CN204291051U - 基于卫星和手机双定位的道路运输车辆控制装置 - Google Patents

Abstract

一种基于卫星和手机双定位的道路运输车辆控制装置，用于通过至少一个管理平台对进行道路运输的车辆进行控制。所述车辆上带有一个卫星定位设备，所述车辆的驾驶员带有一个手机，所述卫星定位设备连接有响应所述管理平台的定位请求反馈卫星定位数据的卫星定位信息服务器，所述手机连接有响应所述管理平台的定位请求反馈手机定位数据的手机定位信息服务器，所述卫星定位信息服务器和所述手机定位信息服务器通过无线网络与所述管理平台连接。所述控制装置可以保证物流运输的准确性和真实性，并不会由此在大多数正常情况下带来频繁的停止驾驶员操作车辆的业务操作许可，大大节约了企业成本，减少了驾驶员以及监管控制人员的劳动负担。

Description

基于卫星和手机双定位的道路运输车辆控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种道路运输控制装置，尤其是一种基于卫星和手机双定位的道路运输车辆控制装置，属于物联网的范畴。

背景技术

随着物流运输行业的发展，物流运输企业通过加强自身管理能力建设，企业的信誉度作为衡量企业物流营运能力的可靠度，是客户选择合作伙伴的重要准则之一。因此，物流运输企业则更加注重培养物流的真实性及可靠性，从而提高自身的竞争优势。

传统的物流运输企业只能在固定出发地及收货点查知货物的运输状况，运输时间也只能通过以往的经验进行估算。而很难实时跟踪运输过程的车辆以及货物的状况。现代的物流技术结合了卫星定位(例如GPS定位，北斗卫星定位等)及移动通信定位(例如手机基站定位)技术，通过在管理平台(例如电脑或手机终端)对货车及驾驶员的位置实现远程双定位，让客户能随时随地能查询及了解现有的运输状况，充分透明地了解货物运输的实时状况以及估计运输时间。

在管理平台对手机及卫星定位设备进行远程定位时，由于网络延迟，或者服务器繁忙排队等待的现象，导致管理平台接收两种定位装置返回的位置信息的时间不一致，从而产生除了设备定位精度误差以外，还会产生由于接收时间不一致而导致的定位相对距离误差。因此，需要提供一种道路运输车辆控制装置，以消除上述误差，提供对物流运输更加精准的控制。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于卫星和手机双定位的道路运输车辆控制装置，以减少或避免前面所提到的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种基于卫星和手机双定位的道路运输车辆控制装置，用于通过至少一个管理平台对进行道路运输的车辆进行控制，所述车辆上带有一个卫星定位设备，所述车辆的驾驶员带有一个手机，所述卫星定位设备连接有响应所述管理平台的定位请求反馈卫星定位数据的卫星定位信息服务器，所述手机连接有响应所述管理平台的定位请求反馈手机定位数据的手机定位信息服务器，所述卫星定位信息服务器和所述手机定位信息服务器通过无线网络与所述管理平台连接。

优选地，所述车辆上设置有可通过所述管理平台远程操纵的发动机控制设备。

本实用新型的基于卫星和手机双定位的道路运输车辆控制装置通过车辆上带有的卫星定位设备以及驾驶员带有的手机进行双定位，从而可以保证物流运输的准确性和真实性，并不会由此在大多数正常情况下带来频繁的停止驾驶员操作车辆的业务操作许可，大大节约了企业成本，减少了驾驶员以及监管控制人员的劳动负担。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中，

图1显示的是根据本实用新型的一个具体实施例的一种道路运输车辆控制装置的结构示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。

图1显示的是根据本实用新型的一个具体实施例的一种基于卫星和手机双定位的道路运输车辆控制装置的结构示意图。如图所示，所述道路运输车辆控制装置用于通过至少一个管理平台100对进行道路运输的车辆200进行控制。其中，车辆200上带有一个卫星定位设备201，驾驶员300带有一个手机301，卫星定位设备201连接有响应所述管理平台的定位请求反馈卫星定位数据的卫星定位信息服务器202，手机301连接有响应所述管理平台的定位请求反馈手机定位数据的手机定位信息服务器302，卫星定位信息服务器202和手机定位信息服务器302通过无线网络400与管理平台100连接。

上述卫星定位设备201和手机301可以采用任何一种具备定位功能的定位设备或手机，例如所述卫星定位设备201可以采用广州亿程交通信息有限公司销售的设备型号为ET-578J的卫星定位设备，或者北京中斗科技股份有限公司销售的设备型号为ZD-V6661的卫星定位设备等，上述卫星定位设备通常由设备销售公司提供有可与其连接并提供该设备的定位信息的卫星定位信息服务器。至于手机定位现有技术业已十分普遍，通信运营商通常提供有可与其连接并提供该设备的定位信息的手机定位信息服务器。

本实用新型的基于卫星和手机双定位的道路运输车辆控制装置的基本思路是通过管理平台100对进行物流运输的车辆200和驾驶员300进行远程定位，在正常情况下，如果驾驶员300和车辆200定位之后的相对距离分布函数表明二者位置相同，则提供业务许可，使得驾驶员300可以操作车辆200进行道路运输；反之，如果驾驶员300和车辆200定位之后的相对距离分布函数表明二者位置不同，则停止给予业务许可，使得驾驶员300不可以继续操作车辆200进行道路运输。

现有物联网控制领域中，物流运输的控制往往只对车辆或者驾驶员之一进行定位，然后基于被定位对象是否符合预订的线路判断物流运输的运输状况。然而实际运输的时候，由于道路拥堵、线路改造、收费调整等突发情况导致被定位对象偏离预定线路的情况几乎无法避免，导致现有物流运输无法进行实时控制，往往流于形式，最多只能进行参考，控制精度、控制可靠性都很低，以致物流运输企业难以有效掌控物流运输的真实性和可靠性。

另外，现有技术基于卫星定位或者手机定位的技术业已成熟，在物流运输领域应用也比较广泛，但是尚无任何现有技术公开将二者进行结合，剔除定位误差获取二者之间的相对距离以提供对物流运输的实时控制的案例，本实用新型的真是基于现有技术的不足，提供了一种可供实用的更加精准的控制物流运输的方法。

具体来说，在蜂窝网络中利用基站进行定位估计的实际应用中，定位性能往往受到信道环境，测量值精度等多种因素的影响，如非视距传播影响，多径传播影响等的影响。另外，多址干扰以及装置负荷等也是定位误差产生的因素之一。美国联邦通信委员会推出的基站定位精度在50米以内的概率为67％，定位精度在150米以内的概率为95％。

另外，根据卫星装置定位的过程和原理，影响卫星装置定位误差的主要因素有：由于卫星和地面控制中心的自身位置坐标的位置误差；由于信号在大气中传播产生的电离层折射误差、对流层折射误差以及多路径传播的传播误差；包括距离测量误差、高程测量误差、时钟的测量误差；用户与卫星之间的几何误差系数造成的其他误差等。卫星装置的定位精度一般情况下在10-20米左右。但装置对卫星的依赖性强，盲区多，室内，车里，阴天对精度影响大。

由于手机定位信息服务器302与卫星定位信息服务器202收到定位请求后，由于服务器的排队等待，以及网络延迟时间不一样，管理平台100在收到手机301和卫星定位设备201的位置信息的时刻也不一样，一般会有1-2秒的时间差异。因此，即使手机301和卫星定位设备201的实际位置绑定为同一点，由于接收时间的不一致，二者对应的位置坐标也不在同一个时刻，导致定位坐标值不相等。因此，定位相对距离是由于定位误差以及接收时间不一致的影响，导致了手机301和卫星定位设备201的定位位置之间产生了相对距离。

因此，由于上述距离误差的存在，本实用新型为了能够准确获知车辆200和驾驶员300的相对位置，必须了解其中距离误差的产生原因，同时采取对应的技术手段，排除由于定位时间的不同所产生的距离误差。下面罗列可能发生的情景状态逐一分析如下。

情景一：手机301与卫星定位设备201绑定在同一位置，且均处于静止状态。

当驾驶员300与车辆200处于绑定且静止的状态，即此时驾驶员300与车辆200的速率相等且都为零，实际相对距离也为零。管理平台100在接收手机301与卫星定位设备201的位置信息数据中，由于各自的速度都为0，因此，由接收时间不一致导致的相对距离也为0，此时只有定位精度产生的误差。随着定位次数的增加，定位的相对距离将徘徊于附近。

情景二：手机301与卫星定位设备201没有绑定在同一位置，且均处于静止状态。

当驾驶员300与车辆200处于不绑定的状态，此时驾驶员300与车辆200的速率相等且为零，但实际距离较远。管理平台100在接收手机301与卫星定位设备201位置信息的过程中，由于速率都为0，由接收时间不一致导致的定位相对距离也为0。因此，此时只有定位误差导致的相对距离。随着对手机301与卫星定位设备201的定位次数的增加，各自的定位经纬度将围绕着各自的实际位置徘徊，定位的相对距离也将徘徊于真实相对距离。

情景三：手机301与卫星定位设备201绑定在同一位置，但都处于行驶运动状态。

当手机301与卫星定位设备201绑定且处于行驶运动状态，则此时驾驶员300与车辆200的实际相对距离应该为0，但由于管理平台100接收手机301与卫星定位设备201位置信息的时间不一致，同时车辆200在这段时间内的行驶，产生了额外的相对距离，加上本身由定位误差导致的相对距离，造成手机301与车辆200的定位相对距离大于静止下的状态，但始终会在一个区间内徘徊。

情景四：手机301与卫星定位设备201没有绑定在同一位置，但都处于行驶运动状态。

当手机301与卫星定位设备201不绑定且处于行驶运动状态，表明驾驶员300与车辆200的相对距离较远，同时，由于管理平台100接收手机301与卫星定位设备201位置信息的时间不一致以及定位误差的影响，驾驶员300与车辆200的相对距离较大。由于驾驶员200行走的速度与车辆300行驶的速度差距较大，或者驾驶员200与车辆300的前进方向不一致时，驾驶员200与车辆300的相对距离将随着时间的增加，而不断地增加。

根据上述罗列的情形，本实用新型有针对性的提出了基于卫星和手机双定位的基于卫星和手机双定位的道路运输车辆控制装置，所述控制装置可以设定多个连续的查询时间周期，计算并剔除由接收时间不一致而导致的定位相对距离误差，并利用统计分析的方法，计算出仅由定位误差产生的定位相对距离的分布函数，从而实现对于任意一组手机与车载终端的位置信息，都能够判断出在给定的置信水平下，驾驶员与车辆在同一时刻的位置一致性。

具体来说，本实用新型的上述基于卫星和手机双定位的道路运输车辆控制装置可以采用如下步骤进行操作。

步骤1：管理平台100每隔t分钟同时向手机定位信息服务器302和卫星定位信息服务器202发送一次定位请求，并收到一次手机定位信息服务器302与卫星定位信息服务器202分别反馈的手机定位数据与卫星定位数据，则在nt分钟内共发送了n次定位请求，并收到n次手机301与卫星定位设备201的定位坐标，其中每次的定位坐标包括：

第i次接收到的卫星定位设备201的经度坐标与纬度坐标；

第i次接收到的手机301的经度坐标与纬度坐标；

手机301第i次接收到其定位坐标时的时刻；

卫星定位设备201第i次接收到其定位坐标时的时刻；

V_i ^B：在时刻，通过卫星定位设备201接收到的车辆的行驶速率；

在第时刻，通过卫星定位设备201接收到的车辆行驶的方向与正东面的顺时针夹角；

i＝1,2,3....n。

本步骤属于原始数据的采集，采集过程中可以假定时间周期t是一个很短的时间，则在很短的时间周期t内，车辆300的行驶过程可以近似为匀速的水平运动状态，此时为了使问题确定和简化，可以假定：

(1)由于手机定位精度与卫星定位精度的变化为随机过程，设手机定位精度的变化与卫星定位精度的变化近似为正态分布，两者相互独立。

(2)假设发送手机定位与卫星定位设备定位请求为同一时刻，每次发送必能得到一组反馈的手机定位与车载终端定位信息。

(3)假设装置在时刻收到卫星定位设备的定位位置信息，时刻收到手机定位的位置信息，在这段时间差内车辆的行驶速度近似为匀速，方向为直线。

(4)假设手机的位置代表驾驶员的位置，卫星定位设备始终嵌入在车辆内，卫星定位设备的位置代表车辆的位置。

(5)手机与卫星定位设备在现实中驾驶舱的实际位置并不是重合的，卫星定位设备内嵌在车辆内部，而手机则根据驾驶员喜好在驾驶舱内任意位置，一般实际相对距离大约为1～2米。因此我们假设手机与卫星定位设备的实际位置为同一点。

(6)设地面为绝对水平。即不考虑垂直定位误差的影响。

步骤2：根据步骤1获得的原始数据，计算手机301和卫星定位设备201接收时间不一致所导致的时间差为：

$t_i=|t_i^L-t_i^B|$

同时计算车辆在纬度线及经度线上的速度分别为：

$\begin{array}{cc}{v}_i^x=v_i\cos {\mathrm{\θ}}_i& v_i^y=v_i\sin {\mathrm{\θ}}_i\end{array}$

假设在所述时间差t_i这段时间内，所述车辆的速度为匀速且方向为直线，则手机301和卫星定位设备201由于接收时间不一致所导致的相对距离误差的经度方向距离和纬度方向距离分别为：

$\begin{array}{cc}{S}_i^{\mathrm{tx}}=v_i^x\×t_i& S_i^{\mathrm{ty}}=v_i^y\×t_i\end{array}$

本步骤根据信号接收时间差，计算获得了由于接收时间不一致所带来的经度方向距离和纬度方向距离下面就需要将这个距离剔除掉。

步骤3：剔除掉手机301和卫星定位设备201由于接收时间不一致所导致的相对距离误差，计算第i次定位中，由手机301和卫星定位设备201的设备定位精度所导致的定位相对距离为：

上述公式实际上很容易理解，也就是用第i次接收到的手机301的经度坐标与纬度坐标，分别与第i次接收到的卫星定位设备201的经度坐标与纬度坐标对应相减的绝对值，然后减去步骤2中计算获得的由于接收时间不一致所带来的经度方向距离和纬度方向距离将获得的经度方向的坐标差值与纬度方向的坐标差值按照三角公式计算直线距离即可。

当然，计算获得上述距离差值仅仅是了解到驾驶员300与车辆200的相对距离远近而已，并不能就此判断驾驶员300和车辆200是不是在一起。例如，某些情况下，驾驶员需要休息时，驾驶员300和车辆200可能会保持一个相对车辆的停放地点和驾驶员休息的地点较远的距离，例如50米乃至200米都是有可能的，然而这个距离有可能在较长的时间周期内都是保持相对稳定的，因此传统的依据距离远近判断道路运输过程是否正常是不准确的，很容易发生误判，而相对于道路运输控制的复杂性来说，不可能在稍有状况的情况下就立即停止驾驶员操作车辆的业务操作许可，这会带来一系列的问题或者造成事故，或者随时电话询问驾驶员，以核实真实状况，这又会给驾驶员以及监管控制人员带来额外的劳动负担，对于物流运输企业来说都是不合适的。

因此本实用新型进一步的提供了统计分析的步骤，具体为：

步骤4：根据步骤3中的公式，设分别是经度和纬度上由设备定位精度所导致的定位相对距离，则：

也就是本步骤将前述步骤3中剔除了时间误差后的经度方向的坐标差值与纬度方向的坐标差值单独作为统计参数提取出来使用。

步骤5：分别求出的均值μ^x和标准差σ^x；的均值μ^y和标准差σ^y：

$\begin{array}{cc}{\mathrm{\μ}}^x=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ξ}}_i^x}{n}& {\mathrm{\σ}}^x=\sqrt{\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{({\mathrm{\ξ}}_i^x-{\mathrm{\μ}}^x)}^2}{n}}\end{array}$

$\begin{array}{cc}{\mathrm{\μ}}^y=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ξ}}_i^y}{n}& {\mathrm{\σ}}^y=\sqrt{\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{({\mathrm{\ξ}}_i^y-{\mathrm{\μ}}^y)}^2}{n}}\end{array}$

步骤6：根据正态分布的性质，ξ_i ^x，ξ_i ^y分别服从均值和标准差为(μ^x,σ^x),(μ^y,σ^y)的正态分布，且相互独立，设置信水平ρ_z＝0.95，则按照如下公式：

$\sqrt{{\left(\frac{{{\mathrm{\ξ}}_i}^x-{\mathrm{\μ}}^x}{{\mathrm{\σ}}^x}\right)}^2+{\left(\frac{{{\mathrm{\ξ}}_i}^y-{\mathrm{\μ}}^y}{{\mathrm{\σ}}^y}\right)}^2}\≤{\mathrm{\ρ}}_z$

则表示在95％的情况下，驾驶员300与车辆200处于同一位置；每次判定成功将再次提供t分钟的业务操作许可，使得驾驶员300可以操作车辆200进行所述道路运输。

本步骤中，置信水平ρ_z＝0.95可以根据实际情况进行设定，亦即经过对物流运输企业不同驾驶员、不同车辆长时间的统计，可以设定一个得以保证绝大多数，例如90％的驾驶员可以接受的置信水平ρ_z，在该置信水平ρ_z下90％的驾驶员都可以保证物流运输的准确性和真实性，并不会由此在大多数正常情况下带来频繁的停止驾驶员操作车辆的业务操作许可，因此可以大大节约企业成本，减少驾驶员以及监管控制人员的劳动负担。

优选地，在车辆200上还设置有可通过管理平台100远程操纵的发动机控制设备(图中未示出)，当管理平台100向所述发动机控制设备发出业务操作许可，亦即所述发动机控制设备不会将车辆200的发动机锁死，驾驶员300可以可以操作车辆200进行所述道路运输。反之，当管理平台100停止向所述发动机控制设备给予业务操作许可，所述发动机控制设备将会锁死车辆200的发动机，驾驶员300也就不可以操作车辆200进行道路运输了。

步骤7：再t分钟后，若需要继续进行道路运输，则管理平台将再次向手机定位信息服务器302和卫星定位信息服务器202发送一次定位请求，重复上述步骤1-6。

当然，另一种情形是，例如在所述步骤6中，

若： $\sqrt{{\left(\frac{{{\mathrm{\ξ}}_i}^x-{\mathrm{\μ}}^x}{{\mathrm{\σ}}^x}\right)}^2+{\left(\frac{{{\mathrm{\ξ}}_i}^y-{\mathrm{\μ}}^y}{{\mathrm{\σ}}^y}\right)}^2}>{\mathrm{\ρ}}_z$

则表示在95％的情况下，驾驶员300与车辆200没有处于同一位置；则停止给予业务操作许可，使得驾驶员300不可以操作车辆200进行道路运输。

再或者，停止给予业务操作许可之后，再t分钟后，若需要继续进行道路运输，则管理平台将再次向手机定位信息服务器302和卫星定位信息服务器202发送一次定位请求，重复上述步骤1-6，直到判断驾驶员300与车辆200处于同一位置或者关闭管理平台100整个控制方法结束。

综上所述，本实用新型的基于卫星和手机双定位的道路运输车辆控制装置通过车辆上带有的卫星定位设备以及驾驶员带有的手机进行双定位，从而可以保证物流运输的准确性和真实性，并不会由此在大多数正常情况下带来频繁的停止驾驶员操作车辆的业务操作许可，大大节约了企业成本，减少了驾驶员以及监管控制人员的劳动负担。

本领域技术人员应当理解，虽然本实用新型是按照多个实施例的方式进行描述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解，并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本实用新型的保护范围。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (2)

1.一种基于卫星和手机双定位的道路运输车辆控制装置，用于通过至少一个管理平台(100)对进行道路运输的车辆(200)进行控制，其特征在于，所述车辆(200)上带有一个卫星定位设备(201)，所述车辆的驾驶员(300)带有一个手机(301)，所述卫星定位设备(201)连接有响应所述管理平台(100)的定位请求反馈卫星定位数据的卫星定位信息服务器(202)，所述手机(301)连接有响应所述管理平台(100)的定位请求反馈手机定位数据的手机定位信息服务器(302)，所述卫星定位信息服务器(202)和所述手机定位信息服务器(302)通过无线网络(400)与所述管理平台(100)连接。

2.如权利要求1所述的基于卫星和手机双定位的道路运输车辆控制装置，其特征在于，所述车辆(200)上设置有可通过所述管理平台(100)远程操纵的发动机控制设备。