一种gps轨迹数据智能采集方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及地理信息与交通通信领域，更具体地，涉及一种GPS轨迹数据智能采 集方法及装置。
【背景技术】
[0002] GPS轨迹记录仪器是GPS技术得以在各相关领域中应用的物质载体，GPS轨迹数据 采集方法是GPS数据采集仪器的核心。GPS轨迹数据在交通调查、交通行为分析、居民出行 调查、个体行为分析、户外运动与生理特征分析、城市结构研究等领域有着广泛的应用；微 观的GPS轨迹数据使时间地理学与活动理论等地理学理论进入实践阶段，但是如何有效的 记录高质量的轨迹数据一直是业界的难题。
[0003] 近年来，商用的微型GPS轨迹数据采集仪大量涌现；相比于传统的测量型GPS接收 机，这些手持微型GPS轨迹数据采集仪记录的点位信息精度较低，一般精度在3-5m之间；此 类GPS轨迹数据记录仪能够记录轨迹点的三维位置、时刻、当前速度、方位角、数据精度信 息等，其中面向生理健康的数据采集仪配合体感设备还可以获得心率等等。但是这些GPS 轨迹记录仪只是单纯的解算卫星星历文件信息获得当前点位的解算信息，所以记录的数据 中包含了大量的漂移点和信息冗余点位，占用了大量的存储空间，也增加了后期应用的数 据处理复杂度；这类GPS轨迹记录仪的数据记录主要是每秒记录一次、按时间间隔记录、按 距离记录等简单固定的模式。目前，关于GPS轨迹数据采集方法的研究不多，大多集中在对 上述轨迹记录仪采集数据的后期处理方法上。
【发明内容】
[0004] 本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。
[0005] 本发明的首要目的是克服现有的GPS轨迹数据采集方法对轨迹数据记录时包含 大量漂移点和信息冗余点、占用了大量的存储空间、后期数据处理复杂度的缺陷，提供一种 GPS轨迹数据智能采集方法，该方法能够根据轨迹点的移动模式智能的选择轨迹数据记录 规则，并且依据不同轨迹点信息控制轨迹数据质量，在减少轨迹数据采集量的情况下保留 丰富的轨迹信息。
[0006] 本发明的进一步目的是提供一种与上述方法相对应的GPS轨迹数据智能采集装 置。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下： 一种GPS轨迹数据智能采集方法，所述方法包括以下步骤： Sl :实时处理轨迹点接收到的导航电文，解算获取轨迹点的轨迹点信息，所述轨迹点信 息包括平面坐标、高程、时刻、速度、方位和综合精度因子，所述综合精度因子表示轨迹点信 号质量； S2:根据轨迹点的轨迹点信息识别轨迹点中的可靠点作为记录首点； S3:继续实时处理轨迹点接收到的导航电文，解算获取轨迹点的轨迹点信息，根据预设 的移动模式划分规则判断轨迹点的移动模式并进入对应的记录模式； S4:进入到某一记录模式后，检验轨迹点是否满足预设的该模式的数据质量控制标准， 若满足该模式的数据质量控制标准，则判断轨迹点是否满足该模式的记录规则，若满足则 采集并存储该轨迹点，否则不存储该轨迹点； 所述记录规则是轨迹数据信息含量的控制器，由于不同轨迹运行状态相同行为的表现 特征也不尽相同，通过模式划分可以细化识别表现特征的规则更加全面细致的记录轨迹行 为特征；例如：并道超车行为，速度小和速度大的情况下超车的轨迹表现特征是有很大区 另IJ，速度小情况下超车伴有明显的加速和较大方位角波动，而速度大的情况下超车方位角 波动不是很大且加速特征也不是很明显。
[0008] S5 :当轨迹点超出该模式的数据质量控制标准时，跳转到步骤S3,重新确定轨迹 点的移动模式并进入对应的记录模式，依此循环完成轨迹点的采集和记录。
[0009] 在一种优选的方案中，步骤S2中，采用预设的单点数据质量控制标准和邻域核算 的方法识别轨迹信号中的可靠点作为记录首点，具体包括以下步骤： 521 :判断轨迹点的综合精度因子是否满足预设的要求，若满足则跳转到步骤S22,不 满足则对下一轨迹点进行识别； 522 :判断距离计算均速度与记录均速度差阀值是否满足预设的要求，若满足则跳转到 步骤S23,不满足则对下一轨迹点进行识别。
[0010] 速度的获取有两种方式，一种是通过获取的相邻两轨迹点经炜度得到的地理坐标 计算轨迹点速度；另一种是通过速度传感器获得的速度；距离计算均速度与记录均速度差 阀值用于控制两种速度之间的差值范围，这是标志漂移的重要特征； 523 :判断设定时间段内距离的均值与中值差阀值是否满足预设的要求，满足则确认识 别出可信首点。
[0011] 距离的均值与中值差阀值表示设定时间段内单位时间上的距离的均值与单位时 间上距离的中值间的差，用于控制起始段的信号漂移问题，无论何种起始移动形式，单位距 离变化都是有序的，利用这种有序变化特征可以剔除漂移等变异特征点，从而获得可信首 点。
[0012] 记录首点的识别是为了克服刚开始接收星历文件时，信号不稳定、初次解算耗时 等问题，导致的开始记录轨迹点漂移较严重现象，识别出一个可靠的轨迹点作为轨迹首点； 记录首点的缺点考虑了不同运动形式下开始记录的情况；针对不同的开始记录时刻运动形 式，可能在正常运动时才开机、在停止时开机且停止/开始走动等等)，进行首点可信评估， 确定轨迹首点；本发明存储的首点并不表示是实际中开始运动的首点，而是可靠数据记录 的首点，这可以大大减轻数据应用时轨迹起始点信息提取复杂度；由于实际情况中，用户开 始记录时的运动状态特征不可知，需要考虑不同情况下开始记录的首点识别规则。
[0013] 在一种优选的方案中，步骤S3中，移动模式划分的规则通过对不同交通工具的稳 态数据特征分析归类得到，或者通过对GPS轨迹大数据特征识别分类得到。移动模式划分 规则是对数据特征做的一次抽象层的分割，用于区分轨迹数据的各稳态运行阶段，也是细 化数据质量控制标准和设定模式内记录规则的基础，结合背景知识差异细化数据质量控制 标准可以过滤掉绝大多数的漂移点。
[0014] 在一种优选的方案中，步骤S3中，所述移动模式包括静态模式、徒步模式、助动模 式和机动模式。
[0015] 在一种优选的方案中，所述数据质量控制标准包括以下参数中的一种或多种：综 合精度因子、距离最值、高差加速度最值、距离计算均速度与记录均速度差阀值、加速度最 值、方向变化加速度。
[0016] 单位距离最值表征单位时间的轨迹点半径变化的最值，通过相邻轨迹点的经炜度 计算得出，计算方式采用现有的先投影成平面坐标再计算距离； 高差加速度最值表征相邻轨迹点高度变化快慢的最值，高差直接通过读取的高程计算 得到； 加速度最值表征相邻轨迹点速度变化快慢的最值；速度的获取有两种方式，一种是通 过获取的相邻两轨迹点经炜度得到的地理坐标计算轨迹点速度；另一种是通过速度传感器 获得的速度； 距离计算均速度与记录均速度差阀值用于控制两种速度之间的差值范围，这是标志漂 移的重要特征； 方向变化加速度表征轨迹点方向变化快慢，因为在高速的情况下，移动对象发生方向 变化的能力是有限的，计算方向变化加速度所需的方位角通过轨迹点的地理坐标的计算获 得。
[0017] 在一种优选的方案中，所述记录规则包括以下参数中的一种或多种：速度差阀值、 距离阀值、单向速度累计差阀值、单向方向差累计阀值； 单位速度差阀值是用于保存连续速度变化大的轨迹信息，即如果轨迹连续平稳运行则 不记录期间的冗余信息； 单向速度累计差阀值用于保存单向连续缓慢变化到特定信息结点的信息，单向是区分 减速与加速变化特征。
[0018] 单向方向差累计阀值用于保存轨迹方向变化信息，即保存轨迹中的弯道、并道、超 车等信息，单向是区分前进方向的左侧和右侧信息。
[0019] 本发明GPS轨迹数据智能采集方法包含以下几层规则：（1)、基于移动对象特征类 型划分的宏观记录模式层；这一模式层级是通过对移动对象当前状态背景知识识别，控制 其当前状态所属的宏观数据采集模式。（2)、轨迹数据质量控制层；通过质量控制层，记录仪 在采集数据之前会对当前需要存储的数据质量进行判别，只存储满足质量控制标准的数据 点。（3)、轨迹数据信息采集规则层；此层控制轨迹数据信息采集类型和标准，针对不同宏观 数据采集模式特征