CN108571977A - 一种车辆导航位置偏移判定方法 - Google Patents

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Abstract

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。而同时，通过动态数据回传，保证数据的安全性和精确性，保证判断结果的可靠性。

Description

一种车辆导航位置偏移判定方法
技术领域
本发明涉及定位技术领域，具体涉及一种车辆导航位置偏移判定方法。
背景技术
电子围栏系统是通过GPS定位系统结合区域划分，对GPS数据进行处理，运用，从而快速确定车辆位置的一种系统，电子围栏系统的发展有了明显的进步，而是通过图像采集装置结合GPS定位系统实现的电子围栏技术，而其原理是通过定位车辆位置，然后通过图像采集系统确定电子围栏的位置，根据车辆的位置判断车辆是否处于电子围栏内部，从而输出判断结果。但是该种方式存在一定的误差，可靠性较低。
所以针对上述问题，申请号为CN201610884999.x的中国专利公开了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。
从上述的步骤可以发现，通过这种方式判定车辆的位置，可以提高处理精度的同时，保证处理效率，但是这样设置，精度仍然需要进一步提高。
发明内容
有鉴于此，本发明目的是提供一种车辆导航位置偏移判定方法。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：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，进入步骤B；
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，则输出第二结果同时进入步骤D；
如果有匹配的GeoHash值，则找出所有匹配的GeoHash值对应的线段AB同时进入步骤C；
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；
如果PAB是钝角三角形且P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，则输出第一结果，如果任一或多个|Pab|min＞阀值，则输出第二结果；并进入步骤D；
步骤D：获取前一时刻的输出结果，进入步骤E；
步骤E：比较前一时刻的输出结果与当前的输出结果：
如果前一时刻的输出结果为第一结果，当前的输出结果为第一结果，则判定为没有偏离路线；
如果前一时刻的输出结果为第一结果，当前的输出结果为第二结果，则保留当前的输出结果，等待下一时刻的判定；
如果前一时刻的输出结果为第二结果，当前的输出结果为第一结果，则保留当前的输出结果，等待下一时刻的判定；
如果前一时刻的输出结果为第二结果，当前的输出结果为第一结果，则判断为偏离路线。
进一步地，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值然后分别对每一新区块进行GeoHash赋值得到不同的GeoHash值。
进一步地，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。
进一步地，在所述的步骤E中，当前时刻和前一时刻的间隔为 0.1S。
进一步地，所述步骤B中，还包括分别以线段AB的两个端点为圆心，以Rmin为半径画圆，遍历圆Q范围内每个分区的GeoHash值的并把这些值与以线段AB的端点形成的圆匹配：
如果双方没有匹配的值，则输出第二结果同时进入步骤D；
如果有匹配的GeoHash值，则找出所有匹配的GeoHash值对应的线段AB同时进入步骤C。
进一步地，所述的Rmin等于1/2的Rmax。
进一步地，步骤E中，还包括，如果连续的预设次数内，输出的判断结果均为没有偏离路线，那么增加当前时刻和前一时刻的间隔时间。
进一步地，步骤E中，还包括，如果连续的预设次数内，没有输出判断结果，那么输出结果为偏离航线。
本发明技术效果主要体现在以下方面：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。而同时，通过动态数据回传，保证数据的安全性和精确性，保证判断结果的可靠性。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式作进一步详述，以使本发明技术方案更易于理解和掌握。
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。所述步骤B中，还包括分别以线段AB的两个端点为圆心，以Rmin为半径画圆，所述的Rmin等于 1/2的Rmax，遍历圆Q范围内每个分区的GeoHash值的并把这些值与以线段AB的端点形成的圆匹配：如果双方没有匹配的值，则输出第二结果同时进入步骤D；如果有匹配的GeoHash值，则找出所有匹配的GeoHash值对应的线段AB同时进入步骤C，这样处理，对线段进行筛选，尽量减少分区，二来如果偏移较大，可以直接得出偏移结果，较为简单合理，需要说明的是，判断的基础逻辑是以P点所在位置为圆心做圆(命名为圆P)，然后再对预设路线进行处理，得到图形X，图形X可以包括多个线段AB的外接圆，以及以AB为端点做的圆，用圆P去扫略这个图形，就可以得到最后的值。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输出第二结果，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＞阀值则输出第二结果，只有所有的|Pab|min≤阀值时才认定车辆输出第一结果。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。
步骤D：获取前一时刻的输出结果，进入步骤E；
步骤E：比较前一时刻的输出结果与当前的输出结果：
如果前一时刻的输出结果为第一结果，当前的输出结果为第一结果，则判定为没有偏离路线；如果两个时间判断的结果都是第一结果，则说明运动路线满足预设路线，所以可以直接判断为没有偏离路线。
如果前一时刻的输出结果为第一结果，当前的输出结果为第二结果，则保留当前的输出结果，等待下一时刻的判定；为了保证数据安全有效的传输，通过设置第二结果比较第一结果，这样一来，就可以起到一个比较的作用，而如果此时数据误差，那么下一时刻的结果必定仍然为第一结果，那么再下一时刻，就会被判断为没有偏离路线，如果数据没有误差，那么下一时刻仍然会被判断为第二结果，那么就可以得到偏离路线的结果。
如果前一时刻的输出结果为第二结果，当前的输出结果为第一结果，则保留当前的输出结果，等待下一时刻的判定；同样的，逻辑如下：如果下一时刻为第一结果，那么可以得到没有偏离航线的判断，如果下一时刻输出第二结果，那么等待再下一时刻的数据，从而得到航线是否正常。
如果前一时刻的输出结果为第二结果，当前的输出结果为第一结果，则判断为偏离路线。在所述的步骤E中，当前时刻和前一时刻的间隔为0.1S。
步骤E中，还包括，如果连续的预设次数内，输出的判断结果均为没有偏离路线，那么增加当前时刻和前一时刻的间隔时间。
步骤E中，还包括，如果连续的预设次数内，没有输出判断结果，那么输出结果为偏离航线。
由于直接通过静态的数据判断很容易产生误差，一旦判断为偏离路线，路线的重新规划，筛选数据处理量就非常巨大，所以通过动态判断，可以增加系统的容错率，而结果数据的数据量较小，能够保证处理效率和响应效率。
当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (8)

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，进入步骤B；
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，则输出第二结果同时进入步骤D；
如果有匹配的GeoHash值，则找出所有匹配的GeoHash值对应的线段AB同时进入步骤C；
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；
如果PAB是钝角三角形且P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，则输出第一结果，如果任一或多个|Pab|min＞阀值，则输出第二结果；并进入步骤D；
步骤D：获取前一时刻的输出结果，进入步骤E；
步骤E：比较前一时刻的输出结果与当前的输出结果：
如果前一时刻的输出结果为第一结果，当前的输出结果为第一结果，则判定为没有偏离路线；
如果前一时刻的输出结果为第一结果，当前的输出结果为第二结果，则保留当前的输出结果，等待下一时刻的判定；
如果前一时刻的输出结果为第二结果，当前的输出结果为第一结果，则保留当前的输出结果，等待下一时刻的判定；
如果前一时刻的输出结果为第二结果，当前的输出结果为第一结果，则判断为偏离路线。
2.如权利要求1所述的一种车辆导航位置偏移判定方法，其特征在于，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值然后分别对每一新区块进行GeoHash赋值得到不同的GeoHash值。
3.如权利要求1所述的一种车辆导航位置偏移判定方法，其特征在于，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.如权利要求1所述的一种车辆导航位置偏移判定方法，其特征在于，在所述的步骤E中，当前时刻和前一时刻的间隔为0.1S。
5.如权利要求1所述的一种车辆导航位置偏移判定方法，其特征在于，所述步骤B中，还包括分别以线段AB的两个端点为圆心，以Rmin为半径画圆，遍历圆Q范围内每个分区的GeoHash值的并把这些值与以线段AB的端点形成的圆匹配：
如果双方没有匹配的值，则输出第二结果同时进入步骤D；
如果有匹配的GeoHash值，则找出所有匹配的GeoHash值对应的线段AB同时进入步骤C。
6.如权利要求5所述的一种车辆导航位置偏移判定方法，其特征在于，所述的Rmin等于1/2的Rmax。
7.如权利要求1所述的一种车辆导航位置偏移判定方法，其特征在于，步骤E中，还包括，如果连续的预设次数内，输出的判断结果均为没有偏离路线，那么增加当前时刻和前一时刻的间隔时间。
8.如权利要求1所述的一种车辆导航位置偏移判定方法，其特征在于，步骤E中，还包括，如果连续的预设次数内，没有输出判断结果，那么输出结果为偏离航线。
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Application publication date: 20180925