[发明专利]基于交通网络和GPS的移动对象位置更新方法

说明书

技术领域

本发明涉及移动计算领域中移动对象个体向中心服务器报告自身位置、速度、方向等信息，并使中心服务器能够全程跟踪移动对象过去及当前位置的方法。

背景技术

在过去的十多年时间里，移动计算技术得到了飞速的发展。越来越多的应用要求对移动对象(例如汽车、飞机、轮船、移动用户等)的动态位置进行管理，其中需要解决的一个核心问题就是中心服务器如何能够高效、准确、及时地获取移动对象的最新位置信息。位置跟踪机制通常是在移动对象上安装某种定位设备(如全球定位系统GPS)，通过无线通讯接口和一定的位置更新方法，每个移动对象不断地向中心服务器报告自己的位置、速度、方向等信息，中心服务器收到这些信息后可以对移动对象进行统一的监控、管理和查询。

现有的移动对象位置更新方法主要包括三大类：基于固定时间间隔的方法、基于固定空间间隔的方法、以及基于运行矢量的方法。基于固定时间间隔或基于固定空间间隔的方法都是每隔一个固定的时间间隔或一个固定的运行距离，移动对象就向中心服务器发送一次位置更新消息。这两类方法的主要优点是实现简单，但很难确定合理的时间或距离间隔值。如果间隔值设置的太大，将导致位置更新的频率过低，这样移动对象在进行两次位置信息报告之间，有可能已经跨越了复杂的道路网络，仅根据两个数据点，中心服务器无法确定具体的行驶路线，因此影响了处理的精度；如果间隔值设置的太小，将导致位置更新的频率过高，从而增大了通信和计算代价，同时过多的冗余数据将会影响中心服务器处理数据的效率。

基于运行矢量的方法通常是比较移动对象最新的运行矢量和最后一次报告的运行矢量，如果满足某种变化条件则触发一次位置更新。运行矢量主要包括位置、速度、方向等运行参数。通过这些参数，系统能够计算出移动对象在当前时刻的位置。当移动对象大致沿着上次提交的运行矢量行驶时就不需要进行位置更新；相反，如果移动对象的运行状态发生了改变从而导致其实际位置偏离了原先的运行矢量就需要进行位置更新。与基于固定时间间隔或空间间隔的位置更新方法相比，基于运行矢量的方法能够降低位置更新的代价，并具有较好的位置跟踪精度。但是目前的大多数基于位置矢量的方法在表示运行矢量时均采用基于Euclidean空间的方法，即直接以(X，Y)地理坐标上的参数形式表示，这样当移动对象改变方向时将会触发频繁的位置更新。

为了进一步提高基于运行矢量的位置更新方法的效率，近年来人们对基于交通网络的移动对象位置更新方法进行了研究。代表性的成果包括美国Illinois大学Chicago分校Wolfson教授提出的基于道路网络的移动对象位置更新方法以及丹麦Aalborg大学Jensen教授提出的网络受限移动对象位置更新方法。其中，Wolfson的方法在触发位置更新时只对位置偏移条件进行判断，当移动对象转换到另外一条道路时不能及时地触发位置更新，因此影响了位置跟踪的精度；Jensen的方法需要对大量的历史GPS日志数据进行预处理，以便将较短的道路路段连接成较长的人工道路。由于人工道路不同于自然道路，从而给查询的表示与处理带来了不便。此外，上述两种方法共同的严重缺陷在于没有对降低交叉路口的位置更新代价进行特殊的处理。在我国的大中型城市中，交叉路口通常非常拥挤，极少有车辆能够不经过几轮的走走停停而直接通过的。所有上述基于运行矢量的方法均会导致在交叉路口产生多次不必要的位置更新，从而增加了通讯和计算的代价。

通过上述分析可以看出，几乎目前所有的位置更新方法均没有充分考虑移动对象与交通网络之间的交互作用关系，难以克服处理精度和通信代价以及处理效率之间的矛盾，从而给移动对象的管理带来了困难。

发明内容

针对上述现有移动对象位置更新方法所存在的问题和不足，本发明的目的是提出一种能在保证一定处理精度的前提下尽量减少通信次数，并提高处理效率的移动对象位置更新方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

第一步：在每个需要跟踪其位置的移动对象上安装GPS定位设备和无线通讯设备，并配备实际的交通道路网络数据。

其中，交通道路网络数据类似于一张电子地图，可以通过对GIS地图进行数据转换处理而得到，它包含交通网络中的每条道路的信息和每个交叉路口的信息。其中道路的信息包括：道路的标识、道路的地理几何形状、道路的长度；交叉路口的信息包括：路口的标识、路口的地理位置、路口的区域范围、路口所连接的道路、路口中交通流的转接关系。