一种带抗噪声的使用卫星定位数据进行车辆违章行为辨识的方法

摘要

本发明公开了一种带抗噪声的使用卫星定位数据进行车辆违章行为辨识的方法。该方法利用车载终端上传的卫星定位数据和预存在监控中心系统数据库中包括预定路线的地理坐标信息和分段限速值等基准判定数据，比较车辆行驶位置卫星定位坐标与预定路线地理坐标信息的球面距离值等来判断和统计车辆发生偏离规定路线行驶的行为，比较车辆实时速度、当前路段限速信息以及点间球面距离值和违章阈值等来判断和统计发生违章超速的行为，并且相比较已有算法，本发明公开的算法对于因定位漂移而产生的卫星定位数据噪声有更强的抗干扰性，可以对噪声点进行屏蔽，并提高对于偏离规定路线行驶以及实时超速行为识别的准确率。

主权项

一种带抗噪声的使用卫星定位数据进行车辆违章行为辨识的方法，该方法应用的设备包括具有数据库软件的监控中心系统和车载终端，车载终端安装在车辆上且与监控中心系统之间实现动态监控数据的传输；其特征在于，利用车载终端上传的卫星定位数据和系统基准信息数据库预存的车辆班次信息、预定路线的轨迹坐标信息和各路段的限速值数据，比较车辆的即时行驶位置坐标与预定路线坐标以及采用计算坐标点间距离的方法来判断车辆的违规偏离规定路线行驶行为，并通过设定违规偏离规定路线行驶行为合并时长判断阈值以及违规偏离规定路线行驶行为界定时长阈值，对卫星定位噪声点进行排除，提高算法抗干扰能力；比较车辆的行驶速度和各路段的限速值以及采用计算坐标点距离的方法来判断车辆的违章超速行为，利用设定违章超速行为界定时长阈值来判定车辆属于正常超速或者故意违章超速，并通过设定违章超速行为合并时长判断阈值，对卫星定位噪声点进行排除，提高算法抗干扰能力；然后给出统计时间段内的选定车辆所发生偏离路线行驶行为的次数、起止时间、持续时长、起止经纬度；发生故意超速违章行驶行为的次数、起止时间、持续时长、起止经纬度、最大速度和平均速度；其具体方法如下：1)、卫星定位规定行驶路线、规定到达时间基准信息采集，利用已安装车载终端的车辆，按照规定路线完成全程行驶，或者现有系统累积的历史运行数据，从而获取全程路段行驶基准参考数据建立监控中心系统基准信息数据库，每一条基准参考数据至少包括如下参数：时间、经纬度、车速、卫星定位方向和卫星定位里程，相邻的两条基准参考数据时间间隔是在1至3秒之间尽可能取小值，完成全里程的卫星定位信息采集；同时根据各路段规定的限速控制全程的行驶车速符合要求，结合数据库中完整信息，根据实际情况分别在监控中心系统软件上设置并保存车辆信息、规定行驶路线、各行驶路段的分段限速信息；其中各行驶路段的分段限速信息可根据各省市制定出台的省内道路分段限速方案，结合电子地图的坐标信息获取工具确定各分段限速起始坐标点信息，并与监控中心系统基准信息数据库中已获取路线详细坐标信息进行匹配，确定各分段限速路段的坐标范围及其具体限速值；2)、车辆实时卫星定位数据的接收与处理，步骤如下，步骤1，监控中心系统软件依次接收由车载终端依次上传的数据，每次接收的数据设定为一条卫星定位数据，每条卫星定位数据中都至少包括有时间、经纬度、车速、卫星定位方向和卫星定位里程；步骤2，监控中心系统软件逐条判断该条卫星定位数据是否位于规定行驶路线的预定范围内，如在预定范围则执行步骤3，否则将该条卫星定位数据存储进入偏离路线记录数据库；步骤3，在数据库中查找出该条卫星定位数据所处分段的限速值，判断车辆的当前行驶速度值是否大于该分段的限速值，如是则将该条卫星定位数据存储进入实时超速记录数据库；3)、车辆偏离规定路线行驶行为的判断依据方法如下，依据当前时间点由车载终端回传的车辆实时卫星定位数据，获取车辆当前行驶所在位置的卫星定位坐标点A的信息，在基准信息数据库中对规定路线的坐标信息进行遍历，找到与该坐标点的球面距离最近的两点B、C，并得到点A与B、C两点之间的球面距离值AB和AC，再计算B、C的球面距离值BC，判断(AB+AC)/BC的比值是否在预定值范围内，如果超出预定值则判断该条行驶数据为偏离路线行驶数据，并将该条卫星定位数据存储进入偏离路线记录数据库；球面距离计算公式D(x1,y1,x2,y2)＝R×arccos[sin(x1)×sin(x2)+cos(x1)×cos(x2)×cos(y1‑y2)]x1是纬度值，y1是经度值，R为地球半径；4)、车辆偏离规定路线行驶行为的判断与统计，步骤如下，步骤1.由动态监控平台，依据要统计的车辆信息和时间段在偏离规定路线行驶记录数据库中查询得出该车辆在该时间段内的全部偏离规定路线行驶数据记录，记录数为n，其中n>1；设定如下参数，违规偏离规定路线行驶行为起始时间t1，违规偏离规定路线行驶行为截止时间t2，违规偏离规定路线行驶行为持续时长Δt，相邻两条偏离规定路线行驶记录定位时间间隔T，违规偏离规定路线行驶行为截止判断阈值α，违规偏离规定路线行驶行为合并时长判断阈值β，违规偏离规定路线行驶行为界定时长δ，两坐标点间球面距离d；步骤2.设定获取的行驶记录序号为i，违规偏离规定路线行驶行为记录序号为j，令i＝1，j＝0，当i<n时，取第i条与第i+1条偏离规定路线行驶记录各自的定位坐标，并根据球面距离计算公式计算两坐标点间球面距离d；步骤3.判断d是否大于α，若是则判断T是否大于β，若是则令t2为第i条记录时间，序号i＝i+1；若Δt>δ，则违规偏离规定路线行驶行为记录序号j＝j+1，违规偏离规定路线行驶行为次数自增1，并记录违规偏离规定路线行驶信息，包括车辆信息、违规偏离规定路线行驶行为次数、t1、t2、Δt、起止经纬度；如果本次违规偏离规定路线行驶行为起始时间t1和已输出的违规偏离规定路线行驶记录中数据的起始时间存在相同值，则保留车辆信息、违规偏离规定路线行驶行为次数、t1以及起始经纬度，更新并输出其他违规偏离规定路线行驶信息，包括：t2、Δt、结束经纬度，t1、Δt清零，执行步骤5；若T≤β，则执行步骤4；若d≤α，则直接执行步骤4；步骤4.判断t1是否为0，若是，则令t1＝第i条偏离规定路线数据定位时间，i＝i+1，执行步骤5；若否，则i＝i+1，执行步骤5；步骤5.判断i是否小于n，若是，则返回步骤2；否则为最后一条数据，判断为一个违规偏离规定路线行驶行为的结束；令t2为第i条记录时间，序号i＝i+1；如果Δt>δ，则违规偏离规定路线行驶行为序号j＝j+1，违规偏离规定路线行驶行为次数自增1，并记录违规偏离规定路线行驶信息，包括车辆信息、违规偏离规定路线行驶行为次数、t1、t2、Δt、起止经纬度；如果本次违规偏离规定路线行驶行为起始时间t1和已输出的违规偏离规定路线行驶记录中数据的起始时间存在相同值，则保留车辆信息、违规偏离规定路线行驶行为次数、t1以及起始经纬度，更新并输出其他违规偏离规定路线行驶信息，包括：t2、Δt、结束经纬度；退出统计步骤；5)、车辆实时违章超速行驶行为的判断与统计，步骤如下，步骤1.由动态监控平台，依据要统计的车辆信息和时间段在实时超速行驶记录数据库中查询得出该车辆在该时间段内的全部超速行驶数据记录，记录数为n，其中n>1；设定如下参数：违章超速行驶行为起始时间t1、违章超速行驶行为截止时间t2、违章超速行驶行为持续时长Δt、相邻两条超速行驶记录定位时间间隔T、违章超速行驶行为截止判断阈值α、违章超速行驶行为合并时长判断阈值β、违章超速行驶行为界定时长δ、坐标点间球面距离d；步骤2.设定获取的行驶记录序号为i，违章超速行驶行为记录序号为j，令i＝1，j＝0，当i<n时，取第i条与第i+1条超速行驶记录各自定位坐标，并根据球面距离计算公式计算两坐标点间球面距离d；步骤3.判断d是否大于α，若是，再判断T是否大于β，若是则令t2为第i条记录时间，序号i＝i+1；若Δt>δ，则违章超速行驶行为序号j＝j+1，违章超速行驶行为次数自增1，并记录超速信息，包括：车辆信息、违章超速行驶行为次数、t1、t2、Δt、起止经纬度、最大速度、平均速度；如果本次违章超速行驶行为起始时间t1和已输出的违章超速记录中数据的起始时间存在相同值，则保留车辆信息、违章超速行驶行为次数、t1以及起始经纬度，更新并输出其他超速信息，包括：t2、Δt、结束经纬度、最大速度、平均速度，t1、Δt清零，执行步骤5；若T≤β，则执行步骤4；若d≤α，则执行步骤4；步骤4.判断t1是否为0，若是，则令t1＝第i条超速数据定位时间，i＝i+1，执行步骤5；若否，则i＝i+1，执行步骤5；步骤5.判断i是否小于n，若是，则返回步骤2；否则为最后一条数据，判断为一个超速行驶行为的结束；令t2为第i条记录时间，序号i＝i+1；如果Δt>δ，则违章超速行驶行为序号j＝j+1，违章超速行驶行为次数自增1，并记录违章超速行驶信息，包括：车辆信息、违章超速行驶行为次数、t1、t2、Δt、起止经纬度、最大速度、平均速度；如果本次违章超速行驶行为起始时间t1和已输出的违章超速记录中数据的起始时间存在相同值，则保留车辆信息、违章超速行驶行为次数、t1以及起始经纬度，更新并输出其他超速信息，包括：t2、Δt、结束经纬度、最大速度、平均速度；退出统计步骤；6)、违章行为的判断与结果信息存储，将每一次判断得到的有效偏离路线行驶结果信息分别作为一条独立的记录存入偏离路线行驶记录表，单条记录信息包括：偏离路线行驶起始时间、截止时间、持续时长、偏离起始坐标点、偏离结束坐标点；将每一次判断得到的违章超速行驶结果信息分别作为一条独立的记录存入违章超速行驶记录表，单条记录信息主要包括：违章超速行驶起始时间、截止时间、违章超速行驶时长、违章超速起始坐标点、违章超速结束坐标点、最大速度、平均速度；其中偏离起始和结束坐标点、超速起始和结束坐标点用于在系统GIS地图引擎上回放绘制偏离路线行驶或者违章超速行为的轨迹使用；以上信息，系统可以生成相关报表，供用户下载和查看使用；7)、违章行为信息统计与处理，依据要统计的车辆信息和时间段在偏离路线记录数据库中查询得出该车辆在该时间段内的全部偏离规定路线行驶数据记录，根据数据记录的条数和时间参数，利用车辆偏离规定路线行驶行为的判断与统计方法来统计出车辆在该时间段内的偏离规定路线行驶行为次数和每次违章行为起止时间、持续时长、起止经纬度；依据要统计的车辆信息和时间段在实时超速记录数据库中查询得出该车辆在该时间段内的全部实时超速记录数据，根据数据记录的条数和时间，利用实时违章超速行为判断与统计来判断统计出该车辆在该时间段内的违章超速行驶次数和每次违章超速行驶行为的次数、起止时间、持续时长、起止经纬度、平均速度、最大速度。