CN108897022A - 一种基于gps的轨迹精确定位方法及系统 - Google Patents

一种基于gps的轨迹精确定位方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于GPS的轨迹精确定位方法及系统，其方法包括：GPS定位中途一定时间内接收足够数量的GPS位点；计算所接收的GPS位点的速度数据以及与上一定位点的方位角和距离数据，并获取其中速度低于预设约束速度的GPS位点；计算所获取的GPS位点的方向角与标准方向角偏差值，获取偏差值最小的GPS位点并将其作为新定位点。本发明基于GPS的轨迹精确定位系统通过算法创新实现对GPS定位漂移的修正，大大提高基于GPS的轨迹定位更加精准度，从而使该精确定位系统可广泛应用于运动手表等便携定位设备上，有效提升用户体验。

Description

一种基于GPS的轨迹精确定位方法及系统
技术领域
本发明涉及定位技术领域，尤其涉及一种基于GPS的轨迹精确定位方法及系统。
背景技术
GPS已经广泛应用在大量的领域，人们对轨迹的精准性和根据轨迹计算的里程的精确性提出了更高的要求。而目前的基于GPS的轨迹定位主要存在以下缺陷：
1、目前很多GPS设备在刚开启GPS的时候，GPS点都有不少的漂移，需要过一段时间才能稳定下来,稳定下来的时间不定。
2、在GPS信号不好的地方，GPS 坐标点存在明显漂移情况。
3、GPS的精度虽然已经有了不少提高，但目前误差在20米以上的情况很常见，甚至达到50米以上也很多。
4、虽然GPS数据中提供了精确度，但该数据可能有偏差。不少点本来GPS坐标和实际非常吻合，但提供的数据上的精确度可能会误差几十米甚至上百米。
因此，现有技术有待于进一步发展。
发明内容
本发明申请的目的在于解决现有技术的缺陷和不足，提供一种基于GPS的轨迹精确定位方法及系统。
为实现上述发明目的，本发明提供一种基于GPS的轨迹精确定位方法，其中，包括：
GPS定位中途一定时间内接收足够数量的GPS位点；
计算所接收的GPS位点的速度数据以及与上一定位点的方位角和距离数据，并获取其中速度低于预设约束速度的GPS位点；
计算所获取的GPS位点的方向角与标准方向角偏差值，获取偏差值最小的GPS位点并将其作为新定位点。
所述的基于GPS的轨迹精确定位方法，其中，一定时间内接收足够数量的GPS位点具体为：一定时间内接收GPS位点数据至预设的数据缓冲区，待数据缓冲区内存储的GPS位点数量达到预设的第一最低数量分析点时，则执行下一步计算步骤。
所述的基于GPS的轨迹精确定位方法，其中，当未获取到方向角与标准方向角偏差最小的GPS位点时，则在所获取的速度低于预设约束速度的GPS位点中查找距离上一定位点最近的GPS位点，并将该GPS位点作为新定位点。
所述的基于GPS的轨迹精确定位方法，其中，当未获取取到方向角与标准方向角偏差最小的GPS位点时，则清除数据缓冲区内的GPS位点数据。
所述的基于GPS的轨迹精确定位方法，其中，按照接收时间先后顺序计算数据缓冲区内GPS位点的速度数据以及与上一定位点的方位角和距离数据。
所述的基于GPS的轨迹精确定位方法，其中，经计算得到新定位点后，则清除缓冲区内的GPS位点数据，并进入下一定位点的计算周期内。
所述的基于GPS的轨迹精确定位方法，其中，GPS定位启动时，接收GPS位点数据至预设的数据缓冲区，待数据缓冲区内存储的GPS位点数量达到预设的第二最低数量分析点时，从最新接收的GPS位点按接收时间倒序，依次计算最近n个GPS位点内每个GPS位点到最新接收GPS位点的速度，并判断该速度是否在约束速度范围之内，若是，则将倒数第n个GPS定位点作为起始定位点。
所述的基于GPS的轨迹精确定位方法，其中，用户移动结束时，利用数据缓冲区中剩余的GPS位点，计算剩余的GPS位点与上一定位点之间的速度，并判断该速度是否在约束速度范围之内，若是，则将接收时间最晚的GPS位点作为结束定位点。
一种基于GPS的轨迹精确定位系统，其中，所述系统包括：
数据接收模块，用于GPS定位中途一定时间内接收足够数量的GPS位点；
计算处理模块，用于计算数据接收模块所接收的GPS位点的速度数据以及与上一定位点的方位角和距离数据，并获取其中速度低于预设约束速度的GPS位点，以及用于计算所获取的GPS位点的方向角与标准方向角偏差值，获取偏差值最小的GPS位点并将其作为新定位点；
执行模块，用于将计算处理模块所计算得到的GPS位点作为新定位点。
有益效果：
本发明提供一种基于GPS的轨迹精确定位方法及系统，该系统通过算法创新实现对GPS定位漂移的修正，大大提高基于GPS的轨迹定位更加精准度，从而使该精确定位系统可广泛应用于运动手表等便携定位设备上，有效提升用户体验。
附图说明
图1为本发明具体实施例中利用基于GPS的轨迹精确定位方法定位中间点的方法流程图。
图2为本发明具体实施例中利用基于GPS的轨迹精确定位方法定位起点的方法流程图。
图3为本发明具体实施例中利用基于GPS的轨迹精确定位方法定位终点的方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本发明提供一种基于GPS的轨迹精确定位方法，其中，包括：
GPS定位中途一定时间内接收足够数量的GPS位点。
计算所接收的GPS位点的速度数据以及与上一定位点的方位角和距离数据，并获取其中速度低于预设约束速度的GPS位点。其中，所述约束速度为根据真实的运动模式确定，移动的最大速度必须小于约束速度。
计算所获取的GPS位点的方向角与标准方向角偏差值，获取偏差值最小的GPS位点并将其作为新定位点。新定位点坐标为尽可能和实际相吻合，且可显示在最终轨迹上的点。
其中，一定时间内接收足够数量的GPS位点具体为：一定时间内接收GPS位点数据至预设的数据缓冲区，待数据缓冲区内存储的GPS位点数量达到预设的第一最低数量分析点时，则执行下一步计算步骤。最低数量分析点指通过算法进行择优时，最少需要准备的点数。
进一步地，当未获取到方向角与标准方向角偏差最小的GPS位点时，则在所获取的速度低于预设约束速度的GPS位点中查找距离上一定位点最近的GPS位点，并将该GPS位点作为新定位点，之后清除数据缓冲区内的GPS位点数据。
具体的，按照接收时间先后顺序计算数据缓冲区内GPS位点的速度数据以及与上一定位点的方位角和距离数据。经计算得到新定位点后，则清除缓冲区内的GPS位点数据，并进入下一定位点的计算周期内。
进一步地，GPS定位启动时，接收GPS位点数据至预设的数据缓冲区，待数据缓冲区内存储的GPS位点数量达到预设的第二最低数量分析点时，从最新接收的GPS位点按接收时间倒序，依次计算最近n个GPS位点内每个GPS位点到最新接收GPS位点的速度，并判断该速度是否在约束速度范围之内，若是，则将倒数第n个GPS定位点作为起始定位点。
而当用户移动结束时，利用数据缓冲区中剩余的GPS位点，计算剩余的GPS位点与上一定位点之间的速度，并判断该速度是否在约束速度范围之内，若是，则将接收时间最晚的GPS位点作为结束定位点。
下面通过实施例具体阐述本发明如果精确定位轨迹的起始点和中间点，如图1所示为基于GPS的轨迹精确定位方法实现轨迹中间点的定位，对于中间点的确认采用了方向择优和距离择优的方法，其步骤为：
S1、接收新的GPS位点。
S2、加入数据缓冲区。
S3、缓冲点是否达到最低数量分析点。即统计缓冲区内的GPS位点是否已经达到通过算法进行择优时，最少需要准备的点数。若是，则执行步骤S4，若否，则不具备进一步计算的条件，则执行步骤S12，结束本次分析。
S4、计算上一个定位点和现在每个缓冲点的方位角和距离。
S5、获取速度在约束速度下的且与标准方位角偏差最小的点。在满足约束速度的条件下，谁的方向角和标准方向角最接近最有可能是真实定位点。
S6、是否获取成功。若是，则执行步骤S9，若否，则执行步骤S7。
S7、获取速度在约束速度下距离最近的点。
S8、是否获取成功。若是，则执行步骤S9，若否，在执行步骤S11。
S9、将该点作为新的定位点。
S10、将缓冲区中该点及以前的缓冲点清除。
S11、清除缓冲数据。
S12、结束本次分析。
综上，所采用的的方向择优做法:当缓冲区的点达到最低数量分析点后，从上次的定位点A开始，按时间计算缓冲的GPS点的方向角、里程、速度等数据，在满足约束速度的条件下，谁的方向角和标准方向角最接近,则选取该点作为新的定位点。A点和新的定位点之间的方向角作为新的标准方向角。
距离择优做法:当缓冲区的点达到最低数量分析点后，从上次的定位点A开始，按时间计算缓冲的GPS点的里程、速度等数据，在满足约束速度的条件下，谁的里程最小,则选取该点作为新的定位点。
如图2所示的基于GPS的轨迹精确定位方法实现起点的确定，其步骤如下：
M1、接收新的GPS点。
M2、加入缓冲区。
M3、缓冲点数量是否达到最低数量分析点n。若是，则执行步骤M4，若否，则执行步骤M10.
M4、从该点按时间倒序依次计算最近n点内每个点同点A的速度。
M5、是否这n个点速度都小于约束速度，若是，则执行步骤M6、若否，则执行步骤M10.
M6、该点倒数第n点作为运动的起点。
M7、起点同该点的方向作为初始方向。
M8、缓冲区内仅保留最近n点。
M9、起点确立完毕。
M10、结束本次分析。
综上，GPS来点后，将数据点放入缓冲。等缓冲点到达最低数量分析点(数量n)后，从最新的GPS点A按时间倒序，依次计算最近的n个点，如果每个点到点A的速度在约束范围之内，则认为GPS信号已经稳定，不再漂点。起点则为点A的倒数第n点。
如图3所示的基于GPS的轨迹精确定位方法实现结束点的确定，其步骤如下：
N1、用户结束运动。
N2、假设最新的定位点A为运动终点。
N3、计算缓冲区内的下一个同上一个定位点之间速度。
N4、速度是否在约束速度内，若是，则执行步骤N5，若否，则返回步骤N3。
N5、该点作为新的定位点A，假设为新的终点。
N6、缓冲区是否计算完毕，若是，则执行步骤N7，若否，则返回步骤N3。
N7、将最后假设的终点定位实际终点。
综上，用户尝试结束运动时，GPS缓冲区还可能存在一定GPS数据。在剩下的缓冲点内，依次计算每个点与上一个定位点之间的速度，如果速度在约束速度范围内，这该点作为新的定位点。
本发明还提供一种基于GPS的轨迹精确定位系统，其中，所述系统包括：
数据接收模块，用于GPS定位中途一定时间内接收足够数量的GPS位点。
计算处理模块，用于计算数据接收模块所接收的GPS位点的速度数据以及与上一定位点的方位角和距离数据，并获取其中速度低于预设约束速度的GPS位点，以及用于计算所获取的GPS位点的方向角与标准方向角偏差值，获取偏差值最小的GPS位点并将其作为新定位点。
执行模块，用于将计算处理模块所计算得到的GPS位点作为新定位点。
本发明提供一种基于GPS的轨迹精确定位方法及系统，该系统通过算法创新实现对GPS定位漂移的修正，大大提高基于GPS的轨迹定位更加精准度，从而使该精确定位系统可广泛应用于运动手表等便携定位设备上，有效提升用户体验。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及本发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于GPS的轨迹精确定位方法，其特征在于，包括：
GPS定位中途一定时间内接收足够数量的GPS位点；
计算所接收的GPS位点的速度数据以及与上一定位点的方位角和距离数据，并获取其中速度低于预设约束速度的GPS位点；
计算所获取的GPS位点的方向角与标准方向角偏差值，获取偏差值最小的GPS位点并将其作为新定位点。
2.根据权利要求1所述的基于GPS的轨迹精确定位方法，其特征在于，一定时间内接收足够数量的GPS位点具体为：一定时间内接收GPS位点数据至预设的数据缓冲区，待数据缓冲区内存储的GPS位点数量达到预设的第一最低数量分析点时，则执行下一步计算步骤。
3.根据权利要求2所述的基于GPS的轨迹精确定位方法，其特征在于，当未获取到方向角与标准方向角偏差最小的GPS位点时，则在所获取的速度低于预设约束速度的GPS位点中查找距离上一定位点最近的GPS位点，并将该GPS位点作为新定位点。
4.根据权利要求3所述的基于GPS的轨迹精确定位方法，其特征在于，当未获取取到方向角与标准方向角偏差最小的GPS位点时，则清除数据缓冲区内的GPS位点数据。
5.根据权利要求2所述的基于GPS的轨迹精确定位方法，其特征在于，按照接收时间先后顺序计算数据缓冲区内GPS位点的速度数据以及与上一定位点的方位角和距离数据。
6.根据权利要求3所述的基于GPS的轨迹精确定位方法，其特征在于，经计算得到新定位点后，则清除缓冲区内的GPS位点数据，并进入下一定位点的计算周期内。
7.根据权利要求2所述的基于GPS的轨迹精确定位方法，其特征在于，GPS定位启动时，接收GPS位点数据至预设的数据缓冲区，待数据缓冲区内存储的GPS位点数量达到预设的第二最低数量分析点时，从最新接收的GPS位点按接收时间倒序，依次计算最近n个GPS位点内每个GPS位点到最新接收GPS位点的速度，并判断该速度是否在约束速度范围之内，若是，则将倒数第n个GPS定位点作为起始定位点。
8.根据权利要求2所述的基于GPS的轨迹精确定位方法，其特征在于，用户移动结束时，利用数据缓冲区中剩余的GPS位点，计算剩余的GPS位点与上一定位点之间的速度，并判断该速度是否在约束速度范围之内，若是，则将接收时间最晚的GPS位点作为结束定位点。
9.一种基于GPS的轨迹精确定位系统，其特征在于，所述系统包括：
数据接收模块，用于GPS定位中途一定时间内接收足够数量的GPS位点；
计算处理模块，用于计算数据接收模块所接收的GPS位点的速度数据以及与上一定位点的方位角和距离数据，并获取其中速度低于预设约束速度的GPS位点，以及用于计算所获取的GPS位点的方向角与标准方向角偏差值，获取偏差值最小的GPS位点并将其作为新定位点；
执行模块，用于将计算处理模块所计算得到的GPS位点作为新定位点。
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