[發明專利]一種基于長短時記憶網絡LSTM的GPS數據重構方法

在審

• 申請號: 201810140150.0
• 申請日: 2018-02-11
• 公開（公告）號: CN108446324A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 張家波;王超凡;張祖凡;李哲
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司 50102
• 代理人: 劉小紅;陳棟梁

本發明請求保護一種基于長短時記憶網絡LSTM的GPS數據重構方法，涉及定位技術領域。其包括：一、搭建基于Android系統的GPS數據采集平臺，讀取藍牙GPS傳感器的數據并解析；二、駕駛車輛上路，采集實測數據，并將數據整理歸類；三、選取GPS時序數據的特征來訓練LSTM網絡，構建預測模型；四、根據GPS的時序數據特征，利用已訓練的LSTM網絡預測經緯度，重構GPS數據。本發明綜合考慮了GPS定位中的速度，方向，加速度等因素，準確的預測經緯度，從而更加準確的重構GPS數據。

技術領域

本發明屬于定位技術領域，具體涉及一種基于長短時記憶網絡LSTM的GPS數據重構方法。

背景技術

全球定位系統(GPS,Global Positioning System)因為其能夠為用戶提供全球任意位置的實時、連續且高精度、全天候的三維坐標、速度和基準時間信息，而被廣泛應用于軍事和民用的眾多領域，但是由于GPS觀測量中包含了接收機與衛星的時鐘差、大氣傳播延時、多徑效應影響等誤差，會對接收機坐標的解算造成一定誤差，尤其是在城市環境下，GPS信號受建筑物遮蔽和多徑效應的影響非常大，由此造成較大的定位誤差，有時接收機甚至接收不到有效的GPS信號，以至于無法準確定位。如果不做處理，GPS漂移的點就直接定位到建筑、湖泊中，而不顯示到路網上，所以需要對由GPS設備獲得的定位信息進行一定處理，使它能夠較為精確地匹配到路網上。

為了抑制GPS應用過程中定位精度受干擾影響的問題以及保證GPS定位的可靠性，現有的大多數解決方案是對GPS定位數據進行濾波，如卡爾曼濾波，粒子濾波等，或者對GPS接收機的完好性進行監測，通過濾波濾除定位數據中的較大誤差和隨時檢測、隔離差錯信息。再者就是基于基于馬爾科夫，貝葉斯網絡等模型做路網匹配算法的研究，將GPS點匹配到相應的道路上，使最終的定位結果在精度和可靠性上得到保證，以上算法的不足是當GPS信號短時間被遮蔽時，不能夠得到比較準確的GPS經緯度，未來GPS定位研究的挑戰與趨勢將是使用大數據技術來提高定位精度。

因此，本發明提出了一種基于長短時記憶網絡LSTM的GPS數據重構方法。

發明內容

本發明旨在解決以上現有技術的問題。提出了一種當GPS信號短時間被遮蔽時，能夠得到準確的GPS經緯度的基于長短時記憶網絡LSTM的GPS數據重構方法。本發明的技術方案如下：

一種基于長短時記憶網絡LSTM的GPS數據重構方法，其包括以下步驟：

步驟1)、搭建基于Android系統的GPS數據采集平臺，讀取藍牙GPS傳感器的數據并解析；

步驟2)、駕駛車輛上路以不同的車速通過不同的路段，采集車輛GPS實測數據，并將數據整理歸類，分為高精度定位數據和低精度定位數據；

步驟3)、選取步驟2)的高精度定位數據作為特征向量來訓練長短時記憶LSTM網絡，構建預測模型；

步驟4)、選取步驟2)的低精度定位數據，利用已訓練的長短時記憶LSTM網絡預測經緯度，重構GPS數據。

進一步的，所述步驟1)中基于Android系統，以藍牙串口的方式讀取GPS傳感器的廣播信息，首先將原始的協議幀存為多維字符串數組a[M][N]，M表示該數組的行數，N表示該數組的列數，然后根據NMEA-0183協議標準依次匹配字符串a[0]，匹配到對應的字段，進行相應的解析實時的顯示并存至本地。

進一步的，所述步驟2)中，將GPS藍牙傳感器固定在車內，通過包括高速公路，山區道路，城市道路，商圈道路在內的不同的路段，采集車輛行駛過程中的GPS數據，包括經度、緯度、方向、速度及精度因子；然后將數據分類，參照水平精度因子HDOP，HDOP<＝1的數據歸類為高精度的GPS數據，HDOP>1的數據歸類為低精度的GPS數據。