[發明專利]一種里程計算的自適應修正方法

有效

• 申請號: 201210568938.4
• 申請日: 2012-12-25
• 公開（公告）號: CN102981173A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 李娜;李陽;魏大利;樊建;陳進;薛揚;陳智也
• 申請（專利權）人: 天澤信息產業股份有限公司
• 主分類號: G01S19/39
• 分類號: G01S19/39
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司 32215
• 代理人: 奚勝元

技術領域

本發明屬于車載GPS導航技術領域，具體涉及一種針對長采樣時間間隔GPS數據里程計算的自適應修正方法，普遍適用于車輛遠程管理信息系統。

背景技術

GPS定位系統具有較高精度、全天候、實時定位的能力，目前車載GPS導航在智能交通領域已得到廣泛應用，它能夠實時提供車輛位置、速度以及行駛方向等信息，便于車輛的遠程跟蹤管理。特別在商用車輛遠程跟蹤管理系統中，里程是一項重要的統計指標，而系統中里程計算大都基于GPS采樣信息。當車載終端GPS采樣時間間隔較短時，能夠大幅度減少里程計算的誤差，但采樣數據量也大大增加，這對系統平臺的計算和存儲性能提出了更高的要求，也增加了網絡通信的成本，因此目前車輛遠程信息管理系統中普遍采用長采樣時間間隔（不小于10s）模式。

由于GPS本身存在定位誤差和信號盲區（在動態環境或遮擋區域時，GPS接收機不能及時捕獲和跟蹤到GPS信號，導致GPS定位功能失效）等缺陷，單獨采用GPS定位系統的效果可能不夠理想，因此組合導航技術應運而生，其典型代表是GPS/慣性組合導航技術。GPS/慣性組合導航能夠在一定程度上減小單獨依靠GPS定位系統的缺陷。不過，與GPS導航相比，GPS/慣性組合導航需額外增加慣性導航系統，這無疑增加了整個系統的成本，同時面臨系統間的耦合以及系統可靠性等問題。從經濟性來講，目前普通車載用戶大多單獨采用GPS導航。

發明內容

本發明的目的是針對上述不足之處提供一種里程計算的自適應修正方法，面向長采樣時間間隔的車載GPS導航系統，通過構建有效的模型與算法，對采樣數據處理、信號盲區補償以及里程計算的自適應修正，從而提高里程計算的精度，同時也為基于里程數據的油耗分析提供更精準的依據。克服GPS因定位誤差、信號盲區和長采樣時間間隔而導致里程計算誤差較大的缺陷。

一種里程計算的自適應修正方法是采取以下技術方案實現的：

一種里程計算的自適應修正方法包括如下步驟，

1）GPS采樣數據的實時處理

所述GPS采樣數據主要包括采樣時間、經度、緯度、瞬時速度以及航向角等，所述實時處理的步驟包括：

1-1）兩點間球面距離計算公式的修正

計算當前采樣點與上一采樣點間的車輛里程，傳統的方法是只利用兩點的經緯度信息，直接采用兩點間球面距離公式獲得，它是球面上兩點間的最短弧長。事實上，車輛不可能一直沿著這條最短弧行駛，因此計算里程與真實里程存在一定的誤差，而當航向角發生較大變化時，這種誤差更顯著。在采樣時間間隔不大于30秒的場景下，將球面坐標投影到二維平面坐標，在二維平面坐標內分析里程的計算值與真實值之間的誤差。將車輛運動軌跡近似為圓弧???????????????????????????????????????????????（即使行駛軌跡為直線，也可視為曲率半徑是無窮大的圓弧），位置A、B切向量間的夾角θ即為航向角的變化量。真實里程與計算里程間的相對誤差e的計算公式為

兩采樣點間里程計算公式修正為式（1）和（2），

????（1）

????????????????????????????????????????????????????????????????????????

?????（2）

其中所述的θ為弧度制，表示連續兩采樣點間車輛航向角的變化量，S_球面表示兩點間球面距離公式的計算結果，S_修正表示修正后的兩點間距離計算結果，修正后的兩點間球面距離計算公式同時考慮了經緯度和航向角信息。

1-2）靜態漂移數據的修正

靜態漂移數據指的是當車輛處于靜止狀態，采樣數據經緯度信息依然隨時間發生變化，這種變化是由于GPS自身的定位誤差引起的，需要對其進行修正。

根據定位誤差理論：定位點以95%的置信水平落在以車輛實際位置為圓心的圓內，即定位誤差圓。誤差圓半徑設為ρ，其值隨GPS定位技術的改進而變化，現有的民用GPS定位精度一般為15m，即ρ=0.015Km。結合GPS定位誤差、采樣點的瞬時速度以及航向角信息，能夠有效辨識GPS靜態漂移。

靜態漂移數據的修正方法為：如果連續兩采樣點間里程不大于2ρ、連續兩采樣點的瞬時速度均為0，并且連續兩采樣點間航向角變化量不大于5°，則連續兩采樣點均為靜態漂移數據，針對此靜態漂移數據，連續兩采樣點間里程修正為0，其中ρ為GPS定位的誤差圓半徑，ρ=0.015Km。