数据处理服务器和北斗数据处理服务器统称为定位数据处理服务器。
实施例：一种车辆导航位置偏移判定方法，主要包括三个步骤。
步骤A)：对地图进行分区，然后对每个分区设置GeoHash值。分区的规则遵循十字均分法，直到最小区块所映射的实际面积不大于15M*15M。至于实际最小区块的实际面积还需要根据具体情况而定，一般而言最小区块所映射的实际面积越小整个系统的判断越精确，但对定位数据处理服务器的性能的要求越高。在进行十字均分的同时对均分的区块进行GeoHash赋值，每进行一次十字均分就赋值一次，赋值的规则为新区块先继承上级区块的GeoHash值然后新区块按从左到右从上到下的顺序依次再获得01、11、00、10值，新获得的值直接队列在原值后。比如第一次十字均分后整个地图分为四个相等的区块，则四个区块从左到右从上到下的顺序依次获得01、11、00、10的GeoHash值，第二次十字均分后每个大区块再获得四个小区块，左上大区块内四个小区块的GeoHash值就为0101、0111、0100、0110，其他区块依此类推，继续十字均分后的小区块也依照此类规则。这样整个地图上的区块GeoHash值从上级区块到下级区块呈树状网络分布，继承有序简单明了。然后对所有区块的GeoHash值建立预设路线数据库，并对预设路线数据库构建哈希索引。如果地图过大，则预设路线数据库非常庞大，在计算时则会拖慢速度，为此可以设立多个定位数据处理服务器，每个定位数据处理服务器分管区块内的所有GeoHash值数据库，所有定位数据处理服务器合起来的GeoHash值数据库为总地图的GeoHash值数据库。定位数据处理服务器的分配可以参考本步骤中地图十字均分的方法。
步骤B)：将预设路线反应到地图上，让定位数据与预设路线进行匹配。因为预设路线由至少一条线段AB组成，线段AB包括端点A和端点B，以每条线段AB为直径画外接圆并获得每条线段AB外接圆圆心所在区块的GeoHash值。然后根据得车辆实时位置P点定位数据确定P点所在区块的GeoHash值，再然后以P点坐标为圆心并以Rmax为半径画圆Q，其中Rmax比最长线段AB的一半长，一般而言Rmax大于1/2的最长线段AB的长度，小于等于3/4的最长线段AB的长度，最佳的Rmax仅大于1/2的最长线段AB的长度一点，Rmax长度与1/2的最长线段AB越接近则精确度越高。再然后遍历圆Q范围内每个分区的GeoHash值的并把这些值与所有线段AB的外接圆圆心(既线段AB的中心点)所在区块的GeoHash值进行匹配，如果双方没有匹配的值则认定为偏离路线，如果有匹配的GeoHash值则找出所有匹配的GeoHash值对应的线段AB后进入下一步。
步骤C)：计算P点到所有匹配线段AB的最短距离|Pab|min，其中P的垂足在线段AB上时则|Pab|min＝0，其中PAB形成锐角三角形时，先计算周长L，L＝|PA|+|PB|+|AB|，然后利用海伦公式得出如果PAB是钝角三角形且P的垂足在AB延长线上则|Pab|min＝|PB|，如果PAB是钝角三角形且P在BA延长线上则|Pab|min＝|PA|，如果P到所有匹配线段AB的距离|Pab|min≤阀值，则认定没有偏离路线，如果任一或多个|Pab|min＞阀值则偏离路线，只有所有的|Pab|min≤阀值时才认定车辆没有偏离路线。阀值的设定需要根据情况来定，比如定位数据识别的精度以及定位数据传输的速度，一般而言，阀值越小则判断的越精确。
本方法是对所有具有预设路线的车辆都进行偏离判断，并且判断是即时的。定位信息服务器收到车辆的定位数据后，根据定位数据所在的区块把此信息分配到相应的定位数据处理服务器，如果在步骤B中的依照定位数据而成的圆Q超出此定位数据处理服务器GeoHash值数据库的范围则协同相邻的定位数据处理服务器共同工作，每个定位数据处理服务器只处理本GeoHash值数据库范围内的区块。通过这种分配模式，可以极大的提高整个处理效率，如果定位数据处理服务器越多，则计算偏离路线的速度越快，对汽车行进的判断越准确。

Claims (4)

1.一种车辆导航位置偏移判定方法，其特征为包含以下几个步骤：
步骤A)：对地图进行分区建立若干个区块，然后对每个区块设置GeoHash值，各个区块的GeoHash值组成预设路线数据库，对预设路线数据库构建哈希索引；
步骤B)：将预设路线反应到地图上，预设路线由至少一条线段AB组成，线段AB包括端点A和端点B，以每条线段AB为直径画外接圆并获得每条线段AB外接圆圆心的GeoHash值，然后获得车辆实时位置P点的GeoHash值，以P点坐标为圆心并以Rmax为半径画圆Q，其中Rmax比最长线段AB的一半长，遍历圆Q范围内每个分区的GeoHash值的并把这些值与所有线段AB的外接圆圆心的GeoHash值进行匹配，如果双方没有匹配的值则认定为偏离路线，如果有匹配的GeoHash值则找出所有匹配的GeoHash值对应的线段AB后进入下一步；
步骤C)：计算P点到所有匹配线段AB的最短距离|Pab|min，其中P在线段AB上时则|Pab|min＝0，其中PAB形成锐角三角形时，先计算周长L，L＝|PA|+|PB|+|AB|，然后利用海伦公式得出如果PAB是钝角三角形且P的垂足在AB延长线上则|Pab|min＝|PB|，如果PAB是钝角三角形且P的垂足在BA延长线上则|Pab|min＝|PA|，如果P到所有匹配线段AB的距离|Pab|min≤阀值，则认定没有偏离路线，如果任一或多个|Pab|min＞阀值则偏离路线。
2.根据权利要求1所述的一种车辆导航位置偏移判定方法，其特征为，在所述的步骤A中，对正方形地图进行连续的十字均分，直到最小区块所映射的实际面积不大于15M*15M，在进行十字均分的同时对均分的区块进行GeoHash赋值，每进行一次十字均分就赋值一次，赋值的规则为新区块先继承上级区块的GeoHash值然后新区块按从左到右从上到下的顺序依次再获得01、11、00、10值，新获得的值直接队列在原值后。
3.根据权利要求1所述的一种车辆导航位置偏移判定方法，其特征为，在所述的步骤B中，Rmax大于1/2的最长线段AB的长度，小于等于3/4的最长线段AB的长度。
4.根据权利要求1所述的一种车辆导航位置偏移判定方法，其特征为，在步骤B和步骤C中，进行偏离计算以及判断的系统为定位数据处理服务器，定位数据处理服务器具有对应的区块，定位数据处理服务器只处理其对应区块内车辆的偏移计算和判断。
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