CN111123336B - 一种水利巡查定位及离线轨迹优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种水利巡查定位及离线轨迹优化方法，包括以下步骤：S1:获取巡查中的有效起点；S2:从有效的起点的下一个点开始，所有的点需要进入轨迹优化算法模块，进行轨迹点的优化；S3:若接收到的卫星颗数小于设定值，则可认定为GPS信号弱，无法完成定位功能，此时开启离线定位功能，按照指定的轨迹位置点采集频率，返回离线定位的位置数据；该水利巡查定位及离线轨迹优化方法利用GPS技术，实时获取巡查人员的相关位置信息，然后进入本发明中轨迹优化模块，然后将输出的轨迹信息通过GIS技术展现在地图中，并将展示的轨迹数据实时发送到远程服务端，以便服务端系统能够实时监测当前巡查人员的位置，提高巡查效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种水利巡查定位及离线轨迹优化方法。
背景技术
目前GPS信号在接受的过程中，比较容易收到外界地物的干扰，如楼房、高架桥、隧道、茂密的树林以及天气的影响，而水库、河道的巡查在地理位置上可能会存在干扰GPS信号比较多的因素，从而导致智能手机，GPS手持设备接受到的位置不准确，从而导致对巡查人员的定位不准确。
目前在移动端的GIS技术当中，处理及展示海量的地理空间数据成为一大难点，现有的技术主要是将海量的地理空间数据保存在远程的服务端，然后移动端通过网络获取地理空间数据，在智能手机中显示获取到的地理空间数据，在野外的巡查过程中，由于水库、河道的地理位置可能处于比较偏远的山区或者GPRS基站覆盖率比较低的区域，导致手机收不到网络，在这种特殊的环境下，移动端设备就不能正常显示地图，野外的巡查人员也失去了参照，迷失了方向，不利于野外巡查任务的完成。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种的水利巡查定位及离线轨迹优化方法。
为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
一种水利巡查定位及离线轨迹优化方法，包括以下步骤：
S1:获取巡查中的有效起点；
S2:从有效的起点的下一个点开始，所有的点需要进入轨迹优化算法模块，进行轨迹点的优化；
S3:若接收到的卫星颗数小于设定值，则可认定为GPS信号弱，无法完成定位功能，此时进行离线定位处理，按照指定的轨迹位置点采集频率，返回离线定位的位置数据。
作为优选，所述步骤S1中获取巡查中的有效起点的具体方法为：创建一个集合，用于存放需要连续验证的坐标点，然后根据GPS信号的接收频率，每秒钟接收一个位置点,并设置最小的距离阈值，然后判断当前点和上一个点之间的距离是否小于给定的距离阈值，如果有多个连续点之间的距离都小于阈值，则认定当前GPS信号已经稳定，可以进行巡查,并在地图中绘制出起点，并更新起点状态为已经获取，启动开始巡查任务；
如果已经获取的多个连续点的距离有大于指定的阈值的情况，则标记巡查起点状态为未获取，不能开始巡查，同时清空集合中已经存放的数据，重新记录后面采集到的点并验证点之间的阈值，直到有多个连续点之间的距离都小于指定阈值的情况，则获取起点成功。
作为优选，所述多个连续点为5-15个连续点。
作为优选，所述最小的距离阈值为2-4。
作为优选，所述轨迹点的优化包括：
S2.1:过滤噪声点处理；
S2.2:轨迹数据压缩处理；
S2.3:巡查路线辅助优化处理；
作为优选，所述过滤噪声点处理依据传感器和巡查速度过滤明显不合理的位置点；
具体方法为：
读取手机传感器数据的时间间隔，并设置表示设备静止状态的加速度阈值，然后实时获取当前智能手机的加速度传感器中的加速度信息，如果设备的加速度数据小于指定的阈值，则可判断设备处于静止状态，此时的位置坐标信息舍弃；
根据已经巡查的轨迹的总距离，以及所耗费的时间，根据公式速度＝路程/时间算出当前的巡查速度，如果当前采集的点与上一个点之间的距离远远大于根据当前的采集时间间隔乘以当前速度所得到的距离，则可以判断当前点噪声点，即舍弃改点。
作为优选，所述轨迹数据压缩处理的压缩方式为:采用道格拉斯-普克算法,去掉冗余的坐标点数据。
作为优选，所述步骤S3中一旦前环境能接收到的卫星颗数小于2-4颗，则可认定为GPS信号弱，无法完成定位功能。
作为优选，所述步骤S3中离线定位处理根据：百度SDK提供的离线定位功能，在GPS信号弱的情况下获取位置信息，如果百度地图SDK离线定位成功，则将获取的点进入轨迹优化模块，进行优化，然后验证定位结果是否准确，准确则添加到地图中，否则舍弃。
作为优选，所述步骤S3中离线定位处理方法为：
S3.1:在巡查之前，预先在下载地图的离线数据，地图SDK将会优先加载离线数据，保证在没有网络的情况下显示地图；
S3.2:获取GPS信号丢失前的最近一段轨迹的瞬时速度，根据当前的速度,并设置一个给定的距离阈值，并将该阈值和规划的巡查路线相结合，通过分段差值算法，生成一个相对合理的位置点返回给轨迹优化模块，进行验证，从而将轨迹连续不断的绘制在地图中；
S3.3:获取信号丢失前的瞬时速度信息；
S3.4:采用差值算法获取位置点，并显示到地图上。
此外，在和服务端交互数据的时候，将会首先检测当前的智能设备的联网状态，有网络的情况下，则直接通过服务端系统提供的数据交互接口，将数据上传到服务端，如果处于无网络的状态下，需要上报的数据将会提交到智能设备的SQLite数据库中，并开启网络监听广播，等待有网络的情况下，在将设备中保存的数据提交到服务端，提交成功后，则删除本地的数据，提交失败，则不删除本地数据，等待下一次提交，直到所有数据都提交完成为止。
本发明的有益效果为：智能手机等手持设备，利用GPS技术，实时获取巡查人员的相关位置信息，然后进入本发明中轨迹优化模块，然后将输出的轨迹信息通过GIS技术展现在地图中，并将展示的轨迹数据实时发送到远程服务端，以便服务端系统能够实时监测当前巡查人员的位置，提高巡查效率。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案进行描述，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，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些实施例获得其他的实施方式。
实施例
一种水利巡查定位及离线轨迹优化方法，包括以下步骤：
S1:获取巡查中的有效起点；
S2:从有效的起点的下一个点开始，所有的点需要进入轨迹优化算法模块，进行轨迹点的优化；
S3:一旦前环境能接收到的卫星颗数小于设定值，则可认定为GPS信号弱，无法完成定位功能，此时进行离线定位处理，按照指定的轨迹位置点采集频率，返回离线定位的位置数据。
在本实施例中，所述步骤S1中获取巡查中的有效起点的具体方法为：创建一个集合，用于存放需要连续验证的坐标点，然后根据GPS信号的接收频率，每秒钟接收一个位置点,并设置最小的距离阈值，然后判断当前点和上一个点之间的距离是否小于给定的距离阈值，如果有多个连续点之间的距离都小于阈值，则认定当前GPS信号已经稳定，可以进行巡查,并在地图中绘制出起点，并更新起点状态为已经获取，启动开始巡查任务。
如果已经获取的多个连续点的距离有大于指定的阈值的情况，则标记巡查起点状态为未获取，不能开始巡查，同时清空集合中已经存放的数据，重新记录后面采集到的点并验证点之间的阈值，直到有多个连续点之间的距离都小于指定阈值的情况，则获取起点成功。
在本实施例中，所述多个连续点为10个连续点。
在本实施例中，所述最小的距离阈值为3。
在本实施例中，所述轨迹点的优化包括：
S2.1:过滤噪声点处理；
S2.2:轨迹数据压缩处理；
S2.3:巡查路线辅助优化处理；
在巡查过程中，大部分巡查员都有自己管理的巡查范围，这个范围可以是线状的，也可以是一个封闭的面状范围，只要巡查员在指定的范围内巡查，即可以分析得出此次巡查是有效的巡查。
在巡查的过程中，首先根据后台的服务系统返回该巡查员负责巡查的范围，如果有的话，则执行绑定巡查路线操作，然后在设置轨迹优化算法时，根据该巡查员的巡查范围，通过设置一定距离阈值，比如设置为10米，根据当前的巡查速度，从巡查线路中通过线性差值算法从规划的巡查路线选取一个点，判断当前采集的GPS坐标点到这个点的距离是否小于设置的阈值，如果小于这个阈值，这说明是有效的点，则应该保留，并绘制在地图中，反之则是无效的坐标点，应该舍弃。
在本实施例中，所述过滤噪声点处理依据传感器和巡查速度过滤明显不合理的位置点；
具体方法为：
读取手机传感器数据的时间间隔，设置为200毫秒读取一次，并设置表示设备静止状态的加速度阈值，比如设置为5，并设置表示设备静止状态的加速度阈值，然后实时获取当前智能手机的加速度传感器中的加速度信息，如果设备的加速度数据小于指定的阈值，则可判断设备处于静止状态，此时的位置坐标信息舍弃；
根据已经巡查的轨迹的总距离，以及所耗费的时间，根据公式速度＝路程/时间算出当前的巡查速度，如果当前采集的点与上一个点之间的距离远远大于根据当前的采集时间间隔乘以当前速度所得到的距离，则可以判断当前点噪声点，即舍弃改点。
在采集的过程中，在GPS信号没有被遮挡是，GPS采集数据的频率为每秒钟一个点，这样的采集频率可能会产生多余的坐标点信息，会造成提交的数据量会比较大；
在本实施例中，所述轨迹数据压缩处理的压缩方式为:采用道格拉斯-普克算法,去掉冗余的坐标点数据。
在本实施例中，所述步骤S3中一旦前环境能接收到的卫星颗数小于3颗，则可认定为GPS信号弱，无法完成定位功能。
在本实施例中，所述步骤S3中离线定位处理根据：百度SDK提供的离线定位功能，在GPS信号弱的情况下获取位置信息，如果百度地图SDK离线定位成功，则将获取的点进入轨迹优化模块，进行优化，然后验证定位结果是否准确，准确则添加到地图中，否则舍弃。
在本实施例中，所述步骤S3中离线定位处理方法为：
S3.1:在巡查之前，预先在下载地图的离线数据，百度地图SDK将会优先加载离线数据，保证在没有网络的情况下显示地图；
S3.2:获取GPS信号丢失前的最近一段轨迹的瞬时速度，根据当前的速度,并设置一个给定的距离阈值，并将该阈值和规划的巡查路线相结合，通过分段差值算法，生成一个相对合理的位置点返回给轨迹优化模块，进行验证，从而将轨迹连续不断的绘制在地图中；
S3.3:获取信号丢失前的瞬时速度信息；在执行GPS定位时，假设接收GPS信号的频率为5秒钟一个位置信息，并根据该频率获取当前位置接收到的GPS卫星颗数，如果接收到的卫星数量小于3颗，或者5秒中以上还没有接收到新的位置信息，则可判断GPS信号弱或者丢失，此时记录已记录的巡查轨迹中最后一个点的速度。即GPS信号丢失前的瞬时速度。
S3.4:采用差值算法获取位置点，并显示到地图上。
在具体的实施例中，假设GPS信号丢失前的位置为P0，根据百度地图提供的API，从已经规划的巡查线路(PX)中找到距离P0最近的一个点(P1)，以P1为差值算法的起点,P2为需要差值的下一个点，根据P0点的瞬时速度信息，结合GPS位置采集的频率，根据S＝V*T，算出下一个位置点的差值距离(D)，首先根据D，计算出P1,P2两个位置点之间的斜率(K)。其次根据已经计算出K算出下一个点的经度，纬度偏移量，然后返回差值后的坐标点获取位置点。本实施例中的位置通过离线地图显示，主要运用百度地图SDK提供的离线地图功能，在巡查之前，预先在智能手机中下载百度地图的离线数据，百度地图SDK将会优先加载离线数据，如果没有离线数据的情况下才会加载在线数据，因此预先在只能手机中下载离线地图数据，将能保证在没有网络的情况下显示地图。
巡查员在巡查的过程中，主要会产生两种类型的数据需要和远程服务端系统进行数据交互，分别为巡查轨迹数据和异常上报数据，两种数据的处理通过数据提交模块进行处理，处理的基本算法描述如下所示：在和服务端交互数据的时候，将会首先检测当前的智能设备的联网状态，有网络的情况下，则直接通过服务端系统提供的数据交互接口，将数据上传到服务端，如果处于无网络的状态下，需要上报的数据将会提交到智能设备的SQLite数据库中，并开启网络监听广播，等待有网络的情况下，在将设备中保存的数据提交到服务端，提交成功后，则删除本地的数据，提交失败，则不删除本地数据，等待下一次提交，指导所有数据都提交完成为止。
本发明的有益效果为：智能手机等手持设备，利用GPS技术，实时获取巡查人员的相关位置信息，然后进入本发明中轨迹优化模块，然后将输出的轨迹信息通过GIS技术展现在地图中，并将展示的轨迹数据实时发送到远程服务端，以便服务端系统能够实时监测当前巡查人员的位置，提高巡查效率。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种水利巡查定位及离线轨迹优化方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1:获取巡查中的有效起点；
S2:从有效的起点的下一个点开始，所有的点需要进入轨迹优化算法模块，进行轨迹点的优化；
所述轨迹点的优化包括：
S2.1:过滤噪声点处理；
S2.2:轨迹数据压缩处理；
S2.3:巡查路线辅助优化处理，在巡查的过程中，根据后台的服务系统返回巡查员负责巡查的范围，执行绑定巡查路线操作，在设置轨迹优化算法时，根据巡查员的巡查范围，设置一定距离阈值，根据当前的巡查速度，通过线性差值算法从规划的巡查路线选取一个点，判断当前采集的GPS坐标点到这个点的距离是否小于设置的阈值，如果小于这个阈值则保留，并绘制在地图中，反之舍弃；
S3:若接收到的卫星颗数小于设定值，则认定为GPS信号弱，无法完成定位功能，此时进行离线定位处理，按照指定的轨迹位置点采集频率，返回离线定位的位置数据；所述步骤S3中离线定位处理方法为：
S3.1:在巡查之前，预先在下载地图的离线数据，地图SDK将会优先加载离线数据，保证在没有网络的情况下显示地图；
S3.2:获取GPS信号丢失前的最近一段轨迹的瞬时速度，根据当前的速度,并设置一个给定的距离阈值，并将该阈值和规划的巡查路线相结合，通过分段差值算法，生成一个相对合理的位置点返回给轨迹优化模块，进行验证，从而将轨迹连续不断的绘制在地图中；假设GPS信号丢失前的位置为P0，从规划的巡查线路中找到距离P0最近的一个点P1，以P1为差值算法的起点,P2为需要差值的下一个点，根据P0点的瞬时速度信息，结合GPS位置采集的频率，根据S=V*T，算出下一个位置点的差值距离D，根据D，计算出P1,P2两个位置点之间的斜率K；根据K算出下一个点的经度、纬度偏移量，然后返回差值后的坐标点获取位置点；
S3.3:获取信号丢失前的瞬时速度信息；
S3.4:采用差值算法获取位置点，并显示到地图上。
2.根据权利要求1所述的一种水利巡查定位及离线轨迹优化方法，其特征在于：所述步骤S1中获取巡查中的有效起点的具体方法为：创建一个集合，用于存放需要连续验证的坐标点，然后根据GPS信号的接收频率，每秒钟接收一个位置点,并设置最小的距离阈值，然后判断当前点和上一个点之间的距离是否小于给定的距离阈值，如果有多个连续点之间的距离都小于阈值，则认定当前GPS信号已经稳定，可以进行巡查,并在地图中绘制出起点，并更新起点状态为已经获取，启动开始巡查任务；
如果已经获取的多个连续点的距离有大于指定的阈值的情况，则标记巡查起点状态为未获取，不能开始巡查，同时清空集合中已经存放的数据，重新记录后面采集到的点并验证点之间的阈值，直到有多个连续点之间的距离都小于指定阈值的情况，则获取起点成功。
3.根据权利要求2所述的一种水利巡查定位及离线轨迹优化方法，其特征在于：所述多个连续点为5-15个连续点。
4.根据权利要求3所述的一种水利巡查定位及离线轨迹优化方法，其特征在于：所述最小的距离阈值为2-4米。
5.根据权利要求4所述的一种水利巡查定位及离线轨迹优化方法，其特征在于：所述过滤噪声点处理依据传感器和巡查速度过滤不合理的位置点,具体方法为：
读取手机传感器数据的时间间隔，并设置表示设备静止状态的加速度阈值，然后实时获取当前智能手机的加速度传感器中的加速度信息，如果设备的加速度数据小于指定的阈值，则可判断设备处于静止状态，此时的位置坐标信息舍弃；
根据已经巡查的轨迹的总距离，以及所耗费的时间，根据公式速度=路程/时间,计算出当前的巡查速度，如果当前采集的点与上一个点之间的距离远大于根据当前的采集时间间隔乘以当前速度所得到的距离，则可以判断当前点噪声点，即舍弃改点。
6.根据权利要求5所述的一种水利巡查定位及离线轨迹优化方法，其特征在于：所述轨迹数据压缩处理的压缩方式为:采用道格拉斯-普克算法,去掉冗余的坐标点数据。
7.根据权利要求6所述的一种水利巡查定位及离线轨迹优化方法，其特征在于：所述步骤S3中若能接收到的卫星颗数小于2-4颗，则可认定为GPS信号弱，无法完成定位功能。
8.根据权利要求7所述的一种水利巡查定位及离线轨迹优化方法，其特征在于：所述步骤S3中离线定位处理根据：百度SDK提供的离线定位功能，在GPS信号弱的情况下获取位置信息，如果百度地图SDK离线定位成功，则将获取的点进入轨迹优化模块，进行优化，然后验证定位结果是否准确，准确则添加到地图中，否则舍弃。
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 518000 601, Building 5, Software Park, Keji Middle 2nd Road, High-tech Zone, Nanshan District, Shenzhen, Guangdong Province Patentee after: Dongshen Zhishui Technology (Shenzhen) Co.,Ltd. Address before: 518000 Room 601, building 5, software park, kekezhong 2nd Road, Nanshan District, Shenzhen, Guangdong Patentee before: SHENZHEN DONGSHEN ELECTRONIC Co.,Ltd. |
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| CP03 | Change of name, title or address |