CN114415223B - 一种优化设备运行轨迹的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种优化设备运行轨迹的方法及系统，涉及卫星导航领域。所诉优化设备运行轨迹的方法，包括连续侦测IMU数据，根据上述IMU数据变化情况判断上述设备的运动状态；侦测卫星定位信息，根据上述卫星定位信息获取上述设备的位置信息，并结合上述运动状态及上述位置信息判断上述设备的速度状态；根据上述速度状态及上述卫星定位信息判断不同时间点的上述位置信息的置信度，将置信度低于阈值的上述位置信息从设备运行轨迹中剔除。该优化设备运行轨迹的方法及系统，通过对位置信息的置信度进行判断，对轨迹中位置点进行取舍，从而优化设备的运动轨迹，当卫星信息失所或丢失的情况下，极大降低轨迹丢失率。

Description

一种优化设备运行轨迹的方法及系统
技术领域
本发明涉及卫星导航领域，具体而言，涉及一种优化设备运行轨迹的方法及系统。
背景技术
卫星导航定位技术已经在飞机、汽车、手机等各类设备上得到了广泛应用。在包含惯性测量单元(Inertial Measurement Unit，IMU)及全球导航卫星系统(GlobalNavigation Satellite System，GNSS)的导航定位系统中，当卫星信号失锁或丢失后，传统技术依靠卫星定位的的最后一个有效位置坐标，再结合IMU实时输出的数据，可以模拟推算出设备目前的位置信息。
然而，传统技术中利用IMU输出数据辅助推算设备的位置信息的位置推送方法，随着时间推移，推算出的设备的位置信息与设备实际运动位置偏差越来越大，尤其是当设备处在抖动或者停车怠速等客观原因不能完全静止的情况下，这种位置推送方法计算出的设备位置信息与实际位置位置相比会越来越大。
所以针对上述场景，如何优化设备的运行轨迹，是当下亟待解决的问题。
发明内容
本申请提供了一种优化设备运行轨迹的方法及系统，通过对位置信息的置信度进行判断，对轨迹中位置点进行取舍，从而优化设备的运动轨迹，当卫星信息失所或丢失的情况下，极大降低轨迹丢失率。
本申请揭示了一种优化设备运行的方法，包括：连续侦测IMU数据，根据上述IMU数据变化情况判断上述设备的运动状态，其中上述运动状态包括绝对静止、伪静止及运动；侦测卫星定位信息，根据上述卫星定位信息获取上述设备的位置信息，并结合上述运动状态及上述位置信息判断上述设备的速度状态，其中上述位置信息包括定位精度及运行速率，上述定位精度包括单点解、差分解、固定解及浮点解，上述速度状态包括速度伪静止、匀速运动及运动；根据上述速度状态及上述卫星定位信息判断不同时间点的上述位置信息的置信度，将置信度低于阈值的上述位置信息从设备运行轨迹中剔除，其中当第一时间点的定位精度为单点解、差分解或浮点解，且速度状态为匀速运动或运动，且上述第一时间点时上述设备的位置与第二时间点时上述设备的位置的距离大于上述第一时间点与上述第二时间点之间的时间间隔内以上述第一时间点的运行速率运行的距离，则上述第一时间点的位置信息的置信度低于阈值，将该第一时间点的位置信息从上述设备运行轨迹中剔除。
在本申请一实施例中，上述IMU数据包括三轴输出的数据信息以及对应的时间戳信息。
在本申请一实施例中，上述卫星定位信息包括GGA数据及RMC数据。
在本申请一实施例中，当连续侦测的多次上述IMU数据没有任何变化或者任意两组上述IMU数据的差值连续低于预设的静止阈值，则上述设备的运动状态为绝对静止，当任意两组上述IMU数据的差值大于或等于预设的上述静止阈值但低于或等于预设的伪静止阈值的，则上述设备的运动状态为伪静止，当任意两组的上述IMU数据的差值大于上述的伪静止阈值的，则上述设备的运动状态为运动。
在本申请一实施例中，上述位置信息还包括上述设备的经纬度、定位结果。
在本申请一实施例中，当上述运行速率低于预设速率阈值的，则上述设备的速度状态为速度伪静止，当上述运行速率大于或等于上述预设速率阈值的且上述运动状态为伪静止或静止，则上述设备的速度状态为伪匀速运动，当上述运行速率大于或等于上述预设速率阈值的且上述运动状态为运动，则上述设备的速度状态为运动。
本申请还揭示了一种优化设备运行轨迹的系统，包括：运算处理模块； IMU模块，与上述运算处理模块连接，其中上述运算处理模块用于连续侦测上述IMU模块输出的IMU数据并根据上述IMU数据判断上述设备的运动状态，上述运动状态包括绝对静止、伪静止及运动；以及GNSS模块，与上述运算处理模块连接，其中上述运算处理模块与侦测卫星定位信息并根据上述卫星定位信息获取上述设备的位置信息，结合上述运动状态及上述位置信息判断上述设备的速度状态，并根据上述速度状态及上述卫星定位信息判断不同时间点的上述位置信息的置信度，将置信度低于阈值的上述位置信息从设备运行轨迹中剔除，其中上述位置信息包括定位精度及运行速率，上述定位精度包括单点解、差分解、固定解及浮点解，上述速度状态包括速度伪静止、匀速运动及运动；当第一时间点的定位精度为单点解、差分解或浮点解，且速度状态为匀速运动或运动，且上述第一时间点时上述设备的位置与第二时间点时上述设备的位置的距离大于上述第一时间点与上述第二时间点之间的时间间隔内以上述第一时间点的运行速率运行的距离，则上述第一时间点的位置信息的置信度低于阈值，将该第一时间点的位置信息从上述设备运行轨迹中剔除。
在本申请一实施例中，上述IMU数据包括三轴输出的数据信息以及对应的时间戳信息。
在本申请一实施例中，上述卫星定位信息包括GGA数据及RMC数据。
在本申请一实施例中，当连续侦测的多次上述IMU数据没有任何变化或者任意两组上述IMU数据的差值连续低于预设的静止阈值，则上述设备的运动状态为绝对静止，当任意两组上述IMU数据的差值大于或等于预设的上述静止阈值但低于或等于预设的伪静止阈值的，则上述设备的运动状态为伪静止，当任意两组的上述IMU数据的差值大于上述的伪静止阈值的，则上述设备的运动状态为运动。
在本申请一实施例中，上述位置信息还包括上述设备的经纬度、定位结果。
在本申请一实施例中，当上述运行速率低于预设速率阈值的，则上述设备的速度状态为速度伪静止，当上述运行速率大于或等于上述预设速率阈值的且上述运动状态为伪静止或静止，则上述设备的速度状态为伪匀速运动，当上述运行速率大于或等于上述预设速率阈值的且上述运动状态为运动，则上述设备的速度状态为运动。
本申请提供了一种优化设备运行轨迹的方法及系统，通过对位置信息的置信度进行判断，对轨迹中位置点进行取舍，从而优化设备的运动轨迹，当卫星信息失所或丢失的情况下，极大降低轨迹丢失率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1是本发明一实施例提供基于标题定位的扫描识别系统的流程示意图。
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、完整的描述，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，本领域普通技术人员在没有做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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本申请揭示了一种设备运行轨迹优化方法，本申请一该实施例中具体包括如下所述步骤。
步骤S100，连续侦测IMU数据，根据IMU数据变化情况判断设备的运动状态。
在本申请一实施例中，连续侦测是指连续多次获取数据，在本申请一较佳的实施例中，连续多次间隔的时间相等，如每隔5秒就获取一次数据，如此平滑重叠取样，保证状态连续。
在本申请一实施例中，IMU数据是指IMU设备输出的数据部分或者全部，包括：三轴输出的数据信息以及对应的时间戳信息等，例如三轴输出的信息可例如角速度、加速度。
在本申请一实施例中，根据IMU数据的变化，设备的运动状态可包括：绝对静止、伪静止、运动。绝对静止即连续侦测的多次数据没有任何变化或者任意两组数据的差值连续低于预设的静止阈值；伪静止即连续侦测的多次数据任意变化较小，可例如任意两组数据的差值大于或等于预设的静止阈值，但持续低于或等于预设的伪静止阈值；运动即连续侦测的多次数据变化较大，可例如任意两组数据的差值大于预设的伪静止阈值。本申请的较佳的实施例中，上述静止阈值、伪静止阈值并不根据实际需求进行调整。
步骤S200，侦测卫星定位信息，根据上述卫星定位信息获取上述设备的位置信息并结合上述运动状态判断上述设备的速度状态。
在本申请一实施例中，卫星定位信息包括为全球定位系统固定数据 (GlobalPositioning System Fix Data，GGA)、全球定位系统建议的最小传输数据(RecommendedMinimum Specific GPS/Transit Data，RMC)等包含时间戳的信息。利用GGA和RMC数据可以解析出全球导航卫星系统获取的设备的经纬度、运行速率、定位结果、定位精度等。上述设备的位置信息包括某个时间点该设备的经纬度、运行速率、定位结果、定位精度等。本申请中的卫星定位信息根据不同的卫星定位系统会有所区别，并不以上述实施例中列举的数据类别为限。
在本申请一实施例中，该设备的速度状态包括：速度伪静止、匀速运动、运动。若速率低于预设速率阈值的，则判定设备处于速度伪静止状态；若速率大于或等于预设速率阈值的，则根据上述步骤100中运动状态进一步判断速度状态，如运动状态为伪静止或绝对静止状态，则速度状态为伪匀速运动状态，如运动状态为运动，则速度状态为运动状态。
步骤S300，根据上述步骤中速度状态及卫星定位信息，判断设备位置信息的置信度，将置信度低于阈值的位置信息点从设备运行轨迹中剔除。
根据卫星定位信息可以解析出不同时间点的设备位置信息的定位精度，定位精度包括单点解、差分解、固定解、浮点解。定位精度为固定解的设备位置信息，属于高置信度，直接在轨迹中进行采用。
而定位精度为单点解、差分解、浮点解的设备位置信息则需进一步进行判断。如速度状态为速度伪静止，则该设备不运动，该设备位置信息可以直接在轨迹中采用。如速度状态为伪匀速状态和运动状态，则进一步判断当前时间点与下一个时间点的设备位置的距离是否大于两个时间点之间的时间间隔内以当前时间点时运行速度运行的距离，如否，则该时间点的设备位置信息属于高于阈值，直接在轨迹中进行采用，否则，则视该时间点的设备位置信息的置信度低于阈值，将该时间点位置信息从该设备运行轨迹中进行删除。
在本申请中，进一步判断当前时间点与下一个时间点的设备位置的距离可以通过两个时间点的位置信息直接进行计算。
在本申请中，进一步判断当前时间点与下一个时间点的设备位置的距离是否大于两个时间点之间的时间间隔内以当前时间点时运行速度运行的距离，即以当前时间点的运行速度乘以两个时间点的时间间隔。
本申请揭示了一种优化设备运行轨迹的系统，参阅图1，图1是本申请所揭示的一种优化设备运行轨迹的系统的一实施例的示意图。
该系统，包括运算处理模块1，IMU模块2以及GNSS模块3，其中IMUS模块2和GNSS模块3分别于运算处理模块1连接。
运算处理模块1用于连续侦测IMU模块2输出的IMU数据，根据IMU模块输出的数据变化情况判断设备的运动状态。运算处理模块1还用于侦测GNSS模块3输出的卫星定位信息，根据卫星定位信息以及设备的运动状态判断设备的速度状态。运算处理模块1根据速度状态及卫星定位信息，判断设备位置信息的置信度，将置信度低于阈值的位置信息点从轨迹中剔除。
在本申请一实施例中，当连续侦测的多次上述IMU数据没有任何变化或者任意两组上述IMU数据的差值连续低于预设的静止阈值，则上述设备的运动状态为绝对静止，当任意两组上述IMU数据的差值大于或等于预设的上述静止阈值但低于或等于预设的伪静止阈值的，则上述设备的运动状态为伪静止，当任意两组的上述IMU数据的差值大于上述的伪静止阈值的，则上述设备的运动状态为运动。
在本申请一实施例中，上述位置信息还包括上述设备的经纬度、定位结果。
在本申请一实施例中，当上述运行速率低于预设速率阈值的，则上述设备的速度状态为速度伪静止，当上述运行速率大于或等于上述预设速率阈值的且上述运动状态为伪静止或静止，则上述设备的速度状态为伪匀速运动，当上述运行速率大于或等于上述预设速率阈值的且上述运动状态为运动，则上述设备的速度状态为运动。
本申请提供了一种优化设备运行轨迹的方法及系统，通过对位置信息的置信度进行判断，对轨迹中位置点进行取舍，从而优化设备的运动轨迹，当卫星信息失所或丢失的情况下，极大降低轨迹丢失率。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种优化设备运行轨迹的方法，其特征在于，包括：
连续侦测IMU数据，根据上述IMU数据变化情况判断上述设备的运动状态，其中上述运动状态包括绝对静止、伪静止及运动，当连续侦测的多次上述IMU数据没有任何变化或者任意两组上述IMU数据的差值连续低于预设的静止阈值，则上述设备的运动状态为绝对静止，当任意两组上述IMU数据的差值大于或等于预设的上述静止阈值但低于或等于预设的伪静止阈值的，则上述设备的运动状态为伪静止，当任意两组的上述IMU数据的差值大于上述的伪静止阈值的，则上述设备的运动状态为运动；
侦测卫星定位信息，根据上述卫星定位信息获取上述设备的位置信息，并结合上述运动状态及上述位置信息判断上述设备的速度状态，其中上述位置信息包括定位精度及运行速率，上述定位精度包括单点解、差分解、固定解及浮点解，上述速度状态包括速度伪静止、匀速运动及运动，当上述运行速率低于预设速率阈值的，则上述设备的速度状态为速度伪静止，当上述运行速率大于或等于上述预设速率阈值的且上述运动状态为伪静止或静止，则上述设备的速度状态为伪匀速运动，当上述运行速率大于或等于上述预设速率阈值的且上述运动状态为运动，则上述设备的速度状态为运动；
根据上述速度状态及上述卫星定位信息判断不同时间点的上述位置信息的置信度，将置信度低于阈值的上述位置信息从设备运行轨迹中剔除，其中当第一时间点的定位精度为单点解、差分解或浮点解，且速度状态为匀速运动或运动，且上述第一时间点时上述设备的位置与第二时间点时上述设备的位置的距离大于上述第一时间点与上述第二时间点之间的时间间隔内以上述第一时间点的运行速率运行的距离，则上述第一时间点的位置信息的置信度低于阈值，将该第一时间点的位置信息从上述设备运行轨迹中剔除。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，上述IMU数据包括三轴输出的数据信息以及对应的时间戳信息。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，上述卫星定位信息包括GGA数据及RMC数据。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，上述位置信息还包括上述设备的经纬度、定位结果。
5.一种优化设备运行轨迹的系统，其特征在于，包括：
运算处理模块；
IMU模块，与上述运算处理模块连接，其中上述运算处理模块用于连续侦测上述IMU模块输出的IMU数据并根据上述IMU数据判断上述设备的运动状态，上述运动状态包括绝对静止、伪静止及运动，当连续侦测的多次上述IMU数据没有任何变化或者任意两组上述IMU数据的差值连续低于预设的静止阈值，则上述设备的运动状态为绝对静止，当任意两组上述IMU数据的差值大于或等于预设的上述静止阈值但低于或等于预设的伪静止阈值的，则上述设备的运动状态为伪静止，当任意两组的上述IMU数据的差值大于上述的伪静止阈值的，则上述设备的运动状态为运动；以及
GNSS模块，与上述运算处理模块连接，其中上述运算处理模块与侦测卫星定位信息并根据上述卫星定位信息获取上述设备的位置信息，结合上述运动状态及上述位置信息判断上述设备的速度状态，并根据上述速度状态及上述卫星定位信息判断不同时间点的上述位置信息的置信度，将置信度低于阈值的上述位置信息从设备运行轨迹中剔除，其中上述位置信息包括定位精度及运行速率，上述定位精度包括单点解、差分解、固定解及浮点解，上述速度状态包括速度伪静止、匀速运动及运动，当上述运行速率低于预设速率阈值的，则上述设备的速度状态为速度伪静止，当上述运行速率大于或等于上述预设速率阈值的且上述运动状态为伪静止或静止，则上述设备的速度状态为伪匀速运动，当上述运行速率大于或等于上述预设速率阈值的且上述运动状态为运动，则上述设备的速度状态为运动；当第一时间点的定位精度为单点解、差分解或浮点解，且速度状态为匀速运动或运动，且上述第一时间点时上述设备的位置与第二时间点时上述设备的位置的距离大于上述第一时间点与上述第二时间点之间的时间间隔内以上述第一时间点的运行速率运行的距离，则上述第一时间点的位置信息的置信度低于阈值，将该第一时间点的位置信息从上述设备运行轨迹中剔除。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，上述IMU数据包括三轴输出的数据信息以及对应的时间戳信息。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，上述卫星定位信息包括GGA数据及RMC数据。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，上述位置信息还包括上述设备的经纬度、定位结果。
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