[发明专利]基于标准线路匹配的公交准确定位方法

摘要

基于标准线路匹配的公交准确定位方法属于公交动态信息采集领域，用于动态信息发布及动态调度。传统的方法是采用差分、惯性导航或添加路测设备的方法来提高定位精度，需要额外添加硬件模块提高了设备造价。本发明根据城市公交车载GPS采集数据的偏移或遗失规律，结合公交运行特点，在不提高设备造价的基础上，通过与具有高密度形状点的GIS公交线路地图数据相匹配，从而有效提高GPS定位的准确性的方法。本方法首先生成具有高密集形状点及准确站点位置的GIS公交线路地图数据，进而以此为参照，作为纠偏及遗失数据填补依据，将实时采集数据与之进行匹配，得到精确的位置信息，满足公交定位的要求。该方法也可应用于其他具有固定线路的定位信息校正问题。

主权项

1.基于标准线路匹配的公交准确定位方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：标准公交线路地理信息生成具体过程包括：步骤1：标准线路地理信息采集将装配有GPS采集设备的车辆沿公交运行的道路从起点到终点匀速行驶，按1秒间隔接受GPS信息；GPS信息包括经纬度定位信息，车速信息，方位角信息；每秒接受的GPS定位信息对应的点为线路形状点，当行驶至公交站点时，进行站点标记，并记录下站点的名称；步骤2：标准公交线路地理信息后期处理对采集到的形状点及站点按公交线路从起点到终点的先后顺序进行从小到大的编号，并将GPS采集到的各点经纬度信息转换为直角x及y坐标信息；其中线路形状点属性信息包括所属线路编号信息、形状点编号m，其中m＝0，1，2，3，……，经纬度信息，x及y坐标信息；站点信息包括所属线路编号信息、站点标号、经纬度信息、x及y坐标信息，站点名称信息；在GIS平台上将形状点及站点按编号从小到大的顺序连接，形成可供动态采集数据参照比对的静态标准线路电子地图；第二步：动态定位信息采集及匹配初始化装配有GPS车载设备的公交车辆沿公交线路行驶，从起始站发车时启动GPS，按1秒间隔接收并传回计算终端GPS定位信息；将从起始点发车时第一次收到GPS信号的时刻作为第一个采集点的实时时间信息，记为T₀，随后以一秒为采集间隔，则第n个采集点，对应时刻记为T_n，其中n＝0，1，2，3，……；将标准线路的起始形状点的位置坐标默认作为第一个采集点的实时位置坐标，将第一个点作为已校准点；校准点标号记为m₀，随后第n个采集点校准后标号记为m_n；若GPS未从起始站发车时启动，或匹配在途中开始，则将按第三步第一次得到的横向纠偏后的位置点作为第一个已校准点；第三步：动态采集信息校准及补缺处理此步骤中将第二步采集到的动态位置信息与第一步生成的同一线路的标准静态位置信息进行比对，对GPS数据进行校准，并对遗失点进行补缺；具体校准过程如下：步骤1：缺失数据判断当在某时刻T_n接收到GPS定位信息时，转步骤2及步骤3进行数据初步筛选及纠偏；当在某时刻T_n没接收到GPS定位信息时，该时刻对应点作为实时位置信息遗失点，进行遗失数据补缺；对遗失数据的时刻点T_n，按以下步骤进行信息补缺；假设当前位置点n的GPS信号丢失，这里通过上面得到的n-1点和n-2点GPS位置信息计算当前n点的位置；具体子步骤如下；1)根据上一时刻车辆的速度推测计算出这一秒应该移动的距离dd＝v_n-1×1000/36002)根据上两个位置点的位置信息，计算上次车辆在X方向和Y方向上的位移A和B，其中x_n当前位置n点的X坐标值，y_n当前位置n点的Y坐标值A＝x_n-1-x_n-2B＝y_n-1-y_n-23)计算当前位置点的位置x_n＝x_n-l+A×d/Ly_n＝y_n-l+B×d/L其中L=A2+B2]]>4)取速度及方位角与上一位置点一致v_n＝v_n-1ANG_n＝ANG_n-lANG_n、ANG_n-1分别为n点及n-1点方位角。5)执行步骤3，进行偏移数据校准；步骤2：数据初步筛选判断实时接收到的数据点是否在合理范围内，若在合理范围，则进行步骤3进行纠偏，若不在合理范围内，则丢掉该点，把该时刻作为实时位置信息遗失点对应时刻，按上述遗失数据补缺方法处理；纠偏及补缺后的点为校准点；判断实时接收到的数据点是否在合理范围内判断方法及原则如下：将GPS采集到的经纬度信息转换为直角x及y坐标信息，对当前时刻T_n对应的位置点n，当数据一秒钟一上传时，T_n＝n，若(xn-xn-1)2+(yn-yn-1)2<L0,]]>则n点在合理范围内；式中，x_n及y_n为当前位置点n的x坐标及y坐标，x_n-1及y_n-1为上次已校准的位置点n-1的x坐标及y坐标，L₀取300-500米；步骤3：偏移数据校准将每秒接收到的在合理范围内的位置点数据，分别进行横向及纵向纠编，具体的横向及纵向纠编方法如下：1)横向纠偏将当前时刻T_n，其中n＝0，1，2，3，……；采集到的位置点与标准线路上的所有形状点坐标数据循环比对匹配，得到相应距离最小的标准线路上的形状点，将此形状点的位置数据替换当前点的实际采集的位置数据；具体校准方法如下：对当前时刻点T_n采集到的位置点n，分别计算其距标准公交线路上所有形状点的距离dnm=(xn-xm)2+(yn-ym)2---(1)]]>式中，d_n为当前点实际采集到的位置点n与标准线路上各形状点m的距离，其中m＝1，2，...，M，M为形状点的总数；x_m及y_m为标准线路形状点m的x坐标及y坐标；比较所有d_nm，取最小者min(d_n0，d_n1，Λ，d_nm)对应的形状点的位置数据作为横向纠偏后的当前点n的位置数据，并记录下相应形状点的标号记为m_n，临，此标号为临时标号，需要根据下面纵向纠偏的结果进行修改；2)纵向纠偏将当前时刻T_n横向纠偏后对应的形状点的标号m_n，临与上一时刻已校准的位置点对应的形状点标号m_n-1对比，若m_n-1＜＝m_n，临＜＝m_n-1+2，则认为GPS采集在误差范围内，令m_n＝m_n，临，无需再纵向纠偏；即将m_n，临对应的形状点的位置数据作为当前点的位置数据；否则，若v_n-1＜v₀，v₀为标准线路采集时的车速，v_n-1为T_n-1时刻的车速；则令m_n＝m_n-1，即将上一时刻标号m_n-1对应的形状点的位置数据作为当前点的位置数据；若v_n-1＞＝v₀，则将v_n-1/v₀取整，记为int(v_n-1/v₀)，令m_n＝m_n-1+Q，其中Q＝int(v_n-1/v₀)，即将m_n-1+Q对应的形状点的位置数据作为当前点的位置数据；第四步：将纠偏及补缺后的点为校准点在终端GIS平台上实时显示；位置点之间用直线顺序连接。