車輛位置信息壓縮采集方法、終端及系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種車輛位置信息壓縮采集方法、終端及系統。涉及基于位置的服務技術領域，其方法為：終端采集其所在車輛的位置與速度數據序列，進行數據序列的曲線擬合，僅將曲線表征參量及輔助數據傳送到中心端，從而實現壓縮采集；當導航衛星信號丟失時，采用加速度模塊解算位置坐標；當移動網絡信號丟失時，先將數據暫存，信號恢復后再發送；在中心端，根據車輛數據曲線表征參量，運行解壓縮算法解算出車輛的軌跡。本發明用于車輛位置監控調度，將數據壓縮提前到采集終端，減輕了系統負荷；以較簡單方式緩解了導航衛星信號暫時丟失及丟失情況下的數據壓縮采集問題。
【專利說明】
車輛位置信息壓縮采集方法、終端及系統
技術領域
[0001]本發明涉及基于位置的服務技術領域，尤其涉及一種車輛位置信息壓縮采集方法、終端及系統。
【背景技術】
[0002]車輛位置監控與調度在現代物流與客運的管理中占有重要地位，而要實現精細化的管理，目前面臨的最大問題是數據缺失的問題。數據缺失問題包含兩個方面:一是分鐘級的車輛位置數據采集間隔已不能滿足需求，如果采用秒級的采集間隔又會急劇加大系統負荷(包括通信帶寬、存儲空間、處理能力等);二是隨著城市中高樓、高架橋、立交橋等設施的建設，衛星定位信號的較長時丟失時常發生，由此引起的位置數據缺失也嚴重影響了實際應用效果。在解決這兩方面問題時，它們之間的強關聯性又加大了系統的復雜度；由于監控目標數量通常較大，所以又對終端的成本控制提出一定的要求。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是提供一種車輛位置信息壓縮采集方法、終端及系統，所述方法極大的減輕了系統負荷，以較為簡單的方式緩解了導航衛星信號暫時丟失的問題，在完成系統功能的前提下，所述終端的結構簡單，成本低廉，便于大規模部署。
[0004]為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是:一種車輛位置信息壓縮采集方法，其特征在于所述方法包括如下步驟:
51.采集初始化，設置相關模塊的初始參數，通過衛星定位模塊解算出當前位置與速度，作為初始位置與初始速度，通過加速度測量模塊測量出當前加速度作為初始加速度，并清空各數組，完成初始化；
52.讀取導航衛星狀態信息，判斷導航衛星信號是否正常，若正常則轉入步驟S3，否則轉入步驟SI I;
53.通過定位導航衛星解算車輛當前位置坐標及速度；
54.用步驟S3中的當前位置坐標及速度更新初始位置與初始速度，通過加速度測量模塊測量出車輛當前加速度，并用當前加速度更新初始加速度；
55.計算開始壓縮條件參量，并判定是否滿足條件開始數據壓縮，滿足條件轉入步驟S6，不滿足則轉入步驟S7;
56.將當前采集數據存入內存中的數組Al，并轉入步驟S2;
57.將數組Al中的數據進行曲線擬合，并得到表征該條曲線的參數值；
58.將表征該條曲線的參數值發送到數據發送單元，并激活步驟S13，開啟數據發送模塊，同時轉入步驟S9;
59.檢測是否滿足采集終止條件，若滿足采集終止條件，則退出采集過程，否則轉入步驟SI O;
S10.檢測是否收到數據精度調整指令，若收到，則按新的精度等級，解算對應的壓縮啟動條件參量要求值，并轉入步驟S2;
511.加速度測量模塊測量當前加速度，并讀取初始位置、初始速度和初始加速度；
512.根據初始位置、初始速度、初始加速度、當前加速度，解算當前位置和當前速度，并用當前位置和當前速度更新初始位置和初始速度，用當前加速度更新初始加速度，然后轉入步驟S5;
513.喚醒移動數據通信模塊，將步驟S8中傳送來的數據送入發送隊列A2;
514.檢測移動數據通信模塊狀態，若狀態正常則轉入步驟S15，否則進行下一次移動數據通信模塊狀態檢測；
515.將發送隊列A2中的數據進行依次發送，若未發送完成則轉入步驟S14，若發送完成則轉入步驟SI 6;
516.清空發送隊列A2，發送模塊進入系統等待狀態，等待下次喚醒。
[0005]進一步的技術方案在于:所述步驟S5中的壓縮條件參量包括數據點數、速度變化。
[0006]進一步的技術方案在于:所述步驟S7中在車輛行駛過程中，采集終端記錄M個速度值序列，并將該序列進行非線性擬合，得到一條用N個參量表征的速度函數曲線，N遠少于M，由該速度曲線，輔以初始坐標和路鏈數據，即可解算出任意時刻的位置坐標。
[0007]進一步的技術方案在于:所述步驟S12中，通過加速度測量模塊的數據來估算位置信息，其過程為:當衛星信號丟失時，系統讀取初始速度、初始坐標和初始加速度;通過初始速度、初始加速度和加速度模塊測量到的加速度曲線，解算出速度曲線；由速度曲線解算出任意時刻的行駛里程;根據初始坐標、路鏈的坐標序列、行駛里程，解算出該時刻對應的位置坐標。
[0008]本發明還公開了一種車輛位置信息壓縮采集終端，包括殼體，其特征在于:還包括中央處理器、北斗/GPS雙模定位模塊、加速度測量模塊、移動數據通信模塊、存儲模塊、顯示模塊和供電模塊，所述北斗/GPS雙模定位模塊與所述中央處理器雙向連接，用于實現北斗與GPS的雙模定位;所述加速度測量模塊與所述中央處理器雙向連接，當導航衛星信號丟失時，所述加速度測量模塊工作，測量車輛當前的加速度;所述移動數據通信模塊與所述中央處理器雙向連接，用于將壓縮后的當前車輛數據發送到中心端，并可從中心端接收控制指令，實現所述采集終端的遠程控制;所述存儲模塊與所述中央處理器雙向連接，用于存儲系統參數及待發送數據;所述顯示模塊與所述中央處理器的信號輸出端連接，用于系統交互并指示終端的工作狀態;所述供電模塊與所述采集終端上需要供電的模塊的電源輸入端連接，用于為其提供工作電源；中央處理器用于負責控制各模塊協調工作，同時對北斗/GPS雙模定位模塊或加速度測量模塊采集到的數據加工處理并進行曲線擬合，實現位置數據的壓縮。
[0009]進一步的技術方案在于:所述北斗/GPS雙模定位模塊、加速度測量模塊以及移動數據通信模塊與中央處理器之間通過UART接口連接，所述存儲模塊與中央處理器之間通過SPI接口連接。
[0010]進一步的技術方案在于:所述殼體為鋁制殼體，殼體上安裝吸盤組件，用于將終端固定在車輛上，吸盤通過螺紋與殼體固定。
[0011]進一步的技術方案在于:所述供電模塊用于將輸入的車載12V電源轉換成5V和
3.3V輸出，為終端中相應的模塊提供工作電源，供電模塊的輸入端和輸出端進行隔離并通過電容進行濾波。
[0012]本發明還公開了一種車輛位置信息壓縮采集系統，其特征在于:包括若干個所述的采集終端，若干個采集終端通過移動通信網絡與中心端連接，形成一個星形網絡，所述終端采集其所在車輛的位置與速度數據，并進行數據壓縮，將壓縮后的數據傳送到中心端；當導航衛星信號丟失時，采用加速度測量模塊解算位置坐標;當移動網絡信號丟失時，先將數據暫存到存儲模塊，信號恢復后再發送；中心端接收到數據后，存儲到中心端位置數據庫中，當需要知道某個車輛的運行軌跡時，調出相應的數據，采用對應的解壓縮算法解算出車輛的運行軌跡。
[0013]采用上述技術方案所產生的有益效果在于:本發明將數據壓縮提到終端，極大減輕了系統負荷；以較為簡單的方式緩解了導航衛星信號暫時丟失的問題，并較好地解決了考慮導航衛星信號丟失情況下的數據壓縮采集問題;在完成系統功能的前提下，所述終端結構簡單，成本低廉，便于大規模部署。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明所述方法的流程圖；
圖2是本發明所述終端的原理框圖；
圖3是本發明所述系統的原理框圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0016]在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明，但是本發明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似推廣，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。
[0017]如圖1所示，本發明公開了一種車輛位置信息壓縮采集方法，融合衛星定位和三軸加速度解算定位信息，并在采集端進行數據壓縮，包括以下步驟:
S1.采集初始化，設置相關模塊的初始參數，通過衛星定位模塊解算出當前車輛位置與速度，作為初始位置與初始速度，通過加速度模塊測量出當前加速度作為初始加速度，并清空各數組，完成初始化。
[0018]S2.讀取導航衛星狀態信息，判斷信號是否正常，若正常則轉入步驟S3，否則轉入步驟SI I。
[0019]S3.通過定位導航衛星解算車輛當前位置坐標及速度。
[0020]S4.用步驟S3中的當前位置坐標及速度更新初始位置與初始速度，通過加速度模塊測量出當前加速度，并用當前加速度更新初始加速度。
[0021]S5.計算開始壓縮條件參量(包括數據點數、速度變化等)，并判定是否滿足條件開始數據壓縮，滿足條件轉入步驟S6，不滿足則轉入步驟S7。
[0022]S6.將當前采集數據存入內存中的數組Al，并轉入步驟S2。
[0023]S7.將數組Al中的數據進行曲線擬合，并得到表征該條曲線的參數值。
[0024]S8.將表征參量及附帶參量發送到數據發送單元，并激活步驟S13，開啟數據發送模塊，同時轉入步驟S9。
[0025]S9.檢測是否滿足終止條件，比如收到系統終止指令等，若滿足終止條件，則退出采集過程，否則轉入步驟S10。
[0026]S10.檢測是否收到數據精度調整指令，若收到，則按新的精度等級，解算對應的壓縮啟動條件參量要求值，并轉入步驟S2。
[0027]Sll.加速度計測量當前加速度，并讀取初始位置、初始速度和初始加速度。
[0028]SI 2.根據初始位置、初始速度、初始加速度、當前加速度，解算當前位置和當前速度，并用當前位置和當前速度更新初始位置和初始速度，用當前加速度更新初始加速度，然后轉入步驟S5。
[0029]S13.喚醒數據發送模塊，將步驟S8中傳送來的數據送入發送隊列A2。
[0030]S14.檢測移動通信模塊狀態，若狀態正常則轉入步驟S15，否則進行下一次移動通信模塊狀態檢測。
[0031]S15.將發送隊列A2中的數據進行依次發送，若未發送完成則轉入步驟S14，若發送完成則轉入步驟S16。
[0032]S16.清空發送隊列A2，發送模塊進入系統等待狀態，等待下次喚醒。
[0033]步驟S7中實現數據的壓縮。在車輛行駛過程中，采集終端以較高頻率記錄M個速度值序列，并將該序列進行非線性擬合，得到一條用N(N遠少于M)個參量表征的速度函數曲線，由該速度曲線，輔以初始坐標和鏈路數據，即可解算出任意時刻的位置坐標。終端只需將速度曲線的參量(共N個)、初始坐標、路鏈號發送到中心端，中心端即可解算出車輛在該時段內的任意時刻的位置坐標，也就時說，將原來的M個數據轉化成了 N+2個數據，由于N遠小于M，由此可實現非常高的數據壓縮率。
[0034]在步驟S12中，當衛星信號丟失時，通過加速度測量模塊的數據來估算位置信息。其基本過程為:當衛星信號丟失時，系統讀取初始速度、初始坐標、初始加速度;通過初始速度、初始加速度和加速度模塊測量到的加速度曲線，解算出速度曲線；由速度曲線解算出任意時刻的行駛里程;根據初始坐標、路鏈的坐標序列、行駛里程，解算出該時刻對應的位置坐標。
[0035]如圖2所示，本發明還公開了一種車輛位置信息壓縮采集終端，包括殼體，還包括中央處理器、北斗/GPS雙模定位模塊、加速度測量模塊、移動數據通信模塊、存儲模塊、顯示模塊和供電模塊。所述北斗/GPS雙模定位模塊、加速度測量模塊、移動數據通信模塊、存儲模塊與所述中央處理器雙向連接;所述顯示模塊與所述中央處理器的信號輸出端連接;所述供電模塊與所述采集終端上需要供電的模塊的電源輸入端連接。
[0036]中央處理器負責控制各模塊協調工作，同時對衛星定位模塊或加速度測量模塊采集到的數據加工處理并進行曲線擬合，實現位置數據的壓縮。中央處理器可選擇ARM處理器，若成本控制嚴格也可選用16位單片機。
[0037]北斗/GPS雙模定位模塊通過串口連接到中央處理器，實現北斗+GPS的雙模定位，雙模定位可以有效減少導航衛星信號盲區。定位模塊以較低頻率采集車輛當前的位置與速度信息，預存到系統內部存儲，當滿足壓縮開始條件時中央處理器進行數據的壓縮，并將壓縮后的數據通過移動數據通信模塊發送到中心端。
[0038]加速度測量模塊通過串口連接到中央處理器，當導航衛星信號丟失時，該模塊開始工作。加速度測量模塊采集車輛當前的加速度數據，中央處理器根據當前加速度、初始位置、初始速度等數據，進行車輛當前位置的解算。
[0039]移動數據通信模塊通過串口連接到中央處理器，將壓縮后的當前車輛數據發送到中心端，并可從中心端接收控制指令，實現終端的遠程控制。當車輛所處位置無移動網絡信號時，終端先將當前要發送的數據存儲到存儲模塊中，當信號恢復時，再從存儲模塊讀取數據并通過移動數據通信模塊發送到中心端。移動數據通信模塊可從中心端接收控制指令，包括:啟動指令、停止指令、參量調整指令、強制發送等。
[0040]存儲模塊通過SPI連接到中央處理器，用于存儲系統參數及待發送數據。終端接收到中心端發送的系統參數后，進行系統的參數調整并以文本文件的格式存儲在存儲模塊；終端每次啟動時，讀取該文件內的系統參數并進行系統的初始設定。當移動通信網絡信號缺失時，系統將當前的數據以二進制文件格式存儲到存儲模塊。
[0041]顯示模塊采用液晶顯示器，用于系統交互并指示終端的工作狀態，包括:移動通信網絡狀態、定位模塊狀態、加速度測量模塊狀態、存儲容量狀態等;若系統成本控制嚴格，則顯示模塊可由一組紅綠光電二極管組成，僅用于顯示系統工作狀態。
[0042]供電模塊將輸入的車載12V直流電源轉換成5V和3.3V輸出，為系統提供電源。電源的輸入輸出進行有效隔離，并通過電容進行濾波。
[0043]優選地，殼體為鋁制殼體，便于系統散熱，殼體上可選裝吸盤組件，便于將終端固定在車輛上，吸盤通過螺紋固定在殼體。
[0044]如圖3所示，本發明還公開了一種車輛位置信息壓縮采集系統，包括若干個所述的采集終端，若干個采集終端通過移動通信網絡與中心端連接，形成一個星形網絡，所述終端采集其所在車輛的位置與速度數據，并進行數據壓縮，將壓縮后的數據傳送到中心端；當導航衛星信號丟失時，采用加速度測量模塊解算位置坐標;當移動網絡信號丟失時，先將數據暫存到存儲模塊，信號恢復后再發送；中心端接收到數據后，存儲到中心端位置數據庫中，當需要知道某個車輛的運行軌跡時，調出相應的數據，采用對應的解壓縮算法解算出車輛的運行軌跡。
[0045]本發明將數據壓縮提到終端，極大減輕了系統負荷；以較為簡單的方式緩解了導航衛星信號暫時丟失的問題，并較好地解決了考慮導航衛星信號丟失情況下的數據壓縮采集問題;在完成系統功能的前提下，所述終端結構簡單，成本低廉，便于大規模部署。
【主權項】
1.一種車輛位置信息壓縮采集方法，其特征在于所述方法包括如下步驟: 51.采集初始化，設置相關模塊的初始參數，通過衛星定位模塊解算出當前位置與速度，作為初始位置與初始速度，通過加速度測量模塊測量出當前加速度作為初始加速度，并清空各數組，完成初始化； 52.讀取導航衛星狀態信息，判斷導航衛星信號是否正常，若正常則轉入步驟S3，否則轉入步驟SI I; 53.通過定位導航衛星解算車輛當前位置坐標及速度； 54.用步驟S3中的當前位置坐標及速度更新初始位置與初始速度，通過加速度測量模塊測量出車輛當前加速度，并用當前加速度更新初始加速度； S5.計算開始壓縮條件參量，并判定是否滿足條件開始數據壓縮，滿足條件轉入步驟S6，不滿足則轉入步驟S7; 56.將當前采集數據存入內存中的數組Al，并轉入步驟S2; 57.將數組Al中的數據進行曲線擬合，并得到表征該條曲線的參數值； 58.將表征該條曲線的參數值發送到數據發送單元，并激活步驟S13，開啟數據發送模塊，同時轉入步驟S9; 59.檢測是否滿足采集終止條件，若滿足采集終止條件，則退出采集過程，否則轉入步驟SI O; 510.檢測是否收到數據精度調整指令，若收到，則按新的精度等級，解算對應的壓縮啟動條件參量要求值，并轉入步驟S2; 511.加速度測量模塊測量當前加速度，并讀取初始位置、初始速度和初始加速度； SI 2.根據初始位置、初始速度、初始加速度、當前加速度，解算當前位置和當前速度，并用當前位置和當前速度更新初始位置和初始速度，用當前加速度更新初始加速度，然后轉入步驟S5; 513.喚醒移動數據通信模塊，將步驟S8中傳送來的數據送入發送隊列A2; 514.檢測移動數據通信模塊狀態，若狀態正常則轉入步驟S15，否則進行下一次移動數據通信模塊狀態檢測； 515.將發送隊列A2中的數據進行依次發送，若未發送完成則轉入步驟S14，若發送完成則轉入步驟SI 6; 516.清空發送隊列A2，發送模塊進入系統等待狀態，等待下次喚醒。2.如權利要求1所述的車輛位置信息壓縮采集方法，其特征在于所述步驟S5中的壓縮條件參量包括數據點數、速度變化。3.如權利要求1所述的車輛位置信息壓縮采集方法，其特征在于所述步驟S7中在車輛行駛過程中，采集終端記錄M個速度值序列，并將該序列進行非線性擬合，得到一條用N個參量表征的速度函數曲線，N遠少于M，由該速度曲線，輔以初始坐標和路鏈數據，即可解算出任意時刻的位置坐標。4.如權利要求1所述的車輛位置信息壓縮采集方法，其特征在于所述步驟S12中，通過加速度測量模塊的數據來估算位置信息，其過程為:當衛星信號丟失時，系統讀取初始速度、初始坐標和初始加速度;通過初始速度、初始加速度和加速度模塊測量到的加速度曲線，解算出速度曲線；由速度曲線解算出任意時刻的行駛里程;根據初始坐標、路鏈的坐標序列、行駛里程，解算出該時刻對應的位置坐標。5.—種車輛位置信息壓縮采集終端，包括殼體，其特征在于:還包括中央處理器、北斗/GPS雙模定位模塊、加速度測量模塊、移動數據通信模塊、存儲模塊、顯示模塊和供電模塊，所述北斗/GPS雙模定位模塊與所述中央處理器雙向連接，用于實現北斗與GPS的雙模定位；所述加速度測量模塊與所述中央處理器雙向連接，當導航衛星信號丟失時，所述加速度測量模塊工作，測量車輛當前的加速度;所述移動數據通信模塊與所述中央處理器雙向連接，用于將壓縮后的當前車輛數據發送到中心端，并可從中心端接收控制指令，實現所述采集終端的遠程控制;所述存儲模塊與所述中央處理器雙向連接，用于存儲系統參數及待發送數據;所述顯示模塊與所述中央處理器的信號輸出端連接，用于系統交互并指示終端的工作狀態;所述供電模塊與所述采集終端上需要供電的模塊的電源輸入端連接，用于為其提供工作電源；中央處理器用于負責控制各模塊協調工作，同時對北斗/GPS雙模定位模塊或加速度測量模塊采集到的數據加工處理并進行曲線擬合，實現位置數據的壓縮。6.如權利要求5所述的車輛位置信息壓縮采集終端，其特征在于:所述北斗/GPS雙模定位模塊、加速度測量模塊以及移動數據通信模塊與中央處理器之間通過UART接口連接，所述存儲模塊與中央處理器之間通過SPI接口連接。7.如權利要求5所述的車輛位置信息壓縮采集終端，其特征在于:所述殼體為鋁制殼體，殼體上安裝吸盤組件，用于將終端固定在車輛上，吸盤通過螺紋與殼體固定。8.如權利要求5所述的車輛位置信息壓縮采集終端，其特征在于:所述供電模塊用于將輸入的車載12V電源轉換成5V和3.3V輸出，為終端中相應的模塊提供工作電源，供電模塊的輸入端和輸出端進行隔離并通過電容進行濾波。9.一種車輛位置信息壓縮采集系統，其特征在于:包括若干個如權利要求5-8中任意一項所述的采集終端，若干個采集終端通過移動通信網絡與中心端連接，形成一個星形網絡，所述終端采集其所在車輛的位置與速度數據，并進行數據壓縮，將壓縮后的數據傳送到中心端；當導航衛星信號丟失時，采用加速度測量模塊解算位置坐標；當移動網絡信號丟失時，先將數據暫存到存儲模塊，信號恢復后再發送；中心端接收到數據后，存儲到中心端位置數據庫中，當需要知道某個車輛的運行軌跡時，調出相應的數據，采用對應的解壓縮算法解算出車輛的運行軌跡。
【文檔編號】G01S19/47GK106066486SQ201610450819
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年6月21日 公開號201610450819.7, CN 106066486 A, CN 106066486A, CN 201610450819, CN-A-106066486, CN106066486 A, CN106066486A, CN201610450819, CN201610450819.7
【發明人】韓小剛, 劉美全, 孫欽蕾
【申請人】中國人民解放軍軍械工程學院