[发明专利]一种使用卫星定位技术进行车辆违章行为辨识的方法

权利要求书

1.一种使用卫星定位技术进行车辆违章行为辨识的方法，其特征是，利用车载终端上传的卫星定位数据和系统基准信息数据库预存的车辆班次信息、预定路线的轨迹坐标信息和各路段的限速值等数据，比较车辆的即时行驶位置坐标与预定路线坐标以及采用计算坐标点间距离的方法来严格判断车辆的偏离路线行驶情况；比较车辆的行驶速度和各路段的限速值以及采用计算坐标点距离的方法来严格判断车辆的实时超速情况，并利用实时超速时长来判定车辆属于正常超速或者故意违章超速；比较车辆到达当前地点的实际时间和预定到达时间来判断车辆的过程超速情况；然后给出统计时间段内的选定车辆所发生偏离路线行驶行为的次数以及每次起止时间和时长等，发生故意违章行驶行为的次数以及每次起止时间和超速时长等，以及是否有过程超速情况存在。

2.根据权利要求1所述的一种使用卫星定位技术进行车辆违章行为辨识的方法，其特征是，该方法应用的设备包括具有数据库软件的监控中心系统和车载终端，车载终端安装在车辆上且与监控中心系统之间实现动态监控数据的传输；其具体方法如下：

1）、卫星定位规定行驶路线、规定到达时间基准信息采集，利用已安装车载终端的车辆，按照规定路线完成全程行驶，或者现有系统累积的历史运行数据，从而获取全程路段行驶基准参考数据建立监控中心系统基准信息数据库，每一条基准参考数据至少包括如下参数：时间、经纬度、车速、卫星定位方向和卫星定位里程，相邻的两条基准参考数据时间间隔是在1至3秒之间尽可能取小值，完成全里程的卫星定位信息采集；同时根据各路段规定的限速控制全程的行驶车速符合要求，结合数据库中完整信息，根据实际情况分别在监控中心系统软件上设置并保存车辆信息、规定行驶路线、各行驶路段的分段限速信息和行驶路线上已采集坐标点的预定到达时间等信息；所述预计到达时间理论值根据分段限速信息进行计算,如果班线发车时间有调整，可根据实际时间进行动态修正；其中各行驶路段的分段限速信息可根据各省市制定出台的省内道路分段限速方案，结合电子地图的坐标信息获取工具确定各分段限速起始坐标点信息，并与监控中心系统基准信息数据库中已获取路线详细坐标信息进行匹配，确定各分段限速路段的坐标范围及其具体限速值；

2）、车辆实时行驶数据的接收与处理，步骤如下：

步骤1，监控中心系统软件依次接收由车载终端依次上传的数据，每次接收的数据设定为一条行驶数据，每条行驶数据中都至少包括有时间、经纬度、车速、卫星定位方向和卫星定位里程；

步骤2，监控中心系统软件逐条判断该条卫星定位数据是否位于规定行驶路线的预定范围内，如在预定范围则执行步骤3，否则将该条数据存储进入偏离路线记录数据库；

步骤3，在数据库中查找出该条卫星定位数据所处分段的限速值，判断车辆的当前行驶速度值是否大于该分段的限速值，如是则将该条数据存储进入实时超速记录数据库；

步骤4，在数据库中查找出该条卫星定位数据的预定到达时间，利用预定到达时间理论值计算方法，计算得出该位置点预定到达时间，比较车辆在该条卫星定位坐标点的实际到达时间和预定到达时间，来判断和统计车辆的过程超速情况；如实际到达时间早于预定到达时间，则将该条数据存储进入过程超速记录数据库，该车辆过程超速次数增1；

3）、车辆偏离规定路线行驶行为的判断依据方法：依据当前时间点由车载终端回传的车辆实时行驶数据，获取车辆当前行驶所在位置的卫星定位坐标点A的信息，在基准数据库中对规定路线的坐标信息进行遍历，找到与该坐标点的球面距离最近的两点B、C，并得到点A与B、C两点之间的球面距离值AB和AC，再计算B、C的球面距离值BC，判断（AB+AC）/BC的比值是否在预定值范围内，如果超出预定值则判断该条行驶数据为偏离路线行驶数据，并将该条数据存储进入偏离路线记录数据库；

球面距离计算公式：

D(x1,y1,x2,y2)=R*arccos(sin(x1)*sin(x2)+cos(x1)*cos(x2)*cos(y1-y2))

x1,y1是纬度/经度的弧度单位，R为地球半径；

4）、车辆偏离规定路线行驶行为的判断与统计，步骤如下：

步骤1，依据要统计的车辆信息和时间段在偏离路线记录数据库中查询得出该车辆在该时间段内的全部偏离规定路线状态行驶数据记录，记录数为n（n>1）；

步骤2，设定获取的行驶记录序号为i，令i=1；当i<n时，设定第i条行驶记录为对比条行驶记录，并取出第i+1条记录；

步骤3，取出两条待对比条行驶记录的坐标数据；

步骤4，利用坐标点球面距离计算公式，计算出两条记录坐标点的球面距离，设定阈值，如果超出阈值，则取出第i条记录的时间，设定为该次偏离规定行驶路线行为的结束时间，记录数和偏离次数自增1，生成本次偏离情况记录并发送至系统报表供用户查看，并执行步骤2；否则执行步骤5；

步骤5，如果偏离路线起始时间t₁为初始值0时，将第i条行驶记录的行驶时间设定为该次偏离规定行驶路线行为的开始时间，并设定下一条行驶记录为对比条行驶记录，即i=i+1；

步骤6，当i<n时，继续执行步骤2，否则执行步骤7；

步骤7，将对比条的上一条行驶记录的行驶时间设定为该次偏离规定行驶路线行为的结束时间t₂，计算该次偏离路线行为开始、结束时间之间的偏离路线行为时长Δt，偏离次数自增1，生成本次偏离情况记录并发送至系统报表供用户查看，退出统计步骤；

5）、车辆实时违章超速行驶行为的判断与统计，步骤如下：

步骤1，依据要统计的车辆信息和时间段在实时超速行驶记录数据库中查询得出该车辆在该时间段内的全部超速行驶数据记录，记录数为n（n>1）；

步骤2，设定获取的行驶记录序号为i，令i=1；当i<n时，设定第i条行驶记录为对比条行驶记录，并取出第i+1条记录；

步骤3，取出两条待对比条行驶记录的坐标数据；

步骤4，利用坐标点球面距离计算公式，计算出两条记录坐标点的球面距离，设定阈值，如果超出阈值，则取出第i条记录的时间，设定为该次超速行驶行为的结束时间，记录数自增1；计算该次超速行驶行为的持续时间Δt，如果Δt>δ，则确定为实时超速违章行为的发生，违章超速行为次数自增1，记录实时超速违章行为信息并发送至系统报表供用户查看，并执行步骤2；否则执行步骤5；

步骤5，如果超速行驶行为起始时间t₁为初始值0时，将第i条行驶记录的行驶时间设定为该次超速行驶行为的开始时间，并设定下一条行驶记录为对比条行驶记录，即i=i+1；

步骤6，当i<n时，继续执行步骤2，否则执行步骤7；

步骤7，将对比条的上一条行驶记录的行驶时间设定为该次超速行驶行为的结束时间t₂，计算该次超速行驶行为的持续时间Δt，如果Δt>δ，则确定为实时超速违章行为的发生，违章超速行为次数自增1，记录实时超速违章行为信息并发送至系统报表供用户查看，退出统计步骤；

6）、违章行为的判断与结果信息存储，将每一次判断得到的有效偏离路线行驶结果信息分别作为一条独立的记录存入偏离路线行驶记录表，单条记录信息主要包括：偏离路线行驶开始时间、结束时间、偏离时长、偏离起始坐标点、偏离结束坐标点、本次偏离行为累计行驶里程；将每一次判断得到的违章超速行驶结果信息分别作为一条独立的记录存入违章超速行驶记录表，单条记录信息主要包括：违章超速行驶开始时间、结束时间、违章超速行驶时长、违章超速起始坐标点、违章超速结束坐标点、本次违章超速行为累计行驶里程；将每一次判断得到的过程超速行驶结果信息分别作为一条独立的记录存入过程超速行驶记录表；其中偏离起始和结束坐标点、超速起始和结束坐标点用于在系统GIS地图引擎上回放绘制偏离路线行驶或者违章超速行为的轨迹使用；以上信息，系统可以生成相关报表，供用户下载和查看使用；

7）、违章行为信息统计与处理，依据要统计的车辆信息和时间段在偏离路线记录数据库中查询得出该车辆在该时间段内的全部偏离规定路线状态行驶数据记录，根据数据记录的条数和时间参数，利用车辆偏离规定路线行驶行为的判断与统计方法来统计出该汽车在该时间段内的偏离规定路线行驶行为次数和每次违章行为起止时间、累积时长；依据当前时间点由车载终端回传的卫星定位数据，在过程超速记录数据库中查询该车辆在该时间段内是否有过程超速记录数据，如是则确定该车辆可能存在实时超速记录；依据要统计的车辆信息和时间段在实时超速记录数据库中查询得出该车辆在该时间段内的全部实时超速记录数据，根据数据记录的条数和时间，利用实时违章超速行为判断与统计来判断统计出该汽车在该时间段内的违章超速行驶次数和每次违章超速行驶行为起止时间、累积时长。