[發(fā)明專利]一種基于GPS的車載公路線形測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710147282.1
• 申請日: 2017-03-13
• 公開（公告）號: CN107121134B
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發(fā)明（設計）人: 陳濤;李夢雪;魏朗
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G01C15/00
• 分類號: G01C15/00
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 王芳

1.一種基于GPS的車載公路線形測量方法，該方法利用行駛在公路上的測量車來測量公路線形，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，設測量車的行駛起點樁號為A，測量車的行駛終點樁號為B；利用安裝在測量車上的GPS接收機采集樁號A至樁號B之間的所有GPS信號；

所述GPS信號包括N個采樣點中每個采樣點的經度、緯度、高程；N為大于等于1的自然數(shù)；

步驟2，以樁號A處為原點，經度為X軸，緯度為Y軸建立平面坐標系；

步驟21，任選一采樣點作為當前采樣點i，則該當前采樣點的下一采樣點為i+1，所述當前采樣點i的坐標為(x_i，y_i)，采樣點i+1的坐標為(x_i+1,y_i+1),計算采樣點i到采樣點i+1間的斜率S_i；其中，i＝1，2，…，N；N為大于等于1的自然數(shù)；

若S_i大于閾值ε1，則采樣點i到采樣點i+1之間的公路段為平曲線中的直線段，執(zhí)行步驟22；否則，執(zhí)行步驟3；

步驟22，重復步驟21，直至所有采樣點都作為當前采樣點i，得到平曲線中的K個直線段，K為大于等于2的正整數(shù)；

步驟23，設平曲線中K個直線段的任一直線段p兩端點的采樣點分別為采樣點m和采樣點n，且m＞n，則采樣點n為平曲線中直線段p的起點，采樣點m為平曲線中直線段p的終點；其中，m＝1,2，…，N，n＝1,2，…，N，p＝1,2，…K；

步驟24，重復步驟23，直至得到平曲線中所有直線段的起點坐標和終點坐標；

步驟25，設N個采樣點中的任一采樣點j的坐標為(x_j，y_j)；j＝1，2，…，N；

設平曲線直線段的方程為：

Y＝a₁X+b₁

則誤差方程為：dt_j＝a₁x_j+b₁-y_j；

其中，a₁，b₁為平曲線中直線段方程的參數(shù)；

步驟26，通過式(1)、式(2)，得到平曲線中直線段方程的參數(shù)a₁，b₁：

其中，[]表示

步驟3，設平曲線中圓曲線的方程為：

(x-a)²+(y-b)²＝R² (3)

其中，a，b為平曲線中圓曲線的圓心坐標，R為平曲線中圓曲線的半徑；

步驟31，將采樣點q的坐標帶入式(3)得到誤差方程dt_q：

步驟32，對誤差方程dt_q根據(jù)等精度觀測和最小二乘法則，通過式(5)、式(6)、式(7)得到平曲線中圓曲線的圓心坐標(a，b)和平曲線中圓曲線的半徑R；

其中，R_q'表示采樣點q處對應的圓曲線半徑；[]表示

步驟33，從步驟24得到的平曲線中所有直線段中任取兩相鄰的直線段，獲取該兩相鄰直線段間的采樣點的中點，設該兩相鄰直線段間的采樣點數(shù)為C；

步驟331，以該中點為中心取C/2個中點前的采樣點和C/2個中點后的采樣點，組成C個采樣點；

步驟332，設步驟33中的C個采樣點中的任一采樣點d的坐標為(x_d，y_d)；d＝1，2，…，C；

設通過C個采樣點擬合成的擬合圓曲線方程為：

(x-a′)²+(y-b′)²＝Rc² (8)

其中，a′，b′為擬合圓曲線的圓心坐標；Rc為擬合圓曲線的半徑；

將采樣點d的坐標帶入式(8)得到誤差方程dt_d：

步驟333，對誤差方程dt_d根據(jù)等精度觀測和最小二乘法則，通過式(10)、式(11)、式(12)得到Rc；

步驟334，若(Rc-R)>ε2，執(zhí)行步驟335；否則，C個采樣點屬于平曲線中的圓曲線；

步驟335，C＝C-1,重復步驟331至步驟334，直至C個采樣點屬于平曲線中的圓曲線，取C個采樣點中兩端的兩個采樣點作為圓曲線的起點和終點；

步驟34，重復步驟33，直至找到平曲線中所有相鄰直線段間的圓曲線的起點和終點；

步驟35，平曲線中直線段和圓曲線之間的采樣點屬于緩和曲線，直線段和圓曲線之間的采樣點的兩端的采樣點即為緩和曲線的起點和終點。