專利名稱：一種車輛行駛里程處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種車輛行駛里程的處理系統(tǒng)，特別是一種適用于車輛 遠(yuǎn)程管理信息服務(wù)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)。
背景技術(shù)：
隨著GPS定位技術(shù)在現(xiàn)實生活中應(yīng)用越來越廣泛，對GPS車載定位系統(tǒng)的準(zhǔn)確性 要求相應(yīng)就越來越高。目前，在很多車輛導(dǎo)航定位系統(tǒng)中，定位的功能不是很完善，準(zhǔn)備率 也不是很高，經(jīng)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(zhǔn)確，從而基 于這樣的定位數(shù)據(jù)計算出的車輛行駛里程準(zhǔn)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(shè)備接收衛(wèi)星傳送來的信息，計算同 一時刻地面接收設(shè)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(biāo)。因此，對于GPS衛(wèi)星、衛(wèi)星信號傳播過程和地面接收設(shè)備都會對GPS測量產(chǎn) 生誤差。主要誤差來源可分為與GPS衛(wèi)星有關(guān)的誤差；與信號傳播有關(guān)的誤差；與接收設(shè) 備有關(guān)的誤差。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型一種車輛行駛里程處理系統(tǒng)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(jié)合數(shù)字地圖和GPS車輛上傳數(shù)據(jù)計算車輛的行駛里程的處理系 統(tǒng)，是一種基于Mapinfo制作的電子地圖，結(jié)合Mapinfo的二次開發(fā)控件和VC++開發(fā)技術(shù)， 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處理車輛行駛里 程的處理系統(tǒng)，能夠提高GPS車載定位系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。該方法在分析GPS誤差來源的基礎(chǔ) 上，針對與GPS接收機(jī)有關(guān)的誤差，對車輛數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，然后與電子地圖道路數(shù)據(jù)相 比較、匹配，從而找到車輛所在的道路，并且處理得到道路上的實際數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行 里程處理，從而提高了里程數(shù)據(jù)的精確度，也為基于里程數(shù)據(jù)的油耗分析提供了更精確的 依據(jù)。本實用新型一種車輛行駛里程處理系統(tǒng)是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種車輛行 駛里程處理系統(tǒng)包括數(shù)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(jī)、通信電臺和監(jiān)控中心，監(jiān)控中心具有監(jiān)控中心服務(wù)器，數(shù)字地圖安裝在監(jiān)控中心服務(wù) 器上，GPS接收機(jī)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(wù)器上安裝 有地理信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫，監(jiān)控中心結(jié)合地理信息系統(tǒng)對車輛進(jìn)行管理，即從串口接收數(shù) 據(jù)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(zhuǎn)化成有實 際意義的、供高層決策使用的定位信息數(shù)據(jù)，存放在數(shù)據(jù)庫中，然后結(jié)合數(shù)字地圖、地圖匹 配算法程序和最短路徑方法處理得到車輛的行駛里程并存儲到數(shù)據(jù)庫。所述的GPS接收機(jī)包括GPS接收天線、變頻器、信號通道、微處理器、存儲器和電 源。[0007]所述的數(shù)字地圖采用市售的數(shù)字地圖。所述的GPS接收機(jī)采用市售的GPS接收機(jī)。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(shù)據(jù)，由于GPS定位信息內(nèi)容較少，通過RS-232串口將定位信息 (NEMA0183語句)從GPS接收機(jī)傳送到計算機(jī)中進(jìn)行信息提取處理，即從串口接收數(shù)據(jù)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(zhuǎn)化成有實際意義 的、供高層決策使用的定位信息數(shù)據(jù)，存放在數(shù)據(jù)庫中；然后采用濾波算法程序?qū)臄?shù)據(jù)庫 中導(dǎo)出的車輛GPS定位數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，過濾掉無效數(shù)據(jù)。2)在監(jiān)控中心服務(wù)器內(nèi)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(dǎo)入MapX 控件相關(guān)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(jìn)行訪問 的類定義和方法實現(xiàn)。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(jìn)行綁定。5)判斷時間間隔參數(shù)dateTimeSpan，如果小于180s，則轉(zhuǎn)入下一步，否則，先進(jìn)行 步驟6)對傳入的GPS定位點進(jìn)行匹配，然后進(jìn)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(jù)電子地圖中線圖元的節(jié)點個數(shù)，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(shù)大于2，小于20 ；三 是弧型，即道路線圖元節(jié)點數(shù)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(jīng)緯度、方向、速度和狀態(tài)位 等；6-2)判斷定位數(shù)據(jù)是否無效，若無效，則根據(jù)歷史定位數(shù)據(jù)進(jìn)行推測匹配，然后轉(zhuǎn) 步驟6-8)；若有效，則進(jìn)入步驟6-3)；6-3)判斷車輛當(dāng)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(yīng)處理，然后轉(zhuǎn)步驟6-8)；若處于正常行駛狀態(tài)，則進(jìn)入6-4)；6-4)由定位點位置點設(shè)計對應(yīng)的移動窗口，進(jìn)而獲取其中的路段；若路段數(shù)量為 0，則根據(jù)歷史定位數(shù)據(jù)進(jìn)行推測匹配，然后轉(zhuǎn)步驟6-8)；若路段數(shù)量大于0，則進(jìn)入步驟 6-5)；6-5)對步驟6-4)得到的路段進(jìn)行連接性拓?fù)錂z查，將通過拓?fù)錂z查的路段為匹配 候選路段；6-6)判斷匹配候選路段的數(shù)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jié)束本次匹配；
4[0026]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(kuò)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(jù)這個 矩形生成一個面圖元；7-2)處理中國路網(wǎng)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(gòu)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(dāng)前定位點的匹配道路是不是與上一條數(shù)據(jù)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(zhuǎn)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，再分別計算交點和前后兩個 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(zhuǎn)入下一步；10)處理前后匹配道路相連的道路，并計算出交點，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(shù)據(jù)包括重復(fù)數(shù)據(jù)、狀態(tài)位為0的數(shù)據(jù)和沒有搜索路徑的數(shù) 據(jù)。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(shù)據(jù)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(dāng)前行駛的道路；二是將當(dāng) 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(jù)信號中斷前后的兩點經(jīng)緯度數(shù) 據(jù)，將中斷前的經(jīng)緯度匹配值賦給起始點，判斷終止點是不是有效數(shù)據(jù)以及是不是在道路 上；如果不是有效數(shù)據(jù)，則取下一條有效GPS數(shù)據(jù)；如果不是在道路上，則對終止點進(jìn)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(dāng)放寬區(qū)域。然后處理區(qū)域內(nèi)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(jìn)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(shù)等三種方法。MapX控件是Map hfo公司向用戶提供的具有強(qiáng)大地圖分析功能的 ActiveX控件，適用于大多數(shù)面向?qū)ο笳Z言，可以無縫嵌入到各個領(lǐng)域的應(yīng)用系統(tǒng)當(dāng)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(shù)多態(tài)，故代碼重復(fù) 利用率高、擴(kuò)展性強(qiáng)，具有編程的高效性，易于維護(hù)。本實用新型一種車輛行駛里程處理系統(tǒng)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。該實用新型成果可以由終端用戶直接使用，查詢車輛的行駛里程數(shù)，也可以被GPS相 關(guān)的車輛運營管理服務(wù)系統(tǒng)調(diào)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(jù)、報警服務(wù)和信息管理提供依據(jù)。
以下將結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)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。
具體實施方式
參照附圖1 2，本實用新型一種車輛行駛里程處理系統(tǒng)包括數(shù)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(jī)、通信電臺和監(jiān)控中心，監(jiān)控中心具 有監(jiān)控中心服務(wù)器，數(shù)字地圖安裝在監(jiān)控中心服務(wù)器上，GPS接收機(jī)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(wù)器上安裝有地理信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫，監(jiān)控中心結(jié) 合地理信息系統(tǒng)對車輛進(jìn)行管理，即從串口接收數(shù)據(jù)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(zhuǎn)化成有實際意義的、供高層決策使用的定位信息 數(shù)據(jù)，存放在數(shù)據(jù)庫中，然后結(jié)合數(shù)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(shù)據(jù)庫。所述的GPS接收機(jī)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(shù)字地圖采用市售的數(shù)字地圖。所述的GPS接收機(jī)采用市售的GPS接收機(jī)。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(shù)據(jù)，由于GPS定位信息內(nèi)容較少，通過RS-232串口將定位信息 (NEMA0183語句)從GPS接收機(jī)傳送到計算機(jī)中進(jìn)行信息提取處理，即從串口接收數(shù)據(jù)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(zhuǎn)化成有實際意義 的、供高層決策使用的定位信息數(shù)據(jù)，存放在數(shù)據(jù)庫中；然后采用濾波算法程序?qū)臄?shù)據(jù)庫 中導(dǎo)出的車輛GPS定位數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，過濾掉無效數(shù)據(jù)。2)在監(jiān)控中心服務(wù)器內(nèi)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(dǎo)入MapX 控件相關(guān)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(jìn)行訪問 的類定義和方法實現(xiàn)。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(jìn)行綁定。5)判斷時間間隔參數(shù)dateTimeSpan，如果小于180s，則轉(zhuǎn)入下一步，否則，先進(jìn)行 步驟6)對傳入的GPS定位點進(jìn)行匹配，然后進(jìn)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(jù)電子地圖中線圖元的節(jié)點個數(shù)，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(shù)大于2，小于20 ；三 是弧型，即道路線圖元節(jié)點數(shù)大于19 ；[0057]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(jīng)緯度、方向、速度和狀態(tài)位 等；6-2)判斷定位數(shù)據(jù)是否無效，若無效，則根據(jù)歷史定位數(shù)據(jù)進(jìn)行推測匹配，然后轉(zhuǎn) 步驟6-8)；若有效，則進(jìn)入步驟6-3)；6-3)判斷車輛當(dāng)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(yīng)處理，然后轉(zhuǎn)步驟6-8)；否則，則進(jìn)入6-4)；6-4)由定位點位置點設(shè)計對應(yīng)的移動窗口，進(jìn)而獲取其中的路段；若路段數(shù)量為 0，則根據(jù)歷史定位數(shù)據(jù)進(jìn)行推測匹配，然后轉(zhuǎn)步驟6-8)；若路段數(shù)量大于0，則進(jìn)入步驟 6-5)；6-5)對步驟6-4)得到的路段進(jìn)行連接性拓?fù)錂z查，將通過拓?fù)錂z查的路段為匹配 候選路段；6-6)判斷匹配候選路段的數(shù)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jié)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(kuò)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(jù)這個 矩形生成一個面圖元；7-2)處理中國路網(wǎng)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(gòu)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(dāng)前定位點的匹配道路是不是與上一條數(shù)據(jù)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(zhuǎn)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(zhuǎn)入下一步；10)處理前后匹配道路相連的道路，并計算出交點，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(shù)據(jù)包括重復(fù)數(shù)據(jù)、狀態(tài)位為0的數(shù)據(jù)和沒有搜索路徑的數(shù) 據(jù)。
權(quán)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(shù)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(jī)、通信電臺和監(jiān)控中心，監(jiān)控中心具有監(jiān)控中心服務(wù) 器，數(shù)字地圖安裝在監(jiān)控中心服務(wù)器上，在監(jiān)控服務(wù)器上安裝有地理信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫。
2.根據(jù)權(quán)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(jī) 包括GPS接收天線、變頻器、信號通道、微處理器、存儲器和電源。
專利摘要本實用新型涉及一種車輛行駛里程的處理系統(tǒng)，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)。包括數(shù)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(jī)、通信電臺和監(jiān)控中心，監(jiān)控中心具有監(jiān)控中心服務(wù)器，數(shù)字地圖安裝在監(jiān)控中心服務(wù)器上，GPS接收機(jī)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(wù)器上安裝有地理信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫，監(jiān)控中心結(jié)合地理信息系統(tǒng)對車輛進(jìn)行管理，從串口接收數(shù)據(jù)并將其放置于緩存中，轉(zhuǎn)化成定位信息數(shù)據(jù)，存放在數(shù)據(jù)庫中，結(jié)合數(shù)字地圖、地圖匹配算法程序和最短路徑方法處理得到車輛的行駛里程并存儲到數(shù)據(jù)庫。
文檔編號G01S19/07GK201918027SQ201020667800
公開日2011年8月3日 申請日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月20日
發(fā)明者嚴(yán)玉華, 石會芹, 薛揚, 陳進(jìn) 申請人:江蘇天澤信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司