基于卫星定位技术的GPS终端里程统计方法

摘要

本发明公开了一种基于卫星定位技术的GPS终端里程统计方法，包括确定GPS终端当前是否处于ACC状态；确定GPS终端当前是否处于定位状态，并计算产生的移动距离；根据GPS终端当前状态，确定是否对产生的移动距离进行修正；将上述步骤中产生的对应的移动距离，作为里程统计的结果等步骤。本发明所设计的基于卫星定位技术的GPS终端里程统计方法能够有效提高GPS终端里程统计精确度。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于卫星定位技术的GPS终端里程统计方法，应用于智能交通行业，属于传感技术和物联网技术领域。

背景技术

卫星定位是一种利用卫星进行无线电定位的技术，可分为静止卫星定位和非静止卫星定位两大类。静止卫星定位技术一般采用有源定位的技术，定位精度误差在几十米左右，中国的“北斗”系统即利用此技术；非静止卫星定位技术一般采用无源定位的技术，定位精度误差在十米之内，典型的运用案例如美国的GPS（GPS即全球定位系统）。美国从20世纪70年代开始研制GPS，耗费无数人力与物力，于20世纪90年代完成这一巨大的工程。因具有全天候、高精度、自动化、高效益等特点，并具有精确定时、勘探测绘、定位导航等功能，GPS已广泛应用于人们日常生活的各个领域，取得了很好的经济效益和社会效益。从目前的应用规模来看，GPS主要应用是为船舶、车辆、飞机等移动物体提供定位导航服务。

我们将应用GPS技术的设备称为GPS终端。借助于GPS技术，我们可随时获取GPS终端的位置、速度等信息。获取上述信息后，我们可以在GPS终端上进行一些统计工作，比如统计GPS终端移动所产生的里程信息。

由于GPS终端不能直接从卫星获取移动所产生的里程信息，这就决定了我们需要对获取的位置、速度等信息进行综合计算分析得出里程信息。如图1所示，传统的里程统计方法是将GPS终端每秒从卫星获取的速度乘以时间（一秒）得出每秒的移动距离，一段时间之内每秒移动距离的累加可以得出这段时间GPS终端的累计里程。但是由于两方面原因，里程一直不能被精确统计。一方面原因是GPS终端有时处于不定位状态，不能获得位置、速度等信息。不定位状态是当GPS终端位于户内或者可视天空范围狭小的情况下，不能获得位置、速度等信息的情况，比如地下停车场、隧道、高架桥、高楼密集处等。不定位状态下，传统的里程统计方法是将里程累加值置为0，在这种情况下，GPS终端移动距离越长，统计得出的里程偏差越大。另一方面原因是GPS偶尔有漂移现象，造成终端所获取的位置、速度等信息不准确。漂移现象是当GPS终端处于静止或者低速状态时，所获取的位置会随机分布在实际位置的周围，速度也会略大于实际速度。GPS终端处于静止或者低速状态的时间越长，统计得出的里程偏差越大。

因此，提供一种有效地运用各种手段提高GPS终端里程统计精确度的方法，并结合实际应用就显得尤为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够有效提高GPS终端里程统计精确度的基于卫星定位技术的GPS终端里程统计方法。

本发明为了解决上述技术问题：本发明设计了一种基于卫星定位技术的GPS终端里程统计方法，包括如下步骤；

步骤（1）：确定GPS终端当前是否处于ACC状态，若所述GPS终端不处于ACC状态，GPS终端不会产生里程累计，此刻里程累加值为0，GPS终端的里程计算转入步骤（4）；若所述GPS终端处于ACC状态，GPS终端的里程计算转入步骤（2）；

步骤（2）：确定GPS终端当前是否处于定位状态，并计算产生的移动距离，若所述GPS终端此刻与上一秒都处于定位状态，保存当前状态下的速度、位置、时间信息，并将此刻的速度乘以时间所产生的结果作为移动距离计入累计里程；若所述GPS终端此刻处于定位状态，上一秒处于不定位状态，保存当前状态下的速度、位置和时间等信息，将此刻位置A与最近上一次定位状态下位置B的球面距离近似看作这一段不定位时间内GPS终端所产生的累计里程，利用如下公式求得A与B的球面距离，

x=(lngB-lngA)×π×R×Cos(((latA+latB)/2)×π/180)/18

y=(latB-latA)×π×R/180

$>L1=\sqrt{(x^2+y^2)};$>

上述公式中，lngA与lngB分别定义为A与B的经度，latA与latB分别定义为A与B的纬度，R定义为地球的半径，L1定义为A与B的球面距离；若所述GPS终端此刻处于不定位状态，找出并保存最近上一次定位状态下的速度、位置、时间等信息，以备GPS终端结束不定位状态时计算累计里程，计算方法如上述公式所示；

步骤（3）：根据GPS终端当前状态，确定是否对步骤（2）所产生的移动距离进行修正，取低速阀值V为4km/h,持续时间T为3s；若所述GPS终端处于低速静止状态，则需要对步骤（22）所产生的移动距离进行修正，用累计里程减去步骤（31）中持续时间T内所产生的移动距离，若所述GPS终端不处于低速静止状态，则转入步骤（4）。

步骤（4）：将上述步骤中产生的对应的移动距离，作为里程统计的结果。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1.本发明将GPS终端里程统计误差被有效控制在3%以内；

2.本发明能够应用于包含智能交通所涵盖的公安、公交、出租车、长途客运、物流、市政、混凝土、渣土车等；

3.本发明有效满足了行业客户对车辆行驶里程远程统计与监控的需求，也提升了用户管理信息化水平。

附图说明

图1为一种传统的GPS终端里程统计方法示意图；

图2为本发明中两点球面距离的示意图；

图3为本发明提出的基于卫星定位技术的GPS终端里程统计方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明：

如图3所示，本发明设计了一种基于卫星定位技术的GPS终端里程统计方法，包括如下步骤；

步骤（1）：确定GPS终端当前是否处于ACC状态；

如果GPS终端未处于ACC状态，即GPS终端所连接移动物体处于未点火状态，那么GPS终端肯定处于静止状态，可以不用考虑行驶里程累加。如果GPS终端处于ACC状态，即GPS终端所连接移动物体目前已经处于点火状态，那么我们可以通过区分GPS终端定位状态决定用何种方法计算里程累计。

步骤（2）：确定GPS终端当前是否处于定位状态，并计算产生的移动距离；

当GPS终端处于不定位状态时，需记录并保存最近上一次定位状态下的速度、位置、时间等信息，以备GPS终端结束不定位状态时计算累计里程。当GPS终端处于定位状态时，还需判断前一秒是否处于定位状态。当GPS终端前一秒处于不定位状态时，通过计算此刻位置A与最近上一次定位状态下位置B的球面距离得到这段时间的累计里程。当GPS终端前一秒也处于定位状态时，将此刻速度乘以时间所得结果作为移动距离计入累计里程。

步骤（3）：根据GPS终端当前状态，确定是否对步骤（2）所产生的移动距离进行修正；

下面还需根据GPS终端是否处于低速静止状态对上述计算所得里程进行修正，低速阀值V设置为4KM/H，持续时间T设置为3秒。如果GPS终端处于低速静止状态，那么累计里程应该减去持续时间T内所移动的距离；反之，则不需要进行里程修正工作。

步骤（4）：将上述步骤中产生的对应的移动距离，作为里程统计的结果。

作为本发明的一种优化方法：所述步骤（1）还包括如下具体处理：

步骤（11）：若所述GPS终端不处于ACC状态，GPS终端不会产生里程累计，此刻里程累加值为0，GPS终端的里程计算转入步骤（4）；

步骤（12）：若所述GPS终端处于ACC状态，GPS终端的里程计算转入步骤（2）。

作为本发明的一种优化方法：所述步骤（2）还包括如下具体处理：

步骤（21）：若所述GPS终端此刻与上一秒都处于定位状态，保存当前状态下的速度、位置、时间等信息，并将此刻的速度乘以时间所产生的结果作为移动距离计入累计里程；

步骤（22）：若所述GPS终端此刻与上一秒都处于定位状态，保存当前状态下的速度、位置、时间等信息，并将此刻的速度乘以时间（1秒）所产生的结果作为移动距离计入累计里程；

若所述GPS终端此刻处于定位状态，上一秒处于不定位状态，保存当前状态下的速度、位置、时间等信息，我们将此刻位置与最近上一次定位状态下位置的球面距离近似看作这一段不定位时间内GPS终端所产生的累计里程。理论依据是，如果不累加累计里程，那么这段不定位时间内的里程不会得到任何的累加，统计偏差肯定会比较大；如果按上述方式累加里程，虽然所累加的里程肯定比实际里程要小（两点间直线距离最短原理），但是一定程度上补偿了这段时间内所产生的行驶里程，提高了里程统计精度。图2描绘了地球，A与B的球面距离就是两点间的弧线的长度，通过几何学方法我可求得A与的球面距离,球面距离的具体计算方式如下：

x=(lngB-lngA)×π×R×Cos(((latA+latB)/2)×π/180)/18

y=(latB-latA)×π×R/180

上述公式中，lngA与lngB分别表示A与B的经度，latA与latB分别表示A与B的纬度，R表示地球的半径。

步骤（23）：若所述GPS终端此刻处于不定位状态，找出并保存最近上一次定位状态下的速度、位置、时间等信息，以备GPS终端结束不定位状态时计算累计里程，计算方法如步骤（22）。

作为本发明的一种优化方法：所述步骤（3）还包括如下具体处理：

步骤（32）：若所述GPS终端处于低速静止状态，则需要对步骤（22）所产生的移动距离进行修正，用累计里程减去步骤（31）中持续时间T内所产生的移动距离，若所述GPS终端不处于低速静止状态，则转入步骤（4）。

步骤（31）：低速静止状态是指当GPS终端速度在一段时间（T）内持续保持在某一低速阀值（V）以下，且在这段时间内都保持定位。由上可知，低速静止状态由两个要素组成，一个是低速阀值V，另一个是持续时间T，如何选取低速阀值和持续时间成为算法成功的关键。大量的实验研究表明，GPS终端在静止且定位状态下，绝大部分的情况下因漂移所产生的速度不大于4km/h，且连续产生漂移的时间不会超过3秒。根据上述经验，我们取低速阀值V为4km/h,持续时间T为3s；

步骤（32）：若所述GPS终端处于低速静止状态，则需要对步骤b2所产生的移动距离进行修正，方法是累计里程应该减去步骤（31）中持续时间T内所产生的移动距离；若所述GPS终端不处于低速静止状态，则转入步骤（4）。

通过上述方法可以较好地解决GPS终端处于不定位状态和因漂移问题所导致的里程统计偏差问题。