[发明专利]定位设备轨迹优化和边界提取方法及装置

说明书

本发明提供了一种定位设备轨迹优化和边界提取方法及装置，所述方法包括：对定位设备输出原始轨迹序列进行轨迹坐标投影变换处理，得到在平面坐标系下的坐标；对变换后的轨迹序列进行滤波处理；进行轨迹序列降采样处理，去除冗余轨迹点；进行密集区自适应检测处理，自动识别轨迹点密集区：如果发现存在密集区则进行密集区骨架抽取处理，通过密集区骨架抽取处理，获取密集区精确的轨迹趋势；否则进行异常点检测处理；如果发现存在异常点则进行位置再修正处理；否则进行轨迹尾巴检测处理；如果发现存在轨迹出现尾巴现象，则进行轨迹尾巴处理；否则进行轨迹首尾闭合，构造一条多边形，生成区域边界；进行投影逆变换，把平面坐标转换成地理坐标。

技术领域

本发明属于导航轨迹优化技术领域，具体涉及一种定位设备轨迹优化和边界提取方法及装置。

背景技术

在植保、农田土地确权、林地土地确权等领域需要使用卫星定位设备输出的轨迹确定地物边界(这类设备又称为打点器，提供卫星定位的设备)，由于定位设备的误差(导航卫星的信号容易受到天气、电离层影响，导致定位设备输出的位置出现偶然误差)和人为操作不确定性因素，导致使用打点器定位设备采集地物边界与真实的地物边界存在一定的偏差，打点器输出的轨迹不能完全贴合地物的边界。打点器输出轨迹存在一下特点：①输出的轨迹经常出现首尾不相互连接，在首尾出现“轨迹拖尾”现象(轨迹起始和结束区域部分轨迹点冗余)；②在轨迹序列中部分轨迹点定位严重偏离实际位置，出现位置飘移；③由于在野外操作时间比较久，操作人行进过程中的速度不是均匀的，并且存在操作人员在行进间出现短暂的休息，这些人为因素导致部分轨迹点异常密集。

由于打点器输出的轨迹不能真实反映地物边界，需要对采集的轨迹序列进行优化处理后才能获得地物边界。对于采集的轨迹序列优化有两类方案：第一种方案是通过人工后处理实现；第二种方案是通过算法进行自动化处理。首先介绍人工后处理方案。

人工交互后处理需要以地理数据编辑软件为基础。人工交互后处理方案主要过程：第一步选择地理数据编辑工具；第二步在编辑工具中打开高分辨率正射影像(影像分辨率优于0.1米，影像采集时间需要最近日期)；第三步把打点器输出的轨迹数据转换成标准的矢量文件；第四步在地里数据编辑工具中打开轨迹对应的矢量文件，并把轨迹序列叠加到高分辨率影像上显示；第五步以高分辨率影像为基础，对轨迹点进行逐一检查和修改，首先对轨迹序列进行首尾相连，再删除部分密集点，并对明显偏离实际位置的轨迹点进行位置修改；第六步以修正后的轨迹序列为基础生成农田边界。

自动处理方案逐个计算每一个轨迹点(起终点除外)与前后两点连线的夹角，如果该点夹角α大于预设的夹角参数θ，则该点为正常点，如果该点夹角α小于预设的夹角参数θ，则该点为漂移点。如果是漂移点，删除该漂移点。自动处理方案的过程：第一步通过逐个计算轨迹点形成折线的夹角，首先可以判断出轨迹点的前后两点连线夹角α小于预设的夹角参数θ，把该点标记为漂移点，并删除；第二步由于删除漂移点，影响到前一个点的夹角判断，因此需要使用递归计算，对前一个点的夹角进行判断，如图示中该点的前后两点连线夹角α小于预设的夹角参数θ，为正常点；第三步递归重新计算夹角，并转入第一步，直至没有发现漂移点。

人工交互后处理方案需要大量的高分辨率影像支撑，而获取这些高分辨率影像需要付出很高的经济费用，由于需要介入大量的人力劳动，人力成本支出也需要很大一笔费用；人工交互需要投入大量的时间，导致时效性很低。因此人工交互处理方案满足不了实际需求。

现有的自动处理方案主要是源于导航定位算法，只能优化少量的异常点，导致处理后的数据仍然存在局部非正常凸起现象，另外也没有解决轨迹序列中轨迹尾巴、区域密集(区域密集是指存在很多不规律的轨迹点，这些轨迹点之间的距离小于轨迹点之间的平均距离)，导致从轨迹序列生成的地物边界与实际边界有较大误差，满足不了应用需求。

发明内容

本发明对卫星定位设备输出的轨迹进行优化，降低轨迹定位点异常、定位点密集、轨迹起始与终止位置没有紧密连接对目标边界的影响，利用优化后的轨迹点序列获取高精度的地物边界。