“北斗”导航、GPS导航和历史数据融合的组合导航方法技术

本发明专利技术公开了一种“北斗”导航、GPS导航和历史数据融合的组合导航方法，首先将每次出行的定位数据处理、优化，存入数据库，作为历史数据；然后根据本地数据库的历史数据，通过一种改进的求最短路线方法，推算出发点到目的地的最佳路线，上述定位数据源自于北斗卫星导航系统，数据库中的数据存储与处理采用空间数据库技术。本发明专利技术的目的在于应用北斗卫星导航系统、GPS卫星导航系统和空间数据库技术，以历史定位数据为依据，提供一种智能的组合导航方法，其核心是以历史定位数据为依据，分析历史的路线选择和路线状况，也能够推算出地理位置和最佳路线。该方法随着本地数据库中历史数据的增多，其所得到的路线与理想的最佳路线的偏差也逐步缩小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种“北斗”导航、GPS导航和历史数据融合的组合导航方法，属于组合导航的

技术介绍
北斗卫星导航系统技术北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System)是由中国自主研制和建立的用于导航和定位的卫星系统，是继美全球定位系统(GPS)和俄GL0NASS之后第三个成熟的卫星导航系统。系统由空间端、地面端和用户端组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具有短报文通信能力。2012年12月27日，北斗系统空间信号接口控制文件正式版正式公布，北斗导航业务正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务。北斗卫星导航系统致力于向全球用户提供高质量的定位，导航和授时服务，包括开放服务和授权服务两种方式。开放服务是向全球免费提供定位、测速和授时服务，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。授权服务是为有高精度、高可靠卫星导航需求的用户，提供定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。GPS卫星导航系统技术(关出美国技术)空间数据库技术是地理信息系统数据组织的核心技术，也是地理科学、测绘科学、计算机科学和信息科学相结合的产物。空间数据库与传统关系数据库相比，具有更广泛的应用前景，它能够支持多种空间数据模型、空间抽象数据类型以及一种能够调用这些抽象数据类型的查询语言，并支持索引、查询、更新操作算法以及用于查询优化的特定领域规贝U。空间数据库技术已经代替传统的文件管理方式，逐步成为空间数据管理的主流技术。由于空间数据的特殊性，空间数据管理在为计算机和信息科学做贡献的同时，也如饥似渴地吸取计算机主流技术的各项最新成果，成为计算机科技领域中应用研究
技术实现思路
最丰富的分支之一。目前，大多数车载导航系统都采用了地图匹配技术。地图匹配是一种通过软件方法，校正导航定位误差的技术。该技术以模式识别理论为依据，基于“车辆始终行驶在道路上〃的假设，通过将其他定位方法(如GPS等)测得的车辆位置或行驶轨迹，与导航系统的电子地图数据相比较、匹配，找到车辆所在的路段，计算出车辆在路段上的位置，进而校正定位误差，如GPS随机误差等。地图匹配方法与定位技术配合使用，能够极大地提高车辆定位精度，减小定位误差。可以说，地图匹配算法的效果直接关系到车辆定位的精度，地图匹配技术的优劣直接影响着导航系统的最终性能。然而，地图匹配必须基于两个前提:首先，车辆必须行驶在电子地图的路上；其次，电子地图道路数据精度应高于浮动车车载导航系统的位置估计精度。当上述条件满足时，将定位信息与道路信息进行比较，通过一定的匹配过程，确定出车辆最可能的行驶路段及车辆在此路段中最可能的位置。地图匹配算法的实现与电子地图有着密切的关系，电子地图必须具有正确的路网拓扑结构和足够闻的精度才能完成地图匹配。因此地图匹配与电子地图有着密切的关系，电子地图质量的好坏也将影响地图匹配的精度。随着公路网的日趋增多，以及行车途中各种影响行车速度的因素增加(诸如天气、车流情况、路面质量、信号灯及路面吞吐量等)，由某一出发点到达某一目的地，选择一条最合适的路线显的尤为重要。目前的路线推算方法多是通过地图匹配技术确定从出发点到目的地的最短路径，由于单纯的依靠电子地图，没有考虑平时的行车习惯和路面状况，所以得到的路线往往不是最理想的路线。当今，北斗卫星导航系统定位技术和空间数据库技术已经发展成熟，地图匹配在车载导航系统中已经广泛应用，但其并不能实现脱离地图的智能路线导航。
技术实现思路
专利技术概述:针对现有技术的不足，本专利技术提供一种“北斗”导航、GPS导航和历史数据融合的组合导航方法，首先将每次出行的定位数据处理、优化，存入数据库，作为历史数据；然后根据本地数据库的历史数据，通过一种改进的求最短路线方法，推算出发点到目的地的最佳路线，上述定位数据源自于北斗卫星导航系统，数据库中的数据存储与处理采用空间数据库技术。本专利技术的目的在于应用北斗卫星导航系统、GPS卫星导航系统和空间数据库技术，以历史定位数据为依据，提供一种智能的组合导航方法，其核心是在北斗卫星导航系统和GPS卫星导航系统两者之一不能正常工作，甚至两者都不能正常工作的情况下，以历史定位数据为依据，分析历史的路线选择和路线状况，也能够推算出地理位置和最佳路线。该方法能做到自我修正和改善，随着本地数据库中历史数据的增多，其所得到的路线与理想的最佳路线的偏差也逐步缩小。本专利技术的技术方案在于:一种“北斗”导航、GPS导航和历史数据融合的组合导航方法，包括步骤如下:I)对北斗导航/授时模块接收到的定位信息进行解析，提取有效数据存入车载导航系统的缓冲区；所述北斗导航/授时模块接收到的定位信息是针对NMEA3.0基础上扩展BD2相关语句的版本，与NMEA0813协议格式相同，因此所述的定位信息的格式为:$BDRMC, time, status, Lat, N, Lon, E, spd, cog, date, mv, mvE, mode*cs其中status字段为判断定位信息有效性的标示字段，Lat、N、Lon、E分别为定位的经纬度信息；所述的有效数据是指status字段标示为有效的的定位信息；2)根据步骤I)中定位信息确定缓存路线的起始点和停留点，根据起始处的点是否成线性关系判断是否需要对起始处的点进行优化:当起始处的点成线性关系时，无需对起始点进行优化，直接跳转步骤2-1);当起始处的点不成线性关系时，采用取平均数的方法对起始处的点进行约简，例如，每五个点约简成一个点；跳转步骤2-1);由于北斗导航/授时模块冷启动为35秒，热启动为ls，刚开始定位时，会因为设备启动等因素导致定位不准确，出现一些不规则点；定位过程中，也会因为停止导致某一范围内出现不规则点；所述的步骤2)和步骤2-1)是对上述不规则点进行优化处理，删除冗余数据；2-1)利用DBSCAN聚类算法对缓存路线上的点聚类，找出因为停留导致的不规则点区域，然后利用取众数的方法将每个不规则点区域约简成一个点，完成对缓存路线的数据处理；3)将步骤2-1)处理后缓存路线的数据与车载导航系统本地数据库的历史数据比较，判断本地数据库中路线是否与缓存路线是否存在共有路线；根据本专利技术优选的，所述步骤3)采用点邻域搜索方法，通过比较缓存路线上点的邻域是否存在本地数据库中的历史数据点:如存在，则判断为存在共有路线，跳转步骤4-1);如不存在，则判断为不同一路线，跳转步骤4-2);所述步骤3)主要是判断本地数据库中是否已有缓存路线；两条路线相同需要它们的起点、终点、中间走的路程是一样的，由于路线是由一连串的点记录的，所以即使是相同路线，它们记录的点集也很可能是不同，这就需要进行相同路线匹配:空间数据库技术提供了一种区域查询方法，即查询落在某一区域的所有点；一种点邻域搜索方法是通过某一点的邻域确定相应的点与该点是否空间上相邻，相同路线虽然记录的点可能不同，但其相对应的点在空间上一定是邻近的，基于此，该步骤采用点邻域搜索方法，通过比较路线上点的邻域，判断是否为同一路线。4-1)将具有共有路线的缓存路线和本地数据库中的路线进行归并，形成归并路线数据，将本地数据库中关于此归并的路线的经过次数加1，作为归并路线的经过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种“北斗”导航、GPS导航和历史数据融合的组合导航方法，其特征在于，该导航方法包括步骤如下：1）对北斗导航/授时模块接收到的定位信息进行解析，提取有效数据存入车载导航系统的缓冲区；所述北斗导航/授时模块接收到的定位信息是针对NMEA3.0基础上扩展BD2相关语句的版本，与NMEA0813协议格式相同，因此所述的定位信息的格式为：$BDRMC,time,status,Lat,N,Lon,E,spd,cog,date,mv,mvE,mode*cs其中status字段为判断定位信息有效性的标示字段，Lat、N、Lon、E分别为定位的经纬度信息；所述的有效数据是指status字段标示为有效的的定位信息；2）根据步骤1）中定位信息确定缓存路线的起始点和停留点，根据起始处的点是否成线性关系判断是否需要对起始处的点进行优化：当起始处的点成线性关系时，无需对起始点进行优化，直接跳转步骤2?1）；当起始处的点不成线性关系时，采用取平均数的方法对起始处的点进行约简，跳转步骤2?1）；2?1）利用DBSCAN聚类算法对缓存路线上的点聚类，找出因为停留导致的不规则点区域，然后利用取众数的方法将每个不规则点区域约简成一个点，完成对缓存路线的数据处理；3）将步骤2?1）处理后缓存路线的数据与车载导航系统本地数据库的历史数据比较，判断本地数据库中路线是否与缓存路线是否存在共有路线；根据本专利技术优选的，所述步骤3）采用点邻域搜索方法，通过比较缓存路线上点的邻域是否存在本地数据库中的历史数据点：如存在，则判断为存在共有路线，跳转步骤4?1）；如不存在，则判断为不同一路线，跳转步骤4?2）；4?1）将具有共有路线的缓存路线和本地数据库中的路线进行归并，形成归并路线数 据，将本地数据库中关于此归并的路线的经过次数加1，作为归并路线的经过次数；然后删除本地数据库中原有路线数据，对形成归并路线数据按步骤4?2）处理；4?2）采用基于角度的K_means聚类算法对归并路线数据或对缓存路线数据进行聚类，得到路线中的各个路段的信息，包括各个路段拐点、时间戳、历史经过次数和历史用时，然后将路线数据和各个路段的信息存入本地数据库；5）根据本地数据库中的历史定位数据，采用一种改进的求最短路线方法得到出发点到目的地的最佳路线。...

【技术特征摘要】
1.一种“北斗”导航、GPS导航和历史数据融合的组合导航方法，其特征在于，该导航方法包括步骤如下: 1)对北斗导航/授时模块接收到的定位信息进行解析，提取有效数据存入车载导航系统的缓冲区；所述北斗导航/授时模块接收到的定位信息是针对NMEA3.0基础上扩展BD2相关语句的版本，与NMEA0813协议格式相同，因此所述的定位信息的格式为:$BDRMC, time, status, Latj N，Lonj E，spd，cog, date, mv, mvE, mode*cs 其中status字段为判断定位信息有效性的标示字段,1^1:、队1^0114分别为定位的经纬度信息；所述的有效数据是指status字段标示为有效的的定位信息； 2)根据步骤I)中定位信息确定缓存路线的起始点和停留点，根据起始处的点是否成线性关系判断是否需要对起始处的点进行优化:当起始处的点成线性关系时，无需对起始点进行优化，直接跳转步骤2-1);当起始处的点不成线性关系时，采用取平均数的方法对起始处的点进行约简，跳转步骤2-1)； 2-1)利用DBSCAN聚类算法对缓存路线上的点聚类，找出因为停留导致的不规则点区域，然后利用取众数的方法将每个不规则点区域约简成一个点，完成对缓存路线的数据处理； 3)将步骤2-1)处理后缓存路线的数据与车载导航系统本地数据库的历史数据比较，判断本地数据库中路线是否与缓存路线是否存在共有路线； 根据本发明优选的，所述步骤3)采用点邻域搜索方法，通过比较缓存路线上点的邻域是否存在本地数据库中的历史数据点:如存在，则判断为存在共有路线，跳转步骤4-1);如不存在，则判断 为不同一路线，跳转步骤4-2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴鸿君，王闯，贾智平，邓植升，张思齐，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：