CN103852771B - 一种定位漂移的处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种定位漂移的处理方法，在定位终端从不定位切换为定位的时刻，先判断该时刻下定位终端的状态，若定位终端为静态，则按照静态漂移过滤处理，即根据定位终端不定位的累积时间以及与上一有效定位点的偏差距离来设置过滤延时时间，而后在过滤延时时间内，按照静态位置锁定算法，取过滤延时时间内确定的若干有效样本点的经纬度均值来锁定新的有效位置点；若定位终端为动态，则根据不定位累积时间用接收到的定位数据刷新定位点。本发明的方法适用于GPS卫星定位、北斗卫星定位等定位技术，符合统计规律，数据处理较为简单、实施成本低，适用范围广，而且同时支持定位数据的实时处理和后端处理两种方式。
Description
技术领域
本发明涉及卫星定位技术领域，特别是一种可适用于GPS卫星定位、北斗卫星定位等的定位漂移处理方法。
背景技术
目前我国的GPS定位应用相当广泛，从各种导航终端、位置监控终端到手机位置微博等，对卫星定位的性能要求也逐步提高，而定位性能主要取决于这些终端设备所集成的GPS接收模组的性能，无论是芯片级还是模块级的接收模组，以下统称GPS接收机。在现有的GPS定位技术下，由于卫星信号受到大气电离层变化、云层遮挡、周边高大建筑物的多径反射等复杂因素的影响，GPS定位经常会出现位置漂移现象。即GPS接收机解算出来的位置信息，与实际情况存在不同程度的偏差，当偏差超过了精度误差允许范围，则认为发生了定位漂移。
通常，GPS接收机在运动情况下，虽然也存在信号不良的情况，但通过GPS接收机内部的算法处理，一般仍然可以解算出比较接近实际的结果。当GPS接收机处于静止状态下，特别是从冷启动到刚定位且处于静止状态下时，漂移会更严重。具体表现为，将定位的位置点显示在电子地图上，位置飘忽不定，杂乱无章，其圆概率误差(CEP)可达到几十甚至几百米。本专利主要从应用软件的层面，通过软件处理，解决GPS接收机静止状态下的定位漂移问题，以下简称静态漂移。
目前业内常见的解决GPS定位漂移的方法主要有以下几种。1、通过判断GPS终端的工作条件，进而控制GPS定位功能是否启用的方式来解决。例如对于GPS车载终端，通常根据车辆ACC状态判断是否启用定位功能，一旦检测到车辆熄火，则关闭定位功能，从而避免静态漂移。而对于无法检测外部工作条件的情况（例如有些终端安装时将ACC信号接常电，即一直处于有效状态），则此方法即失效。2、在中心平台对终端上报的轨迹数据进行后端处理，例如根据位置点对应的卫星信号信噪比、精度误差因子等参数，将可疑的无效点过滤掉；轨迹平滑过滤，对多个位置点进行轨迹拟合，去掉偏离较大的位置点，再通过递归处理，得到最佳的拟合轨迹等。这种方式缺乏实时性，而且往往数据处理运算工作量巨大，难以适应需要实时处理的应用场合。3、用地图上终端所处位置点周边道路或信息点进行位置匹配，直接修正位置点的经纬度数据。此方法常用于终端导航，要求导航终端需自带地图或通过无线网络实时下载周边地图数据，对终端的要求比较高，适用范围较小。
发明内容
本发明的主要目的在于根据定位终端静态漂移符合圆概率分布的特点，对定位终端静止状态以及静止与运动状态切换过程中的定位数据进行一定的数学处理，确定适当的状态切换条件和静止状态下的锁定位置，从而有效地解决定位终端静态漂移的问题。
本发明采用如下技术方案：
一种定位漂移的处理方法，其特征在于：在定位终端从不定位切换为定位的时刻，先判断该时刻下定位终端的状态，若定位终端为静态，则按照静态漂移过滤处理，即根据定位终端不定位的累积时间以及与上一有效定位点的偏差距离来设置过滤延时时间，而后在过滤延时时间内，按照静态位置锁定算法，取过滤延时时间内确定的若干有效样本点的经纬度均值来锁定新的有效位置点；若定位终端为动态，则根据不定位累积时间用接收到的定位数据刷新定位点。
进一步的，所述有效定位点是定位终端对接收到的定位标识为有效的定位数据根据卫星信号的状态包括精度误差因子和信噪比进行判断过滤后所得到的定位点。
进一步的，具体包括如下步骤：定位终端预先设置过滤延时时间为T1、T2以及不定位的累积时间参考值t1、t2，动态锁定时间参考值t3，且T1<T2、t1<t2,
1）判断定位终端是否处于静态，若是则进行步骤2），若否则进行步骤3);
2)定位终端处于静态，判断定位终端是否首次定位，若是则设置过滤延时时间为T2，若否则进行步骤4）；
3）定位终端处于动态，判断定位终端不定位的累积时间是否大于t1，若是，则用上一有效定位点的位置锁定t3，而后用新的定位数据刷新定位点；若否，则直接用新的定位数据刷新定位点；
4）将当前定位点与上一有效定位点比较，判断定位终端不定位的累积时间是否大于或等于t2，若是，则设置过滤延时时间为T2，若否则设置过滤延时时间为T1，而后，在过滤延时时间内，按照静态位置锁定算法，取过滤延时时间内确定的若干有效样本点的经纬度均值来锁定新的有效位置点。
进一步的，定位终端预先设置距离参考值L，在步骤4）中，判断定位终端与上一有效定位点的偏差距离是否大于或等于L，若是，则设置过滤延时时间为T2，若否则设置过滤延时时间为T1。
进一步的，定位终端预先设置定位终端的速度参考值v1、v2，秒方向变化量参考值A，且v1<v2,在步骤4）中，定位终端处于静态，此时，定位终端每隔一段时间计算一次平均速度若则定位终端按照静态位置锁定算法重新计算得到又一新的有效位置点刷新上一个有效位置点；若则定位终端保持上一个按照静态位置锁定算法计算得到的有效位置点；若定位终端的速度v持续一段时间满足v＞v2且相邻定位点的秒方向变化量持续小于A，则认为定位终端从静态切换到动态，在该段时间内，定位终端依然采用静态漂移过滤处理锁定定位点。
进一步的，在步骤3）中，此时定位终端处于动态，若定位终端的速度v持续一端时间满足v≤v2，则认为定位终端从动态切换到静态，在该段时间内，用新的定位数据刷新定位点，而后将若干个满足静态条件即v≤v2的定位点按照位置静态锁定算法得到新的有效位置点。
进一步的，所述静态位置锁定算法具体包括如下步骤：定位终端根据过滤延时时间设定要采集并用于计算的有效定位的样本点总个数为m，其中确定为有效样本点的最少个数为n，i∈[0,m]，
a定位终端采集多个有效定位的样本点Pi，取前n个样本点P0-Pi＝n-1组成样本组；
b计算样本组内所有样本点的经纬度均值得到重心点P′，分别计算各个样本点到该重心点P'的距离li,并求出li的平均距离
c将的样本点标识为无效样本点并剔除出该样本组，其余标记为有效样本点，判断i是否大于或等于m，若是，则进入步骤d；若否，则将样本点Pi＝i+1加入样本组，重复步骤b；
d将样本组内的所有有效样本点进行经纬度均值计算即得到有效位置点。
进一步的，在步骤c中将无效样本点组成无效样本组，将有效样本点组成有效样本组，当无效样本组中的无效样本点个数大于或等于n时，每增加一个新的无效样本点都进行如下步骤：
c1计算无效样本组内所有样本点的经纬度均值得到重心点P′，分别计算各个样本点到该重心点P'的距离li,并求出li的平均距离
c2将的样本点剔除出该无效样本组。
进一步的，在步骤c中，当无效样本组的样本点个数大于或等于有效样本组的样本点个数，计算此时有效样本点的若则无效样本组升格为有效样本组，原有效样本组降格为无效样本组。
进一步的，若在过滤延时时间结束时，若仍未得到n个有效样本点，则延长延时过滤时间，直至获得n个有效样本点。
进一步的，在步骤d中，将有效样本组中所有有效样本点进行经纬度均值计算即得到有效位置点，该锁定后的位置点，其速度值置为0，方向为最后5个有效定位点的方向均值。
由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明的一种定位漂移的处理方法，先对定位终端状态进行判断，包括静态、动态、静态切换到动态、动态切换到静态，而后根据定位终端静态漂移符合圆概率分布的特点，对各种状态对应的算法进行处理，从而有效地解决定位终端静态漂移的问题。本发明的方法适用于GPS卫星定位、北斗卫星定位等定位技术，符合统计规律，数据处理较为简单、实施成本低，适用范围广，而且同时支持定位数据的实时处理和后端处理两种方式。
附图说明
图1为本发明定位终端不同状态下的定位流程图；
图2为本发明定位终端动态与静态之间的状态跃迁示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。
一种定位漂移的处理方法，在定位终端从不定位切换为定位的时刻，先判断该时刻下定位终端的状态，若定位终端为静态，则按照静态漂移过滤处理，即根据定位终端不定位的累积时间以及与上一有效定位点的偏差距离来设置过滤延时时间，而后在过滤延时时间内，按照静态位置锁定算法，取过滤延时时间内确定的若干有效样本点的经纬度均值来锁定新的有效位置点；若定位终端为动态，则根据不定位累积时间用接收到的定位数据刷新定位点。具体包括如下步骤：参照图1
以GPS卫星定位终端为例，GPS位置数据刷新频率为1s，即定位终端每秒都会收到一个位置信息。定位终端预先设置过滤延时时间T1=15s、T2=30s，不定位的累积时间参考值t1=60s、t2=3min，速度参考值v1=2公里/小时、v2=5公里/小时，距离参考值L=300m，动态锁定时间参考值t3=5s，秒方向变化量参考值A=45°。定位终端接收到GPS数据，先根据定位数据中的定位标识（有效或无效）过滤掉无效即未定位的数据，对于定位标识是有效的数据，再根据GPS卫星信号的状态，判断精度误差因子PDOP、HDOP、VDOP均要小于5，并且信噪比大于25，符合条件的保留作为有效定位点。
1）判断定位终端是否处于静态，若定位终端的移动速度持续5秒以上满足v≤5公里/小时或ACC（如果有）信号为无效状态，则进行步骤2），若否则进行步骤3);
2)定位终端处于静态，判断定位终端是否首次定位，若是则设置过滤延时时间为30s，若否则进行步骤4）；
3）定位终端处于动态，判断定位终端不定位的累积时间是否大于60s，若是，则用上一有效定位点的位置锁定5s，而后用新的定位数据刷新定位点；若否，则直接用新的定位数据刷新定位点；
4）将当前定位点与上一有效定位点比较，判断定位终端不定位的累积时间是否大于或等于3min或者判断定位终端当前定位点与上一有效定位点距离是否大于或等于300m，若是，则设置过滤延时时间为30s，若不定位的累积时间小于3min且与上一有效定位点距离小于300m则设置过滤延时时间为15s，而后，按照静态位置锁定算法，在过滤延时时间内取过滤延时时间内确定的若干有效样本点的经纬度均值作为锁定点的经纬度，从而锁定一个新的有效位置点，不定位累积时间计数器清零。定位终端在未锁定新的有效位置点之前，保持定位终端定位无效状态，位置同上一有效位置点。
其中，在步骤4）中，定位终端处于静态，此时，定位终端每隔1min计算一次平均速度（单位为公里/小时）,若，即为准静态，则定位终端按照静态位置锁定算法重新计算得到又一新的有效位置点刷新上一有效位置点；若则为全静态，则定位终端保持上一个按照静态位置锁定算法计算得到的有效位置点；若定位终端的速度v（单位为公里/小时）持续5s满足v＞5，且相邻定位点秒方向变化量持续小于45°，则认为定位终端从静态切换到动态（参照图2），在该段时间内，定位终端依然采用静态漂移过滤处理确定定位点。
在步骤3）中，此时定位终端处于动态，若定位终端的速度v持续5s满足v≤5，则认为定位终端从动态切换到静态（参照图2），在该5s内，用新的定位数据刷新定位点，而后取最近5个满足静态条件即v≤5的定位点，按照静态位置锁定算法得到新的有效位置点。上述提到的静态位置锁定算法具体包括如下步骤：定位终端根据过滤延时时间设定要采集并用于计算的有效定位的样本点总个数为m，其中确定为有效样本点的最少个数为4，i∈[0,m]，其中的有效定位的样本点即为上述的有效定位点。
a定位终端采集多个有效定位的样本点Pi，取前4个样本点P0-Pi=3组成样本组；
b计算样本组内所有样本点的经纬度均值得到重心点P′，分别计算各个样本点到该重心点P'的距离li,并求出li的平均距离
c将的样本点标识为无效样本点并剔除出该样本组，其余标记为有效样本点，判断i是否大于或等于m，若是，则进入步骤d；若否，则将样本点Pi＝i+1加入样本组，重复步骤b；
d将样本组内的所有有效样本点进行经纬度均值计算即得到有效位置点。
其中，在步骤c中将无效样本点组成无效样本组，将有效样本点组成有效样本组，当无效样本组中的无效样本点个数大于或等于4时，每增加一个新的无效样本点都进行如下步骤：
c1计算无效样本组内所有样本点的经纬度均值得到重心点P′，分别计算各个样本点到该重心点P'的距离li,并求出li的平均距离
c2将的样本点剔除出该无效样本组。
在步骤c中，当无效样本组的样本点个数大于或等于有效样本组的样本点个数，计算此时有效样本点的若则无效样本组升格为有效样本组，原有效样本组降格为无效样本组，后续的有效样本点加入当前的有效样本组处理。
若在过滤延时时间结束时，若仍未得到4个有效样本点，则延长延时过滤时间，直至获得4个有效样本点为止，反之，进入步骤d。
在步骤d中，在步骤d中，将有效样本组中所有有效样本点进行经纬度均值计算即得到有效位置点，该锁定后的位置点，其速度值置为0，方向为最后5个有效定位点的方向均值。
上述仅为本发明的一个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
Claims (8)
1.一种定位漂移的处理方法，其特征在于：在定位终端从不定位切换为定位的时刻，先判断该时刻下定位终端的状态，若定位终端为静态，则按照静态漂移过滤处理，即根据定位终端不定位的累积时间以及与上一有效定位点的偏差距离来设置过滤延时时间，而后在过滤延时时间内，按照静态位置锁定算法，取过滤延时时间内确定的若干有效样本点的经纬度均值来锁定新的有效位置点；若定位终端为动态，则根据不定位累积时间用接收到的定位数据刷新定位点；
所述静态位置锁定算法具体包括如下步骤：定位终端根据过滤延时时间设定要采集并用于计算的有效定位的样本点总个数为m，其中确定为有效样本点的最少个数为n，i∈[0,m]，
a定位终端采集多个有效定位的样本点Pi，取前n个样本点P0-Pi＝n-1组成样本组；
b计算样本组内所有样本点的经纬度均值得到重心点P'，分别计算各个样本点到该重心点P'的距离li,并求出li的平均距离
c将的样本点标识为无效样本点并剔除出该样本组，其余标记为有效样本点，判断i是否大于或等于m，若是，则进入步骤d；若否，则将样本点Pi＝i+1加入样本组，重复步骤b；
d将样本组内的所有有效样本点进行经纬度均值计算即得到有效位置点；
在步骤c中将无效样本点组成无效样本组，将有效样本点组成有效样本组，当无效样本组中的无效样本点个数大于或等于n时，每增加一个新的无效样本点都进行如下步骤：
c1计算无效样本组内所有样本点的经纬度均值得到重心点P'，分别计算各个样本点到该重心点P'的距离li,并求出li的平均距离
c2将的样本点剔除出该无效样本组；当无效样本组的样本点个数大于或等于有效样本组的样本点个数，计算此时有效样本点的若 则无效样本组升格为有效样本组，原有效样本组降格为无效样本组。
2.如权利要求1所述的一种定位漂移的处理方法，其特征在于：所述有效定位点是定位终端对接收到的定位标识为有效的定位数据根据卫星信号的状态包括精度误差因子和信噪比进行判断过滤后所得到的定位点。
3.如权利要求1所述的一种定位漂移的处理方法，其特征在于：具体包括如下步骤：定位终端预先设置过滤延时时间为T1、T2以及不定位的累积时间参考值t1、t2，动态锁定时间参考值t3，且T1<T2、t1<t2,
1)判断定位终端是否处于静态，若是则进行步骤2)，若否则进行步骤3)；
2)定位终端处于静态，判断定位终端是否首次定位，若是则设置过滤延时时间为T2，若否则进行步骤4)；
3)定位终端处于动态，判断定位终端不定位的累积时间是否大于t1，若是，则用上一有效定位点的位置锁定t3，而后用新的定位数据刷新定位点；若否，则直接用新的定位数据刷新定位点；
4)将当前定位点与上一有效定位点比较，判断定位终端不定位的累积时间是否大于或等于t2，若是，则设置过滤延时时间为T2，若否则设置过滤延时时间为T1，而后，在过滤延时时间内，按照静态位置锁定算法，取过滤延时时间内确定的若干有效样本点的经纬度均值来锁定新的有效位置点。
4.如权利要求3所述的一种定位漂移的处理方法，其特征在于：定位终端预先设置距离参考值L，在步骤4)中，判断定位终端与上一有效定位点的偏差距离是否大于或等于L，若是，则设置过滤延时时间为T2，若否则设置过滤延时时间为T1。
5.如权利要求3或4所述的一种定位漂移的处理方法，其特征在于：定位终端预先设置定位终端的速度参考值v1、v2，秒方向变化量参考值A，且v1<v2,在步骤4)中，定位终端处于静态，此时，定位终端每隔一段时间计算一次平均速度若则定位终端按照静态位置锁定算法重新计算得到又一新的有效位置点刷新上一个有效位置点；若则定位终端保持上一个按照静态位置锁定算法计算得到的有效位置点；若定位终端的速度v持续一段时间满足v＞v2且相邻定位点的秒方向变化量持续小于A，则认为定位终端从静态切换到动态，在该段时间内，定位终端依然采用静态漂移过滤处理锁定定位点。
6.如权利要求5所述的一种定位漂移的处理方法，其特征在于：在步骤3)中，此时定位终端处于动态，若定位终端的速度v持续一端时间满足v≤v2，则认为定位终端从动态切换到静态，在该段时间内，用新的定位数据刷新定位点，而后将若干个满足静态条件即v≤v2的定位点按照位置静态锁定算法得到新的有效位置点。
7.如权利要求1所述的一种定位漂移的处理方法，其特征在于：若在过滤延时时间结束时，若仍未得到n个有效样本点，则延长延时过滤时间，直至获得n个有效样本点。
8.如权利要求7所述的一种定位漂移的处理方法，其特征在于：在步骤d中，将有效样本组中所有有效样本点进行经纬度均值计算即得到有效位置点，该锁定后的位置点，其速度值置为0，方向为最后5个有效定位点的方向均值。
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Non-Patent Citations (1)
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| GPS/GPRS车辆监控***中移动终端的开发;陈雷等;《MODERN SCIENCE & TECHNOLOGY OF TELECOMMUNICATIONS》;20040131;第38-41页 * |
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