專利名稱：智能型定位校正系統(tǒng)與方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種全球定位系統(tǒng)，特別涉及一種智能型定位校正系統(tǒng)與方法。
背景技術：
全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System,簡稱GPS)是美國國防部研發(fā)的一 種全天候的空間基準導航系統(tǒng)，可滿足位于全球任何地方精確定位的需要。該系統(tǒng)的組 成包括太空中的24顆GPS衛(wèi)星；地面上的1個主控站、3個數(shù)據(jù)輸入站和5個監(jiān)測站及 作為客戶端的GPS接收機。平均約需其中3-4顆衛(wèi)星，就能迅速測定客戶端在地球上所 處的位置及海拔高度，所接收的衛(wèi)星數(shù)越多，譯碼出來的位置就越精確。
GPS訊號分軍規(guī)及民用二種，軍規(guī)精確度在IO公尺以內，民用訊號中加有誤差， 精確度約100公尺左右。自2000年以后，美國政府取消民用訊號所加的誤差，目前民 用訊號精確度誤差約在10-25公尺以內。
由于GPS民用信息精確度的提升，帶動許多GPS定位相關應用與服務的發(fā)展，例
如交通信息服務系統(tǒng)、車輛監(jiān)控管理系統(tǒng)、車輛導航系統(tǒng)和車輛保全系統(tǒng)等。然而因
GPS易受大氣濃度變化、建筑物折射或隧道遮蔽等影響，使GPS精確度不如預期，相應
的也使上述應用服務系統(tǒng)成效大打折扣。
目前雖有差分全球定位系統(tǒng)(Differential GPS，簡稱DGPS)，利用附近的已知參
考坐標點來修正GPS的誤差，再把這個實時誤差值加入本身坐標運算的考慮，可獲得更 精確的值，使誤差降低至l-5公尺內。但承前所述，GPS所受外在因素影響仍無法避免。 此外，尚有配合陀螺儀來進行GPS定位校正的解決方案，但其缺點為硬件成本太高
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提出一種智能型定位校正系統(tǒng)與方法，在無須增加車機硬件成 本的條件下，可對GPS定位坐標點進行校正，使GPS定位相關應用服務如交通信息系統(tǒng)、
車輛監(jiān)控管理系統(tǒng)、車輛導航系統(tǒng)和車輛保全系統(tǒng)等可以有效運作，提供使用者更高質 量的服務。
達成上述發(fā)明目的智能型定位校正系統(tǒng)與方法，是利用定位校正處理模塊分別連
接電子地圖數(shù)據(jù)庫模塊、地址數(shù)據(jù)庫模塊及定位紀錄數(shù)據(jù)庫模塊，用以進行GPS定位數(shù) 據(jù)校正處理。
其方法為先利用電子地圖的道路數(shù)據(jù)進行分段處理，將每一條道路中心線依道路 曲直程度切分為數(shù)段，每段端點稱為道路節(jié)點，紀錄下每一道路節(jié)點坐標等屬性，并儲 存于電子地圖數(shù)據(jù)庫模塊，供定位校正處理模塊計算校正點時使用。 再者，準備一地址數(shù)據(jù)庫模塊，內含詳細地址及坐標對照數(shù)據(jù)。 最后，準備一定位紀錄數(shù)據(jù)庫模塊，儲存GPS定位坐標、方向、速度以及路名或 位置等數(shù)據(jù)。
完成前述準備程序后，當有新的GPS定位信息傳入系統(tǒng)，定位校正處理模塊實時 利用該筆GPS定位信息的坐標點與校正過的定位坐標點標示于電子地圖上時，便可顯示 在道路之上，不致偏移至道路之外。
本發(fā)明可有效校正GPS定位偏差，無須增加或變更車機設計，節(jié)省龐大的硬件變 更或設計成本，還可快速應用于多數(shù)交通信息應用系統(tǒng)，極具研發(fā)彈性，且可確保GPS 定位修正至合理道路范圍，提高使用者滿意度。
請參閱以下有關本發(fā)明一具體實施例的詳細說明及其附圖，將可進一步了解本發(fā) 明的技術內容及其目的功效；有關該實施例的附圖為
圖1為本發(fā)明智能型定位校正系統(tǒng)與方法的系統(tǒng)架構圖；圖2為該智能型定位校正系統(tǒng)與方法的方法流程圖3為實施該智能型定位校正系統(tǒng)與方法前的車隊管理系統(tǒng)架構圖；以及 圖4為實施該智能型定位校正系統(tǒng)與方法后的車隊管理系統(tǒng)架構圖。主要部分代表符號
1 定位校正處理模塊
2 電子地圖數(shù)據(jù)庫模塊
3 地址數(shù)據(jù)庫模塊
4 定位紀錄數(shù)據(jù)庫模塊
5 GPS/GPRS車機
6 車隊管理應用服務器
7 數(shù)據(jù)庫
8 圖臺系統(tǒng)
9 使用者
10 智能型定位校正系統(tǒng)
具體實施例方式
本發(fā)明是一種智能型定位校正系統(tǒng)與方法，利用電子地圖、地址數(shù)據(jù)庫與定位歷 史紀錄，對GPS全球衛(wèi)星定位偏差進行校正。
請參閱圖l所示，為本發(fā)明智能型定位校正系統(tǒng)與方法的系統(tǒng)架構圖，其中包括 一電子地圖數(shù)據(jù)庫模塊2，用以儲存道路節(jié)點處理方法產生的道路節(jié)點數(shù)據(jù)； 一地址數(shù)據(jù)庫模塊3，用以儲存詳細地址及坐標數(shù)據(jù)； 一定位紀錄數(shù)據(jù)庫模塊4，用以儲存GPS定位歷史紀錄；以及一定位校正處理模塊l，分別連接電子地圖數(shù)據(jù)庫模塊2、地址數(shù)據(jù)庫模塊3及定 位紀錄數(shù)據(jù)庫模塊4，利用智能型定位校正方法進行GPS定位資料校正處理。
請參閱圖2所示，為本發(fā)明智能型定位校正系統(tǒng)與方法的方法流程圖，定位校正 處理模塊1實時利用該筆GPS定位信息的坐標點A，通過定位校正方法求出校正點A'， 然后儲存至定位紀錄數(shù)據(jù)庫模塊4。校正點A'是保證在合理誤差范圍位于道路上的坐 標點，因此將此校正過的定位坐標點標示于電子地圖上時，便可顯示在道路之上，不致 偏移至道路之外。
本發(fā)明可達成對GPS全球衛(wèi)星定位偏差進行校正，其智能型定位校正方法包括以 下步驟
(1) 對道路節(jié)點進行處理；
(2) 利用定位校正方法得出GPS定位坐標點的校正點。 上述步驟(1)對道路節(jié)點進行處理，其實施步驟如下
(a) 將電子地圖道路數(shù)據(jù)預先以GIS工具進行處理；
(b) 每條道路依彎曲程度加入分段節(jié)點，兩節(jié)點間所成直線線段與道路中心線密合.
(c) 記錄所有道路節(jié)點坐標，連同道路數(shù)據(jù)如縣市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、道路名稱等地圖信息， 轉換并儲存至電子地圖數(shù)據(jù)庫模塊。
上述步驟(2)的定位校正方法，其實施步驟如下-
(a) 讀取最新回報的GPS定位坐標點A;
(b) 搜尋距離A坐標點r公尺內所有道路，其中r為最大誤差距離容忍值；若 查無道路，則執(zhí)行步驟c;若査有道路，則執(zhí)行步驟d;
(c) 搜尋距離A坐標點r公尺內的地址，自地址數(shù)據(jù)庫模塊獲取道路名稱，并以
A點為校正點A';
(d) 若搜尋結果為單一道路，則計算A點在該道路的校正點A';若結果為復數(shù)條道路，則計算A點在該復數(shù)條道路的最適校正點A';
(e)將步驟(c)或步驟(d)求得的校正點A'連同原坐標點A及道路名稱儲存至定 位紀錄數(shù)據(jù)庫模塊，完成校正程序。
其中，所述計算A點在該道路的校正點A'，其實施步驟具體如下
(a) 欲求定位坐標點A在某道路的校正點A'，設道路含n個節(jié)點(Nl， N2，…， Nn}，其中^和^"為端點；
(b) 先求出距離A點最近的節(jié)點^"
(c) 若^為端點(x"或n)，則^即為校正點(A' =^);
(d) 若l < x < "，分別求出A點在Ll ()和L2 (義^")線段的投影點4及
A ， 其中4 € A,爿2 €丄2 ;
(e) 若4和^皆存在，則取距離A點較近者(鴻或4)為校正點A';若4和^ 僅其中之一存在，取該存在點(4或毛)為校正點A';若4和^皆不存在，則取W'為 校正點A'。
所述計算A點在該復數(shù)條道路的最適校正點A'，其實施步驟具體如下--(a)設定位坐標點A附近有m條道路，分別計算A點在m條道路的校正點仏l'， A 2，，…，A m， };
(b) 從定位紀錄數(shù)據(jù)庫模塊取出前一筆定位坐標校正點B'，計算A點與B'點 的距離^，以及B'點的方向Ds，求出Kk(A，""；
(c) 分別計算校正點A， (i《^^附)與B，點的距離^，及A，方向A，得出
(d)將步驟(c)求出的V的各元素與^進行比對，找出最符合的結果W，其對應 的校正點^'即為所求的最適校正點A'。
請參閱圖3所示，為實施本發(fā)明智能型定位校正系統(tǒng)與方法之前的車隊管理系統(tǒng) 架構圖，包含裝置于車輛的GPS/GPRS車機5、車隊管理應用服務器6、數(shù)據(jù)庫7、圖臺 系統(tǒng)8以及客戶端。由于缺乏有效的位偏差校正方案，在電子地圖上觀看車輛時，發(fā)現(xiàn)
V={(A，A)， (A車輛位置經常是落于道路范圍之外，而非在道路之內，此一現(xiàn)象令使用者9感到困惑， 不確定車輛究竟位于那一條道路，而無法進行決策，失去車隊管理系統(tǒng)的目的。
請參閱圖4所示，為實施本發(fā)明智能型定位校正系統(tǒng)與方法之后的車隊管理系統(tǒng) 架構圖，在車隊管理應用服務器6端裝置本系統(tǒng)10，可以在車隊管理應用服務器6接收 到車輛的GPS/GPRS車機5回報的GPS定位數(shù)據(jù)后，透過本系統(tǒng)10進行定位偏差校正， 然后存入數(shù)據(jù)庫7。當使用者9透過電子地圖監(jiān)看車輛時，在正常合理狀況下，車輛位 置必定位于道路范圍內，不會落于道路之外。如此使用者9可清楚了解車輛行駛狀況， 并且在進行決策時，可以更精確地進行判斷。
綜合本實施例所述，本發(fā)明可為交通信息服務系統(tǒng)、車輛監(jiān)控管理系統(tǒng)、車輛導 航系統(tǒng)和車輛防盜保全系統(tǒng)等提供一簡單易用的定位偏差校正方案，提供使用者9更高 質量的服務。
本發(fā)明所提供的智能型定位校正系統(tǒng)與方法，與其它現(xiàn)有技術相互比較時，更具 備下列優(yōu)點
1. 本發(fā)明可有效校正GPS定位偏差，無須增加或變更車機設計，節(jié)省龐大的硬件 變更或設計成本。
2. 本發(fā)明可快速應用于多數(shù)交通信息應用系統(tǒng)，極具研發(fā)彈性。
3. 本發(fā)明可確保GPS定位修正至合理道路范圍，提高使用者滿意度。
上列詳細說明是針對本發(fā)明的一可行實施例的具體說明，惟該實施例并非用以限 制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所為的等效實施或變更，均應包含于本 案的專利范圍中。
權利要求
1.一種智能型定位校正系統(tǒng)，其特征在于，包括一電子地圖數(shù)據(jù)庫模塊，用以儲存道路節(jié)點處理方法產生的道路節(jié)點數(shù)據(jù)；一地址數(shù)據(jù)庫模塊，用以儲存詳細地址及坐標數(shù)據(jù)；一定位紀錄數(shù)據(jù)庫模塊，用以儲存GPS定位歷史紀錄；一定位校正處理模塊，分別連接電子地圖數(shù)據(jù)庫模塊、地址數(shù)據(jù)庫模塊及定位紀錄數(shù)據(jù)庫模塊，利用智能型定位校正方法進行GPS定位資料校正處理。
2. —種智能型定位校正方法，其特征在于，包括以下步驟-a. 對道路節(jié)點進行處理；b. 利用定位校正方法得出GPS定位坐標點的校正點。
3. 根據(jù)權利要求2所述的智能型定位校正方法，其特征在于其中步驟a中，所述對道路節(jié)點進行處理具體包括以下步驟a. 將電子地圖道路數(shù)據(jù)預先以GIS工具進行處理；b. 每條道路依彎曲程度加入分段節(jié)點，兩節(jié)點間所成直線線段與道路中心線密合.c. 記錄所有道路節(jié)點坐標，連同道路數(shù)據(jù)如縣市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、道路名稱等地圖信息，轉換并儲存至電子地圖數(shù)據(jù)庫模塊。
4. 根據(jù)權利要求2所述的智能型定位校正方法，其特征在于其中步驟b中，所述定 位校正方法得出GPS定位坐標點的校正點具體包括以下步驟a. 讀取最新回報的GPS定位坐標點A;b. 搜尋距離A坐標點r公尺內所有道路，其中r為最大誤差距離容忍值；若查無道路，則執(zhí)行步驟C;若查有道路，則執(zhí)行步驟e;c. 搜尋距離A坐標點r公尺內的地址，自地址數(shù)據(jù)庫模塊獲取道路名稱，并以A 點為校正點A';d. 若搜尋結果為單一道路，則計算A點在該道路的校正點A';若結果為復數(shù)條道路，則計算A點在該復數(shù)條道路的最適校正點A';e.將步驟c或步驟d求得的校正點A'連同原坐標點A及道路名稱儲存至定位紀 錄數(shù)據(jù)庫模塊，完成校正程序。
5. 根據(jù)權利要求4所述的智能型定位校正方法，其特征在于步驟d中，所述計算A點在該道路的校正點A'具體包括以下步驟a. 欲求定位坐標點A在某道路的校正點A'，設道路含n個節(jié)點{N1, N2，…，Nn}，其中^和^"為端點；b. 先求出距離A點最近的節(jié)點^"c. 若義為端點<formula>formula see original document page 3</formula>則^即為校正點(A' =^);d. 若l〈x〈"，分別求出A點在Ll(^-i^)和L2(^《")線段的投影點4及 4，其中e丄"^2 e￡2;e. 求出4和毛后，若4和^皆存在，則取距離A點較近者(^或^)為校正點 A，；若4和^僅其中之一存在，取該存在點(4或^)為校正點A';若4和 4皆不存在，則取^x為校正點A'。
6. 根據(jù)權利要求4所述的智能型定位校正方法，其特征在于其中步驟d中，所述計算A點在該復數(shù)條道路的最適校正點A'具體包括以下步驟-a. 設定位坐標點A附近有m條道路，分別計算A點在m條道路的校正點仏l' ， A2，，…，A ra， };b. 從定位紀錄數(shù)據(jù)庫模塊取出前一筆定位坐標校正點B'，計算A點與B'點的 距離^，以及B'點的方向D"，求出<formula>formula see original document page 3</formula>c. 分別計算步驟(a)中校正點冬，(i^^2附)與B，點的距離^，及A，方向 A,得出<formula>formula see original document page 3</formula>d.將步驟c求出的V的各元素與^進行比對，找出最符合的結果W，其對應的校正點^'即為所求的最適校正點A'
全文摘要
一種智能型定位校正系統(tǒng)與方法，包括一電子地圖數(shù)據(jù)庫模塊，用來儲存道路節(jié)點數(shù)據(jù)；一地址數(shù)據(jù)庫模塊，用來儲存地址及坐標數(shù)據(jù)；一定位記錄數(shù)據(jù)庫模塊，用來儲存GPS定位歷史記錄；一定位校正處理模塊，分別連接定位記錄數(shù)據(jù)庫模塊、地址數(shù)據(jù)庫模塊及電子地圖數(shù)據(jù)庫模塊，利用智能型定位校正方法進行GPS定位資料校正處理。本發(fā)明利用電子地圖、地址數(shù)據(jù)庫與定位歷史記錄等數(shù)據(jù)，在無須增加車機硬件成本的條件下，可對GPS定位偏差進行校正。
文檔編號G01S5/14GK101561494SQ20081009315
公開日2009年10月21日 申請日期2008年4月18日 優(yōu)先權日2008年4月18日
發(fā)明者官大勝, 林佳宏, 羅坤榮 申請人:中華電信股份有限公司