[发明专利]一种基于卫星定位的路口预测方法

权利要求书

1.一种基于卫星定位的路口预测方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：根据地图坐标系，采集路口中心的GPS坐标作为交通路口的GPS位置信息，并通过GeoHash方法将位置信息转换为一维字符串；

步骤2：根据城市实际交通路网路况，建立起交通路口有向图，得到逻辑上的交通路网；

步骤3：基于交通路网，利用相邻路口的GPS坐标，计算路口之间距离，并以北方向为基准，计算出所有路口与相邻路口之间的转向角度θ；

经过步骤1～步骤3得到静态数据，包括交通路口GPS坐标、交通路网、相邻路口间距离以及路口转向角数据；

步骤4：集成GPS模块的设备移动起始时，实时采集GPS坐标，利用GeoHash方法获得备选路段，基于备选路段获得目标初始路段，其中路段表示相邻两个路口之间的交通道路；

步骤5：通过GPS距离差计算，获取即将到达的初始路口，在已知目标路段及目标路口的条件下，得到进入目标路口的方位；

步骤6：在设备移动过程中，采用趋势集，对GPS坐标进行处理，过滤掉定位误差较大的GPS点，保留有效的有效GPS坐标；

步骤7：基于静态数据以及上一个已定位路口，利用有效GPS坐标与路口的GPS坐标，以北方向为基准，计算设备转向角度，通过转向角比较确定趋近路段，判定下一即将到达路口，并确定进入下一路口方位；

步骤2包括：根据城市实际交通路网路况，构建交通路网与有向图的映射关系，即将交通路口作为图的一个顶点，并以顶点间有向边代表交通路口间的道路及方向，将路口间GPS坐标距离作为有向图边的值，交通路网定义为：

其中i和j表示路口，或有向图的顶点，A_ij表示路口i到路口j的有向边；若路口i与j相邻，则路口距离为两个路口GPS点之间的直线距离W_ij，以此建立起交通路口有向图，得到逻辑上的交通路网，此处有向图的边与路段之间的区别在于：路段不包含方向；

步骤3中，采用如下公式计算出所有路口与相邻路口之间的转向角度θ：

上述公式中x_i、y_i和x_j、y_j分别表示步骤2中路段一端路口的平面直角坐标值和另一端路口的平面直角坐标值，W_ij是路段的长度，其中，直角坐标值是引用高斯投影将GPS坐标转换生成；

步骤4包括：利用GeoHash方法，筛选出集成GPS模块的设备移动的临近初始目标路口，进而获得可能的所有目标路段，将这些路段作为备选路段，引入距离差阈值D，定义为GPS坐标点到有向边的顶点和终点的直线距离之和与有向边权值之差的最大的值，表示距离差值变化量的最大值，定义T_i为判定第i条备选路段能否作为目标初始路段的判定参数，T_i计算方法如下：

其中，如果T_i为0表示第i条备选路段符合作为目标初始路段，为1则表示不符合；

步骤5包括：基于目标初始路段，获得两个可能的目标路口，计算实时GPS坐标与目标初始路段两端路口的距离差，确定距离差逐渐减小的路段为目标路段，同时确定该目标路段两端路口中距离差逐渐减小的路口为初始目标路口，在已知目标路段及目标路口的条件下，得到进入目标路口的方位；

步骤6包括：

步骤6-1：以每秒采集一个GPS坐标的频率连续采集三个GPS数据，基于相同的目标路口，计算GPS坐标的方向，若采集的GPS中存在方向不一致情况，则抛弃GPS坐标，继续连续采集三个GPS点，进行相同计算，重复该过程，直至三个GPS坐标方向一致，进而形成初始基准的GPS点组；

步骤6-2：在设备移动过程中，实时采集的GPS点数据与基准GPS点组进行方向比较，若一致则判定该GPS点有效，否则执行步骤6-3；

步骤6-3：当出现当前位置GPS点a与基准GPS点组方向不一致时，再连续采集两个GPS点b和c，若点b与基准组方向一致，则说明a点无效，抛弃点a点，否则进一步判定c点方向；若点c与基准组方向一致，则说明点a和b均无效，抛弃点a和b，否则说明设备已经变向，则更新基准组的GPS点为点a、b和c，继续执行步骤6-2进行后续的GPS点有效性判定；

步骤7包括：当设备移出当前路口后，以北方向为基准，通过当前路口GPS位置信息与移动设备实时GPS坐标计算出远离该路口的转向角，并将该转向角与该路口和相邻路口间的转向角进行差值比对，确定两条备选路段，进一步得到转向角差值逐渐逼近的路段的转向角从而确定目标路段，求取公式如下：

其中θ_m和θ_n分别表示两条备选路段的转向角，并得到θ_m≠θ_n，j表示GPS坐标点个数，取值为自然数，和分别表示第j个GPS坐标点的转向角与第一个备选路段转向角的差值和第j个GPS坐标点的转向角与第二个备选路段转向角的差值；

当目标路段确定后，基于交通路网判定出下一到达路口及进入下一路口的方位。