CN111460328A - 一种基于陀螺仪的渔船时空轨迹修正方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于陀螺仪的渔船时空轨迹修正方法及装置，通过获取渔船所有船员的手机信息，根据对手机信息的实时跟踪，记录所有船员的时空轨迹，并通过聚类分析来获取渔船的时空轨迹。然后在渔船行驶时，通过获取渔船的陀螺仪反馈的态姿信息，当陀螺仪反馈的态姿信息超过设定的转向阈值时，将当前周期确定的渔船的位置与前后周期确定的渔船的位置通过直线连接作为渔船的时空轨迹。本发明可以快速准确的获取渔船的时空轨迹并实时进行修正，为渔船是否出海或停泊提供准确位置信息。

Description

一种基于陀螺仪的渔船时空轨迹修正方法及装置
技术领域
本发明属于大数据分析定位技术领域，尤其涉及一种基于陀螺仪的渔船时空轨迹修正方法及装置。
背景技术
目前我国的渔业资源十分丰富，渔民驾驶渔船出海捕鱼是日常生活的一部分。然而，各地经济条件的不同，导致有些渔船并不能提供GPS或北斗定位。而且，有些时候渔船发生事故故障时，其船上的GPS/北斗定位装置也不能提供准确的定位信息。在一些情况下，还可能发生船主关闭GPS/北斗定位的情况。上述情况都可能导致无法准确获取渔船当前位置，从而不清楚是否出海或停泊的准确信息，为安全生产带来一定的隐患。
发明内容
本申请的目的是提供一种基于陀螺仪的渔船时空轨迹修正方法及装置，来快速获取渔船当前位置，以及是否出海或停泊的准确信息。
为了实现上述目的，本申请技术方案如下：
一种基于陀螺仪的渔船时空轨迹修正方法，包括：
获取渔船所有船员的手机信息，根据对手机信息的实时跟踪，记录所有船员的时空轨迹；
周期性获取当前所有船员时空轨迹中的位置，对船员的时空轨迹进行聚类分析确定渔船的位置，根据确定的渔船的位置拟合出渔船的时空轨迹；
在渔船行驶时，获取渔船的陀螺仪反馈的态姿信息，当陀螺仪反馈的态姿信息超过设定的转向阈值时，将当前周期确定的渔船的位置与前后周期确定的渔船的位置通过直线连接作为渔船的时空轨迹。
进一步的，所述手机信息包括手机卡的用户识别码或手机的MAC地址信息。
进一步的，所述周期性获取当前所有船员时空轨迹中的位置，对船员的时空轨迹进行聚类分析确定渔船的位置，根据确定的渔船的位置拟合出渔船的时空轨迹，包括：
周期性获取当前所有船员时空轨迹中的位置信息，迭代计算位置的聚类中心位置，剔除距离聚类中心位置超过第二阈值的位置信息，直到剩余的位置信息距离聚类中心位置都未超过第二阈值；
统计剩余的位置信息对应的船员数量，如果超过第一阈值则最终聚类中心位置为当前渔船所在的位置，根据确定的渔船的位置拟合出渔船的时空轨迹。
进一步的，所述基于陀螺仪的渔船时空轨迹修正方法，还包括：
在陀螺仪反馈的态姿信息超过设定的转向阈值时，此时对船员的时空轨迹进行聚类分析确定渔船的位置，需要排除时空轨迹与渔船转向不同的船员的时空轨迹。
进一步的，所述基于陀螺仪的渔船时空轨迹修正方法，还包括：
在陀螺仪反馈的态姿信息超过设定的转向阈值时，将当前时间前后预设时间段内的时空轨迹点重新进行聚类分析确定渔船的位置，并且在重新进行聚类分析确定渔船的位置时，需要排除时空轨迹与渔船转向不同的船员的时空轨迹。
本申请还提出了一种基于陀螺仪的渔船时空轨迹修正装置，包括：
手机信息登记模块，用于获取渔船所有船员的手机信息，根据对手机信息的实时跟踪，记录所有船员的时空轨迹；
轨迹分析模块，用于周期性获取当前所有船员时空轨迹中的位置，对船员的时空轨迹进行聚类分析确定渔船的位置，根据确定的渔船的位置拟合出渔船的时空轨迹；
修正模块，用于在渔船行驶时，获取渔船的陀螺仪反馈的态姿信息，当陀螺仪反馈的态姿信息超过设定的转向阈值时，将当前周期确定的渔船的位置与前后周期确定的渔船的位置通过直线连接作为渔船的时空轨迹。
进一步的，所述手机信息包括手机卡的用户识别码或手机的MAC地址信息。
进一步的，所述轨迹分析模块，在周期性获取当前所有船员时空轨迹中的位置，对船员的时空轨迹进行聚类分析确定渔船的位置，根据确定的渔船的位置拟合出渔船的时空轨迹时，执行如下操作：
周期性获取当前所有船员时空轨迹中的位置信息，迭代计算位置的聚类中心位置，剔除距离聚类中心位置超过第二阈值的位置信息，直到剩余的位置信息距离聚类中心位置都未超过第二阈值；
统计剩余的位置信息对应的船员数量，如果超过第一阈值则最终聚类中心位置为当前渔船所在的位置，根据确定的渔船的位置拟合出渔船的时空轨迹。
进一步的，所述修正模块在陀螺仪反馈的态姿信息超过设定的转向阈值时，此时对船员的时空轨迹进行聚类分析确定渔船的位置，需要排除时空轨迹与渔船转向不同的船员的时空轨迹。
进一步的，所述修正模块在陀螺仪反馈的态姿信息超过设定的转向阈值时，将当前时间前后预设时间段内的时空轨迹点重新进行聚类分析确定渔船的位置，并且在重新进行聚类分析确定渔船的位置时，需要排除时空轨迹与渔船转向不同的船员的时空轨迹。
本申请提出了一种基于陀螺仪的渔船时空轨迹修正方法及装置，通过船员的手机信息获取渔船所有船员的时空轨迹，然后基于群体聚类分析，将聚集在一起的船员的时空轨迹作为渔船的时空轨迹。并通过渔船陀螺仪反馈的态姿信息来对时空轨迹进行修正，可以快速准确的获取渔船的时空轨迹，为渔船是否出海或停泊提供准确位置信息，便于渔业的管理和安全生产。
附图说明
图1为本申请基于陀螺仪的渔船时空轨迹修正方法流程图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
如图1所示，一种基于陀螺仪的渔船时空轨迹修正方法，包括：
获取渔船所有船员的手机信息，根据对手机信息的实时跟踪，记录所有船员的时空轨迹；
周期性获取当前所有船员时空轨迹中的位置，对船员的时空轨迹进行聚类分析确定渔船的位置，根据确定的渔船的位置拟合出渔船的时空轨迹；
在渔船行驶时，获取渔船的陀螺仪反馈的态姿信息，当陀螺仪反馈的态姿信息超过设定的转向阈值时，将当前周期确定的渔船的位置与前后周期确定的渔船的位置通过直线连接作为渔船的时空轨迹。
本申请先预先登记每个渔船的所有船员，获取每个渔船的手机信息，包括但不限于船员的姓名、手机号码、手机卡的用户识别码或手机的MAC地址信息等。
从而可以根据船员的手机信息来实时跟踪，掌握船员的时空轨迹。关于通过手机信息进行实时跟踪，掌握船员的时空轨迹，通过运营商基站或公安的WIFI探针，可以进行三点定位，获取上述某一船员的位置，长时间实时跟踪，可以记录其时空轨迹。关于获取船员的时空轨迹，属于比较成熟的技术，这里不再赘述。
容易理解的是，渔船停靠码头时，船员大多分散回家，渔船外出作业时，船员相对聚集在渔船上。通过对船员们的时空轨迹的分析，相对一致的时空轨迹即是渔船行驶的轨迹。
例如，通过分析这些船员的手机信息的时空轨迹，当一定比例(比如80％)的手机信息的时空轨迹一致时，这一段时间的时空轨迹就是渔船的行驶轨迹。其中80％即第一阈值，是一个比例。当然，第一阈值也可以直接是船员的数量，本申请对此不做限制。
本申请周期性获取当前所有船员时空轨迹中的位置，对船员的时空轨迹进行聚类分析确定渔船的位置，根据确定的渔船的位置拟合出渔船的时空轨迹，具体包括：
周期性获取当前所有船员时空轨迹中的位置信息，迭代计算位置的聚类中心位置，剔除距离聚类中心位置超过第二阈值的位置信息，直到剩余的位置信息距离聚类中心位置都未超过第二阈值；
统计剩余的位置信息对应的船员数量，如果超过第一阈值则最终聚类中心位置为当前渔船所在的位置，根据确定的渔船的位置拟合出渔船的时空轨迹。
首先根据这些手机信息的位置，计算其位置的聚类中心位置；剔除远离聚类中心位置的手机信息，即剔除距离聚类中心位置超过第二阈值的位置，例如超过30米，第二阈值的设置根据渔船的大小进行设备。剔除的这些位置距离聚类中心位置远，以为这些对应船员不在船上，重新计算剩余手机位置的聚类中心位置。如此迭代处理，直到剩余的位置距离聚类中心位置都未超过第二阈值。
需要说明的是，关于船员的聚类中心位置，可以通过各种聚类方法来进行聚类得到，属于本技术领域比较成熟的技术，这里不再赘述。
本申请统计剩余的位置对应的船员数量，若这些船员的位置与聚类中心位置距离小于第二阈值，例如30米，则该聚类中心位置就作为渔船的位置。
显然，若大部分船员的位置均距离聚类中心位置大于30米，则意味着大家不在渔船上，也意味着渔船未外出作业；否则，意味着渔船正在外出作业。
需要说明的是，本申请在根据确定的渔船的位置拟合出渔船的时空轨迹时，由于是将聚类得到的聚类中心位置作为渔船的位置，并且通过曲线拟合的方法得到渔船的时空轨迹。关于通过点进行曲线拟合，是比较成熟的技术，这里不再赘述。在曲线拟合时，前后周期所确定的渔船的位置之间是曲线。然而渔船在行驶过程中，如果遇到障碍物或紧急情况下做出避让动作，或较剧烈的转弯动作，实际行驶的轨迹可能比较尖锐，导致实际行驶的路线与拟合的时空轨迹不符合。为了避免该问题，本申请基于渔船上的陀螺仪信号，对拟合的渔船时空轨迹进行修正。
陀螺仪广泛地应用在船舶上，可以准确获取船舶的态姿信息，本申请利用陀螺仪输出的船舶的态姿信息，态姿信息包括了转向的角度信息，来对拟合的渔船时空轨迹进行修正，从而可以避免拟合的时空轨迹无法体现转弯的实际行驶轨迹的情况。
即在渔船行驶时，获取渔船的陀螺仪反馈的态姿信息，当陀螺仪反馈的态姿信息超过设定的转向阈值时，将当前周期确定的渔船的位置与前后周期确定的渔船的位置通过直线连接作为渔船的时空轨迹。
具体的，渔船在行驶中，上传的陀螺仪反馈的态姿信息，在收到态姿信息，如果发现当前的态姿信息中的角度信息超过设定的转向阈值，则说明此时渔船发生了较大的转变航向，此时的行驶轨迹转角比较尖锐，与曲线拟合的转角圆滑不同。因此，本申请将当前周期确定的渔船的位置与前后周期确定的渔船的位置通过直线连接作为渔船的时空轨迹，从而实际绘制出渔船转弯过大时的实际轨迹。
也就是说，渔船陀螺仪显示正在转变方向并在后面一段时间保持直线行驶，则该时间点的轨迹点需要单独成为一个轨迹点，而不能参考其他时空轨迹点进行曲线拟合，避免关键转弯点发生偏移的情况发生。
本申请在根据陀螺仪反馈的态姿信息对渔船的时空轨迹进行修正时，还包括如下实施例。
在一个实施例中，所述基于陀螺仪的渔船时空轨迹修正方法，还包括：
在陀螺仪反馈的态姿信息超过设定的转向阈值时，此时对船员的时空轨迹进行聚类分析确定渔船的位置，需要排除时空轨迹与渔船转向不同的船员的时空轨迹。
当收到渔船的陀螺仪的数据显示向某个方向转弯(例如向右)，则同一时刻向反方向(向左)移动的点(船员的时空轨迹点)，此时不能用于此时刻的聚类计算轨迹点。
在另一个实施例中，所述基于陀螺仪的渔船时空轨迹修正方法，还包括：
在陀螺仪反馈的态姿信息超过设定的转向阈值时，将当前时间前后预设时间段内的时空轨迹点重新进行聚类分析确定渔船的位置，并且在重新进行聚类分析确定渔船的位置时，需要排除时空轨迹与渔船转向不同的船员的时空轨迹。
本申请，在陀螺仪反馈的态姿信息超过设定的转向阈值时，不仅要对当前时间点的位置重新汇聚计算，还需要对上一周期获得的轨迹点聚类计算需要重新计算，因为当前时间和上一周期时间必定有一个时刻或两个时刻都存在较大误差。在重新计算渔船位置时，同样需要排除时空轨迹与渔船转向不同的船员的时空轨迹。
本申请将当前时间前后预设时间段内的时空轨迹点重新进行聚类分析确定渔船的位置，可以是当前时刻前的一段时间，也可以是当前时刻前后的一段时间，本申请对此不做限制。
与上述方法对应的，本申请还提出了一种基于陀螺仪的渔船时空轨迹修正装置，包括：
手机信息登记模块，用于获取渔船所有船员的手机信息，根据对手机信息的实时跟踪，记录所有船员的时空轨迹；
轨迹分析模块，用于周期性获取当前所有船员时空轨迹中的位置，对船员的时空轨迹进行聚类分析确定渔船的位置，根据确定的渔船的位置拟合出渔船的时空轨迹；
修正模块，用于在渔船行驶时，获取渔船的陀螺仪反馈的态姿信息，当陀螺仪反馈的态姿信息超过设定的转向阈值时，将当前周期确定的渔船的位置与前后周期确定的渔船的位置通过直线连接作为渔船的时空轨迹。
关于基于陀螺仪的渔船时空轨迹修正装置的具体限定可以参见上文中对于基于陀螺仪的渔船时空轨迹修正方法的限定，在此不再赘述。上述基于陀螺仪的渔船时空轨迹修正装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
存储器和处理器之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件互相之间可以通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。存储器中存储有可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器通过运行存储在存储器内的计算机程序。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于陀螺仪的渔船时空轨迹修正方法，其特征在于，所述基于陀螺仪的渔船时空轨迹修正方法，包括：
获取渔船所有船员的手机信息，根据对手机信息的实时跟踪，记录所有船员的时空轨迹；
周期性获取当前所有船员时空轨迹中的位置，对船员的时空轨迹进行聚类分析确定渔船的位置，根据确定的渔船的位置拟合出渔船的时空轨迹；
在渔船行驶时，获取渔船的陀螺仪反馈的态姿信息，当陀螺仪反馈的态姿信息超过设定的转向阈值时，将当前周期确定的渔船的位置与前后周期确定的渔船的位置通过直线连接作为渔船的时空轨迹。
2.根据权利要求1所述的基于陀螺仪的渔船时空轨迹修正方法，其特征在于，所述手机信息包括手机卡的用户识别码或手机的MAC地址信息。
3.根据权利要求1所述的基于陀螺仪的渔船时空轨迹修正方法，其特征在于，所述周期性获取当前所有船员时空轨迹中的位置，对船员的时空轨迹进行聚类分析确定渔船的位置，根据确定的渔船的位置拟合出渔船的时空轨迹，包括：
周期性获取当前所有船员时空轨迹中的位置信息，迭代计算位置的聚类中心位置，剔除距离聚类中心位置超过第二阈值的位置信息，直到剩余的位置信息距离聚类中心位置都未超过第二阈值；
统计剩余的位置信息对应的船员数量，如果超过第一阈值则最终聚类中心位置为当前渔船所在的位置，根据确定的渔船的位置拟合出渔船的时空轨迹。
4.根据权利要求1所述的基于陀螺仪的渔船时空轨迹修正方法，其特征在于，所述基于陀螺仪的渔船时空轨迹修正方法，还包括：
在陀螺仪反馈的态姿信息超过设定的转向阈值时，此时对船员的时空轨迹进行聚类分析确定渔船的位置，需要排除时空轨迹与渔船转向不同的船员的时空轨迹。
5.根据权利要求4所述的基于陀螺仪的渔船时空轨迹修正方法，其特征在于，所述基于陀螺仪的渔船时空轨迹修正方法，还包括：
在陀螺仪反馈的态姿信息超过设定的转向阈值时，将当前时间前后预设时间段内的时空轨迹点重新进行聚类分析确定渔船的位置，并且在重新进行聚类分析确定渔船的位置时，需要排除时空轨迹与渔船转向不同的船员的时空轨迹。
6.一种基于陀螺仪的渔船时空轨迹修正装置，其特征在于，所述基于陀螺仪的渔船时空轨迹修正装置，包括：
手机信息登记模块，用于获取渔船所有船员的手机信息，根据对手机信息的实时跟踪，记录所有船员的时空轨迹；
轨迹分析模块，用于周期性获取当前所有船员时空轨迹中的位置，对船员的时空轨迹进行聚类分析确定渔船的位置，根据确定的渔船的位置拟合出渔船的时空轨迹；
修正模块，用于在渔船行驶时，获取渔船的陀螺仪反馈的态姿信息，当陀螺仪反馈的态姿信息超过设定的转向阈值时，将当前周期确定的渔船的位置与前后周期确定的渔船的位置通过直线连接作为渔船的时空轨迹。
7.根据权利要求6所述的基于陀螺仪的渔船时空轨迹修正装置，其特征在于，所述手机信息包括手机卡的用户识别码或手机的MAC地址信息。
8.根据权利要求6所述的基于陀螺仪的渔船时空轨迹修正装置，其特征在于，所述轨迹分析模块，在周期性获取当前所有船员时空轨迹中的位置，对船员的时空轨迹进行聚类分析确定渔船的位置，根据确定的渔船的位置拟合出渔船的时空轨迹时，执行如下操作：
周期性获取当前所有船员时空轨迹中的位置信息，迭代计算位置的聚类中心位置，剔除距离聚类中心位置超过第二阈值的位置信息，直到剩余的位置信息距离聚类中心位置都未超过第二阈值；
统计剩余的位置信息对应的船员数量，如果超过第一阈值则最终聚类中心位置为当前渔船所在的位置，根据确定的渔船的位置拟合出渔船的时空轨迹。
9.根据权利要求6所述的基于陀螺仪的渔船时空轨迹修正装置，其特征在于，所述修正模块在陀螺仪反馈的态姿信息超过设定的转向阈值时，此时对船员的时空轨迹进行聚类分析确定渔船的位置，需要排除时空轨迹与渔船转向不同的船员的时空轨迹。
10.根据权利要求6所述的基于陀螺仪的渔船时空轨迹修正装置，其特征在于，所述修正模块在陀螺仪反馈的态姿信息超过设定的转向阈值时，将当前时间前后预设时间段内的时空轨迹点重新进行聚类分析确定渔船的位置，并且在重新进行聚类分析确定渔船的位置时，需要排除时空轨迹与渔船转向不同的船员的时空轨迹。
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