專利名稱：一種車輛行駛里程處理系統(tǒng)及其處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種車輛行駛里程的處理系統(tǒng)及其處理方法，特別是一種適用于車輛 遠程管理信息服務中，基于MapX、地圖匹配算法程序和最短路徑算法程序的車輛行駛里程 的處理系統(tǒng)及其處理方法。
背景技術：
隨著GPS定位技術在現實生活中應用越來越廣泛，對GPS車載定位系統(tǒng)的準確性 要求相應就越來越高。目前，在很多車輛導航定位系統(tǒng)中，定位的功能不是很完善，準備率 也不是很高，經常在道路左右偏移，甚至由于障礙物的影響，定位的根本就不準確，從而基 于這樣的定位數據計算出的車輛行駛里程準確率也不是很高。目前的測量采用GPS測量，是通過地面接收設備接收衛(wèi)星傳送來的信息，計算同 一時刻地面接收設備到多顆衛(wèi)星之間的偽距離，采用空間距離后方交會方法，來確定地面 點的三維坐標。因此，對于GPS衛(wèi)星、衛(wèi)星信號傳播過程和地面接收設備都會對GPS測量產 生誤差。主要誤差來源可分為與GPS衛(wèi)星有關的誤差；與信號傳播有關的誤差；與接收設 備有關的誤差。

發(fā)明內容
本發(fā)明一種車輛行駛里程處理系統(tǒng)及其處理方法的目的是針對目前GPS衛(wèi)星定 位測量精度差的問題，提供一種結合數字地圖和GPS車輛上傳數據計算車輛的行駛里程的 處理系統(tǒng)及其處理方法，是一種基于Mapinfo制作的電子地圖，結合Mapinfo的二次開發(fā)控 件和VC++開發(fā)技術，采用地圖匹配算法程序、最短路徑算法程序和里程計算方法來靈活有 效地計算車輛行駛里程的方法，能夠提高GPS車載定位系統(tǒng)的準確性。該方法在分析GPS 誤差來源的基礎上，針對與GPS接收機有關的誤差，對車輛數據進行濾波處理，然后與電子 地圖道路數據相比較、匹配，從而找到車輛所在的道路，并且處理出道路上的實際數據，在 此基礎上進行里程處理，從而提高了里程數據的精確度，也為基于里程數據的油耗分析提 供了更精確的依據。本發(fā)明一種車輛行駛里程處理系統(tǒng)及其處理方法是采取以下技術方案實現的一 種車輛行駛里程處理系統(tǒng)包括數字地圖和GPS定位信息接收系統(tǒng)，GPS定位信息接收系統(tǒng) 包括GPS接收機、通信電臺和監(jiān)控中心，監(jiān)控中心具有監(jiān)控中心服務器，數字地圖安裝在監(jiān) 控中心服務器上，GPS接收機實時定位并將定位信息通過通信電臺發(fā)向監(jiān)控中心，在監(jiān)控服 務器上安裝有地理信息系統(tǒng)和數據庫，監(jiān)控中心結合地理信息系統(tǒng)對車輛進行管理，即從 串口接收數據并將其放置于緩存中，再將各個字段的信息從緩存字節(jié)流中提取出來，將其 轉化成有實際意義的、供高層決策使用的定位信息數據，存放在數據庫中，然后結合數字地 圖、地圖匹配算法程序和最短路徑算法程序處理得到車輛的行駛里程并存儲到數據庫。所述的GPS接收機包括GPS接收天線、變頻器、信號通道、微處理器、存儲器和電 源。
所述的數字地圖采用市售的數字地圖。所述的GPS接收機采用市售的GPS接收機。一種車輛行駛里程處理系統(tǒng)的處理方法包括以下步驟
1)提取GPS定位數據，由于GPS定位信息內容較少，通過RS-232串口將定位信息 (NEMA0183語句)從GPS接收機傳送到計算機中進行信息提取處理，即從串口接收數據并將 其放置于緩存中，再將各個字段的信息從緩存字節(jié)流中提取出來，將其轉化成有實際意義 的、供高層決策使用的定位信息數據，存放在數據庫中；然后采用濾波算法程序對從數據庫 中導出的車輛GPS定位數據進行濾波處理，過濾掉無效數據。2)在監(jiān)控中心服務器內安裝地理信息系統(tǒng)程序MapX5，用Geoset Manager生成中 國地圖的gst文件，注冊中國地圖的tab文件。3)在Visual Mudio2008中創(chuàng)建基于對話框類的VC++項目，并在項目中導入MapX 控件相關的頭文件MAPX. H和主文件MAPX. CPP,這兩個文件包含用于對MapX控件進行訪問 的類定義和方法實現。4)在上步中的對話框類的對話框窗口中添加Mapinfo MapX V5控件，與中國地圖 進行綁定。5)判斷時間間隔參數dateTimeSpan，如果小于180s，則轉入下一步，否則，先進行 步驟6)對傳入的GPS定位點進行匹配，然后進行步驟7)采用最短路徑算法程序找出電子 地圖中前后兩個車輛GPS定位點匹配位置點之間的最短路徑以及距離。6) GPS定位點匹配程序
在這個程序中，根據電子地圖中線圖元的節(jié)點個數，將道路分成三種類型一是直線 型，即道路線圖元只有兩個節(jié)點；二是非直線型，即道路線圖元節(jié)點數大于2，小于20 ；三是 弧型，即道路線圖元節(jié)點數大于19 ； 該程序包括以下步驟
6-1)接收定位點位置值，所述的定位點位置值包括經緯度、方向、速度和狀態(tài)位等； 6-2)判斷定位數據是否無效，若無效，則根據歷史定位數據進行推測匹配，然后轉步驟 6-8)；若有效，則進入步驟6-3)；
6-3)判斷車輛當前是否處于停止或低速滑行狀態(tài)，若處于停止或低速滑行狀態(tài)則對其 作相應處理，然后轉步驟6-8)；若處于正常行駛狀態(tài)，則進入6-4)；
6-4)由定位點位置點設計對應的移動窗口，進而獲取其中的路段；若路段數量為0，則 根據歷史定位數據進行推測匹配，然后轉步驟6-8)；若路段數量大于0，則進入步驟6-5)； 6-5)對步驟6-4)得到的路段進行連接性拓撲檢查，將通過拓撲檢查的路段為匹配候選 路段；
6-6)判斷匹配候選路段的數量，若唯一，則直接將其作為匹配路段，由定位點向其作投 影，然后轉步驟6-8);若定位點在上一匹配道路上，則直接將定位點作為匹配后的點，然后 轉步驟6-8)；否則，處理所有候選路段匹配度度量值COmJUdge[i] (i=l, 2，.，N)； 6-7)對COmJUdge[i]運用最小規(guī)則，選出一條匹配路段，或者按匹配失敗處理； 6-8)結束本次匹配； 7)最短路徑算法程序 該算法程序包括以下步驟7-1)生成最短路徑尋找區(qū)域的矩形面圖元
將前后兩個車輛GPS定位點匹配位置點作為矩形的兩個對角點，再將矩形的上下左右 分別擴展一個可變λ，直到這個矩形能找到一條滿足要求的最短路徑，然后根據這個矩形 生成一個面圖元；
7-2)處理中國路網圖層中上面面圖元包含的道路線圖元，將這些道路線圖元克隆到臨 時圖層中；
7-3)處理臨時圖層中線圖元之間的鄰接點，構造鄰接點矩陣；
7-4)采用迪科斯徹(Dijkstra)方法程序處理起止點之間的最短路徑以及距離；
8)判斷當前定位點的匹配道路是不是與上一條數據的匹配道路相同，若是，則利用前 后兩個匹配點之間分段距離和作為最終的里程；否則，轉入下一步；
9)判斷前后匹配道路是否相交，若相交，則求出交點，再分別處理交點和前后兩個匹配 點之間的距離，將距離相加之后的和作為最終的里程；否則，轉入下一步；
10)處理前后匹配道路相連的道路，并得到出交點，再分別處理起點到交點、交點到交 點、交點到終點的距離，然后相加之后作為最終的里程；
11)輸出里程。步驟1)中所述的無效數據包括重復數據、狀態(tài)位為0的數據和沒有搜索路徑的數據。地圖匹配算法程序定位原理是將其他定位方法得到的車輛位置或行駛軌跡與車 載的電子地圖道路數據相比較、匹配，從而找到車輛所在的道路，并且顯示出車輛的實時位 置。地圖匹配過程可分為兩個相對獨立的過程一是尋找車輛當前行駛的道路；二是將當 前定位點投影到車輛行駛的道路上。最短路徑算法程序用于處理GPS信號中斷，根據信號中斷前后的兩點經緯度數 據，將中斷前的經緯度匹配值賦給起始點，判斷終止點是不是有效數據以及是不是在道路 上；如果不是有效數據，則取下一條有效GPS數據；如果不是在道路上，則對終止點進行匹 配算法程序，將它匹配到道路上。再選擇包含起止點的矩形區(qū)域，判斷該區(qū)域是否有包含起 始點的道路，如果沒有，則適當放寬區(qū)域。然后處理區(qū)域內道路的交點和交點之間的距離， 使用迪科斯徹(Dijkstra)算法程序處理起始點之間的最短路徑和距離。對Mapinfo進行二次開發(fā)有三種常用方法，即利用MapBasic語言、Mapx組件、 OLE技術等三種方法。MapX控件是Map hfo公司向用戶提供的具有強大地圖分析功能的 ActiveX控件，適用于大多數面向對象語言，可以無縫嵌入到各個領域的應用系統(tǒng)當中去。 在Visual Mudio2008平臺上利用VC++開發(fā)，由于VC支持類繼承和函數多態(tài)，故代碼重復 利用率高、擴展性強，具有編程的高效性，易于維護。本發(fā)明一種車輛行駛里程處理系統(tǒng)及其處理方法的優(yōu)點提高了車輛的GPS定位 精度和行駛里程的精度，解決了 GPS信號中斷帶來的影響，也為GPS定位系統(tǒng)的研究工作提 供了參考方法。該發(fā)明成果可以由終端用戶直接使用，查詢車輛的行駛里程數，也可以被 GPS相關的車輛運營管理服務系統(tǒng)調用，如為車輛活動查詢、車輛監(jiān)控、運營費用計算、維修 保養(yǎng)依據、報警服務和信息管理提供依據。


以下將結合附圖對本發(fā)明作進一步說明圖1是一種車輛行駛里程處理系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。圖2是地圖匹配算法程序前和后的兩種車輛行駛軌跡示意圖。圖3是本發(fā)明一種車輛行駛里程處理系統(tǒng)的處理方法的步驟流程圖。
具體實施例方式參照附圖1 3，本發(fā)明一種車輛行駛里程處理系統(tǒng)包括數字地圖和GPS定位信息 接收系統(tǒng)，GPS定位信息接收系統(tǒng)包括GPS接收機、通信電臺和監(jiān)控中心，監(jiān)控中心具有監(jiān) 控中心服務器，數字地圖安裝在監(jiān)控中心服務器上，GPS接收機實時定位并將定位信息通過 通信電臺發(fā)向監(jiān)控中心，在監(jiān)控服務器上安裝有地理信息系統(tǒng)和數據庫，監(jiān)控中心結合地 理信息系統(tǒng)對車輛進行管理，即從串口接收數據并將其放置于緩存中，再將各個字段的信 息從緩存字節(jié)流中提取出來，將其轉化成有實際意義的、供高層決策使用的定位信息數據， 存放在數據庫中，然后結合數字地圖、地圖匹配算法程序和最短路徑算法程序處理得到車 輛的行駛里程并存儲到數據庫。所述的GPS接收機包括GPS接收天線、變頻器、信號通道、微處理器、存儲器和電 源。所述的數字地圖采用市售的數字地圖。所述的GPS接收機采用市售的GPS接收機。一種車輛行駛里程處理系統(tǒng)的處理方法包括以下步驟
1)提取GPS定位數據，由于GPS定位信息內容較少，通過RS-232串口將定位信息 (NEMA0183語句)從GPS接收機傳送到計算機中進行信息提取處理，即從串口接收數據并將 其放置于緩存中，再將各個字段的信息從緩存字節(jié)流中提取出來，將其轉化成有實際意義 的、供高層決策使用的定位信息數據，存放在數據庫中；然后采用濾波算法程序對從數據庫 中導出的車輛GPS定位數據進行濾波處理，過濾掉無效數據。2)在監(jiān)控中心服務器內安裝地理信息系統(tǒng)程序MapX5，用Geoset Manager生成中 國地圖的gst文件，注冊中國地圖的tab文件。3)在Visual Studio2008中創(chuàng)建基于對話框類的VC++項目，并在項目中導入MapX 控件相關的頭文件MAPX. H和主文件MAPX. CPP,這兩個文件包含用于對MapX控件進行訪問 的類定義和方法實現。4)在上步中的對話框類的對話框窗口中添加Mapinfo MapX V5控件，與中國地圖 進行綁定。5)判斷時間間隔參數dateTimeSpan，如果小于180s，則轉入下一步，否則，先進行 步驟6)對傳入的GPS定位點進行匹配，然后進行步驟7)采用最短路徑算法程序找出電子 地圖中前后兩個車輛GPS定位點匹配位置點之間的最短路徑以及距離。6 ) GPS定位點匹配程序
在這個程序中，根據電子地圖中線圖元的節(jié)點個數，將道路分成三種類型一是直線 型，即道路線圖元只有兩個節(jié)點；二是非直線型，即道路線圖元節(jié)點數大于2，小于20 ；三是 弧型，即道路線圖元節(jié)點數大于19 ； 該程序包括以下步驟
6-1)接收定位點位置值，所述的定位點位置值包括經緯度、方向、速度和狀態(tài)位等；6-2)判斷定位數據是否無效，若無效，則根據歷史定位數據進行推測匹配，然后轉步驟 6-8)；若有效，則進入步驟6-3)；
6-3)判斷車輛當前是否處于停止或低速滑行狀態(tài)，若處于停止或低速滑行狀態(tài)則對其 作相應處理，然后轉步驟6-8)；否則，則進入6-4)；
6-4)由定位點位置點設計對應的移動窗口，進而獲取其中的路段；若路段數量為0，則 根據歷史定位數據進行推測匹配，然后轉步驟6-8)；若路段數量大于0，則進入步驟6-5)；
6-5)對步驟6-4)得到的路段進行連接性拓撲檢查，將通過拓撲檢查的路段為匹配候選 路段；
6-6)判斷匹配候選路段的數量，若唯一，則直接將其作為匹配路段，由定位點向其作投 影，然后轉步驟6-8);若定位點在上一匹配道路上，則直接將定位點作為匹配后的點，然后 轉步驟6-8)；否則，計算所有候選路段匹配度度量值COmJUdge[i] (i=l, 2，.，N)；
6-7)對COmJUdge[i]運用最小規(guī)則，選出一條匹配路段，或者按匹配失敗處理；
6-8)結束本次匹配；
7)最短路徑算法程序
該算法程序包括以下步驟
7-1)生成最短路徑尋找區(qū)域的矩形面圖元
將前后兩個車輛GPS定位點匹配位置點作為矩形的兩個對角點，再將矩形的上下左右 分別擴展一個可變λ，直到這個矩形能找到一條滿足要求的最短路徑，然后根據這個矩形 生成一個面圖元；
7-2)處理中國路網圖層中上面面圖元包含的道路線圖元，將這些道路線圖元克隆到臨 時圖層中；
7-3)處理臨時圖層中線圖元之間的鄰接點，構造鄰接點矩陣；
7-4)采用Dijkstra方法處理起止點之間的最短路徑以及距離；
8)判斷當前定位點的匹配道路是不是與上一條數據的匹配道路相同，若是，則利用前 后兩個匹配點之間分段距離和作為最終的里程；否則，轉入下一步；
9)判斷前后匹配道路是否相交，若相交，則求出交點，再分別處理交點和前后兩個匹配 點之間的距離，將距離相加之后的和作為最終的里程；否則，轉入下一步；
10)處理前后匹配道路相連的道路，并得到交點，再分別處理起點到交點、交點到交點、 交點到終點的距離，然后相加之后作為最終的里程；
11)輸出里程。 步驟1)中所述的無效數據包括重復數據、狀態(tài)位為0的數據和沒有搜索路徑的數 據。
8
權利要求
1.一種車輛行駛里程處理系統(tǒng)，其特征在于包括數字地圖和GPS定位信息接收系統(tǒng)， GPS定位信息接收系統(tǒng)包括GPS接收機、通信電臺和監(jiān)控中心，監(jiān)控中心具有監(jiān)控中心服務 器，數字地圖安裝在監(jiān)控中心服務器上，GPS接收機實時定位并將定位信息通過通信電臺發(fā) 向監(jiān)控中心，在監(jiān)控服務器上安裝有地理信息系統(tǒng)和數據庫，監(jiān)控中心結合地理信息系統(tǒng) 對車輛進行管理，即從串口接收數據并將其放置于緩存中，再將各個字段的信息從緩存字 節(jié)流中提取出來，將其轉化成有實際意義的、供高層決策使用的定位信息數據，存放在數據 庫中，然后結合數字地圖、地圖匹配算法程序和最短路徑算法程序處理得到車輛的行駛里 程并存儲到數據庫。
2.根據權利要求1所述的一種車輛行駛里程處理系統(tǒng)，其特征在于所述的GPS接收機 包括GPS接收天線、變頻器、信號通道、微處理器、存儲器和電源。
3.權利要求1所述的一種車輛行駛里程處理系統(tǒng)的處理方法，其特征在于包括以下步驟1)提取GPS定位數據，通過RS-232串口將定位信息從GPS接收機傳送到計算機中進行 信息提取處理，即從串口接收數據并將其放置于緩存中，再將各個字段的信息從緩存字節(jié) 流中提取出來，將其轉化成定位信息數據，存放在數據庫中；然后采用濾波算法程序對從數 據庫中導出的車輛GPS定位數據進行濾波處理，過濾掉無效數據；2)在監(jiān)控中心服務器內安裝地理信息系統(tǒng)程序MapX5，用GeosetManager生成中國地 圖的gst文件，注冊中國地圖的tab文件；3)在VisualStudio2008中創(chuàng)建基于對話框類的VC++項目，并在項目中導入MapX控 件相關的頭文件MAPX. H和主文件MAPX. CPP ；4)在上步中的對話框類的對話框窗口中添加MapinfoMapX V5控件，與中國地圖進行 綁定；5)判斷時間間隔參數dateTimeSpan，如果小于180s，則轉入下一步，否則，先進行步驟 6)對傳入的GPS定位點進行匹配，然后進行步驟7)采用最短路徑算法程序找出電子地圖中 前后兩個車輛GPS定位點匹配位置點之間的最短路徑以及距離；6)GPS定位點匹配程序在這個程序中，根據電子地圖中線圖元的節(jié)點個數，將道路分成三種類型一是直線 型，即道路線圖元只有兩個節(jié)點；二是非直線型，即道路線圖元節(jié)點數大于2，小于20 ；三是 弧型，即道路線圖元節(jié)點數大于19 ；該程序包括以下步驟6-1)接收定位點位置值，所述的定位點位置值包括經緯度、方向、速度和狀態(tài)位等；6-2)判斷定位數據是否無效，若無效，則根據歷史定位數據進行推測匹配，然后轉步驟 6-8)；若有效，則進入步驟6-3)；6-3)判斷車輛當前是否處于停止或低速滑行狀態(tài)，若處于停止或低速滑行狀態(tài)則對其 作相應處理，然后轉步驟6-8)；若處于正常行駛狀態(tài)，則進入6-4)；6-4)由定位點位置點設計對應的移動窗口，進而獲取其中的路段；若路段數量為0，則 根據歷史定位數據進行推測匹配，然后轉步驟6-8)；若路段數量大于0，則進入步驟6-5)；6-5)對步驟6-4)得到的路段進行連接性拓撲檢查，將通過拓撲檢查的路段為匹配候選 路段；6-6)判斷匹配候選路段的數量，若唯一，則直接將其作為匹配路段，由定位點向其作投 影，然后轉步驟6-8)；若定位點在上一匹配道路上，則直接將定位點作為匹配后的點，然后 轉步驟6-8)；否則，處理所有候選路段匹配度度量值COmJUdge[i] (i=l, 2，.，N)；6-7)對COmJUdge[i]運用最小規(guī)則，選出一條匹配路段，或者按匹配失敗處理；6-8)結束本次匹配；7)最短路徑算法程序該算法程序包括以下步驟7-1)生成最短路徑尋找區(qū)域的矩形面圖元將前后兩個車輛GPS定位點匹配位置點作為矩形的兩個對角點，再將矩形的上下左右 分別擴展一個可變λ，直到這個矩形能找到一條滿足要求的最短路徑，然后根據這個矩形 生成一個面圖元；7-2)處理中國路網圖層中上面面圖元包含的道路線圖元，將這些道路線圖元克隆到臨 時圖層中；7-3)處理臨時圖層中線圖元之間的鄰接點，構造鄰接點矩陣；7-4)采用Dijkstra方法處理起止點之間的最短路徑以及距離；8)判斷當前定位點的匹配道路是不是與上一條數據的匹配道路相同，若是，則利用前 后兩個匹配點之間分段距離和作為最終的里程；否則，轉入下一步；9)判斷前后匹配道路是否相交，若相交，則求出交點，再分別處理交點和前后兩個匹配 點之間的距離，將距離相加之后的和作為最終的里程；否則，轉入下一步；10)處理前后匹配道路相連的道路，并得到交點，再分別處理起點到交點、交點到交點、 交點到終點的距離，然后相加之后作為最終的里程；11)輸出里程。
4.根據權利要求3所述的一種車輛行駛里程處理系統(tǒng)的處理方法，其特征在于步驟1) 中所述的無效數據包括重復數據、狀態(tài)位為0的數據和沒有搜索路徑的數據。
5.根據權利要求3所述的一種車輛行駛里程處理系統(tǒng)的處理方法，其特征在于步驟3) 所述的頭文件ΜΑΡΧ. H和主文件ΜΑΡΧ. CPP包含用于對MapX控件進行訪問的類定義和方法 實現。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種車輛行駛里程的處理系統(tǒng)及其處理方法，特別是一種基于MapX、地圖匹配算法程序和最短路徑方法的車輛行駛里程的處理系統(tǒng)及其處理方法。包括數字地圖、GPS定位信息接收系統(tǒng)、監(jiān)控中心和監(jiān)控中心服務器，數字地圖安裝在監(jiān)控中心服務器上，GPS定位信息接收系統(tǒng)包括GPS接收機、通信電臺和監(jiān)控中心，監(jiān)控中心設置在監(jiān)控服務器上。該系統(tǒng)的處理方法包括1)提取GPS定位數據；2)安裝MapX5，生成gst文件，注冊tab文件；3)創(chuàng)建項目，在項目中導入頭文件；4)綁定；5)判斷時間間隔參數；6)GPS定位點匹配程序；7)最短路徑算法程序；8)匹配道路；9)判斷相連、相交或相鄰；10)計算交點得到里程；11)輸出里程。
文檔編號G01C22/00GK102096702SQ201010595018
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月20日 優(yōu)先權日2010年12月20日
發(fā)明者嚴玉華, 石會芹, 薛揚, 陳進 申請人:江蘇天澤信息產業(yè)股份有限公司