本方法屬于智慧交通、車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，涉及車輛GPS數(shù)據(jù)的處理、分析和存儲(chǔ)，具體是一種基于位置聚合的GPS信息存儲(chǔ)方法。

背景技術(shù)：

車輛GPS位置信息數(shù)據(jù)量較大，每輛車每5秒上報(bào)一次GPS位置信息，這對(duì)系統(tǒng)存儲(chǔ)空間以及系統(tǒng)查詢、處理、分析的性能都造成了巨大的壓力。以杭州市公交車輛GPS為例，每天數(shù)據(jù)量達(dá)到5000萬(wàn)條，一個(gè)月系統(tǒng)需要存儲(chǔ)15億條GPS信息。

目前，許多大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)在數(shù)據(jù)庫(kù)的層面進(jìn)行了一定優(yōu)化，采用NOSQL作為持久化存儲(chǔ)引擎以解決海量信息檢索的需求，但這僅僅從數(shù)據(jù)庫(kù)引擎角度進(jìn)行了優(yōu)化（關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)轉(zhuǎn)為非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)），并未解決系統(tǒng)存儲(chǔ)空間的壓力的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于位置聚合的GPS信息存儲(chǔ)方法，包括如下步驟：

一.系統(tǒng)接收車輛GPS信息后，首先判斷當(dāng)前緩存組件中是否已緩存有該車輛的聚合信息；若不存在，則生成新的聚合，并將新聚合加入緩存組件中；

二.若緩存組件中存在該車輛的聚合信息，則繼續(xù)判斷是否需要生成新的聚合；若不需要生成新聚合，則根據(jù)當(dāng)前GPS信息計(jì)算聚合項(xiàng)，并更新緩存組件中的該車輛的聚合信息。

三.若需要生成新聚合，則根據(jù)當(dāng)前車輛GPS信息生成新的聚合，同時(shí)將舊聚合的數(shù)據(jù)添加到持久化存儲(chǔ)中。

進(jìn)一步的，步驟二中，是否需要生成新聚合的判斷條件包括：

條件1：當(dāng)前GPS信息的時(shí)間與緩存組件中GPS數(shù)據(jù)的更新時(shí)間的間隔是否在系統(tǒng)設(shè)定的合理區(qū)間內(nèi)，超出該合理區(qū)間的，則重新生成聚合信息；

條件2：當(dāng)前GPS信息與緩存數(shù)據(jù)的位置信息是否超過(guò)系統(tǒng)設(shè)定的合理聚合區(qū)間內(nèi)，超出聚合的虛擬圍欄范圍，則重新生成新聚合。

進(jìn)一步的，需要生成的聚合項(xiàng)，包括聚合項(xiàng)數(shù)量、行駛里程、行駛時(shí)間、平均速度、?？空緯r(shí)間、非營(yíng)運(yùn)里程、非營(yíng)運(yùn)時(shí)間。

進(jìn)一步的，該方法通過(guò)緩存組件對(duì)聚合的中間結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行臨時(shí)存儲(chǔ)。

進(jìn)一步的，該方法將聚合結(jié)果信息保存到持久化存儲(chǔ)中。

進(jìn)一步的，該方法對(duì)緩存組件和持久化存儲(chǔ)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢統(tǒng)計(jì)，包括：監(jiān)控車輛的實(shí)時(shí)位置，對(duì)車輛的歷史軌跡進(jìn)行回放，對(duì)車輛的速度（進(jìn)行計(jì)算、統(tǒng)計(jì)，對(duì)車輛的行駛里程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)車輛的運(yùn)營(yíng)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。對(duì)車輛異常情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

進(jìn)一步的，該方法是基于位置聚合的優(yōu)化，存在以下影響優(yōu)化結(jié)果的因素：

車速：車輛行駛速度與優(yōu)化效率成反比。車速越慢，優(yōu)化效果越明顯；

車輛?？繒r(shí)間：車輛?？繒r(shí)間與優(yōu)化效率成正比，?？康群驎r(shí)間越長(zhǎng)，優(yōu)化效果越明顯。

本發(fā)明的基于位置聚合的GPS信息存儲(chǔ)方法，將原本存在于持久化存儲(chǔ)中的多條GPS信息，聚合成單條位置信息，從信息源組織形式、數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)層面對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化，從而達(dá)到提升存儲(chǔ)空間利用率、提升系統(tǒng)吞吐量和效率的目的。

該方法可適用多種場(chǎng)景。目前，該方法運(yùn)用于多地市（杭州、嘉興、寧波等）的公交出行及公交運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。同時(shí)，對(duì)其他車輛或設(shè)備的GPS信息采集、處理的場(chǎng)景也具有較強(qiáng)的適用性。（方法不適用于需要精確記錄每條GPS信息中所有屬性的場(chǎng)景。）

運(yùn)用該方法的場(chǎng)景包括但不限于：

采集車輛GPS信息，監(jiān)控車輛的實(shí)時(shí)位置。

采集車輛GPS信息，對(duì)車輛的歷史軌跡進(jìn)行回放。

采集車輛GPS信息，對(duì)車輛的速度（包括運(yùn)營(yíng)速度、技術(shù)速度、運(yùn)送速度等）進(jìn)行計(jì)算、統(tǒng)計(jì)。

采集車輛GPS信息，對(duì)車輛的行駛里程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

采集車輛GPS信息，對(duì)車輛的運(yùn)營(yíng)情況及異常情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的基于位置聚合的GPS信息存儲(chǔ)方法流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1所示，本發(fā)明的基于位置聚合的GPS信息存儲(chǔ)方法，包括如下步驟：

一.系統(tǒng)接收車輛GPS信息后，首先判斷當(dāng)前緩存組件中是否已緩存有該車輛的聚合信息；若不存在，則生成新的聚合，并將新聚合加入緩存組件中；

二.若緩存組件中存在該車輛的聚合信息，則繼續(xù)判斷是否需要生成新的聚合；若不需要生成新聚合，則根據(jù)當(dāng)前GPS信息計(jì)算聚合項(xiàng)，并更新緩存組件中的該車輛的聚合信息。

三.若需要生成新聚合，則根據(jù)當(dāng)前車輛GPS信息生成新的聚合，同時(shí)將舊聚合的數(shù)據(jù)添加到持久化存儲(chǔ)(數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)）中。

步驟二中，是否需要生成新聚合的判斷條件包括：

條件1：當(dāng)前GPS信息的時(shí)間與緩存組件中GPS數(shù)據(jù)的更新時(shí)間的間隔是否在系統(tǒng)設(shè)定的合理區(qū)間內(nèi)，默認(rèn)為5分鐘，可根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)需要進(jìn)行配置。即時(shí)間間隔超過(guò)5分鐘的GPS信息，則重新生成聚合信息，以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

條件2：當(dāng)前GPS信息與緩存數(shù)據(jù)的位置信息是否超過(guò)系統(tǒng)設(shè)定的合理聚合區(qū)間內(nèi)，默認(rèn)聚合區(qū)間圍欄范圍50米，可根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)需要進(jìn)行配置。即以聚合起始位置為圓心設(shè)置虛擬圍欄，若新的GPS信息，超出聚合的虛擬圍欄范圍，則重新生成新聚合。

需要生成的聚合項(xiàng)，包括但不限于：

聚合項(xiàng)數(shù)量：當(dāng)前聚合內(nèi)聚合的數(shù)據(jù)條數(shù)。每加入一條GPS信息數(shù)量+1。

行駛里程：當(dāng)前聚合內(nèi)行駛的總里程。通過(guò)多條信息間隔距離累加的方式進(jìn)行聚合。

行駛時(shí)間：當(dāng)前聚合內(nèi)行駛的總時(shí)間。通過(guò)多條信息間隔行駛時(shí)間累加的方式進(jìn)行聚合。

平均速度：當(dāng)前聚合內(nèi)的平均車速。通過(guò)行駛里程和行駛時(shí)間進(jìn)行計(jì)算平均速度。其中平均速度包括：運(yùn)營(yíng)速度、運(yùn)送速度、技術(shù)速度。

?？空緯r(shí)間：當(dāng)前聚合內(nèi)?？空镜臅r(shí)間。通過(guò)，車輛位置信息判斷?？繝顟B(tài)，并累加?？康臅r(shí)間。

非營(yíng)運(yùn)里程：當(dāng)前聚合內(nèi)非營(yíng)運(yùn)的里程，包括加油、回場(chǎng)、偏離行駛軌跡等情況。通過(guò)車輛行駛狀態(tài)，判斷運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，并累加相應(yīng)里程。

非營(yíng)運(yùn)時(shí)間：當(dāng)前聚合內(nèi)非營(yíng)運(yùn)的時(shí)間。通過(guò)車輛行駛狀態(tài)，判斷運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，并累加相應(yīng)時(shí)間。

其他：可根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)添加對(duì)應(yīng)組件生成相應(yīng)其他聚合項(xiàng)。

該方法通過(guò)緩存組件對(duì)聚合的中間結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行臨時(shí)存儲(chǔ)。方法對(duì)緩存組件沒(méi)有具體軟硬件的要求，支持多種形式緩存，包括但不限于：自定義緩存系統(tǒng)、Riak分布式緩存系統(tǒng)、Redis分布式緩存系統(tǒng)等。

該方法將聚合結(jié)果信息保存到持久化存儲(chǔ)中。對(duì)持久化存儲(chǔ)沒(méi)有具體軟硬件的要求，支持多種主流持久化存儲(chǔ)架構(gòu)（關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、非關(guān)系型NoSQL系統(tǒng)），包括但不限于：SQL SERVER數(shù)據(jù)庫(kù)、Oralce數(shù)據(jù)庫(kù)、MongoDb數(shù)據(jù)庫(kù)等。

該方法對(duì)緩存組件和持久化存儲(chǔ)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。包括但不限于：監(jiān)控車輛的實(shí)時(shí)位置，對(duì)車輛的歷史軌跡進(jìn)行回放，對(duì)車輛的速度（包括運(yùn)營(yíng)速度、技術(shù)速度、運(yùn)送速度等）進(jìn)行計(jì)算、統(tǒng)計(jì)，對(duì)車輛的行駛里程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)車輛的運(yùn)營(yíng)情況（班次、準(zhǔn)點(diǎn)率等）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。對(duì)車輛異常情況（超速、偏離軌跡等）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

該方法是基于位置聚合的優(yōu)化，存在以下影響優(yōu)化結(jié)果的因素：

車速。車輛行駛速度與優(yōu)化效率成反比。車速越慢，優(yōu)化效果越明顯。車速影響的因素包括但不限于：道路擁堵情況、天氣情況、車輛性能等。

車輛?？繒r(shí)間長(zhǎng)短。車輛?？繒r(shí)間與優(yōu)化效率成正比。停靠等候時(shí)間越長(zhǎng)，優(yōu)化效果越明顯。當(dāng)前車輛?？繒r(shí)間，包括但不限于?？空?、加油、場(chǎng)站休息、起點(diǎn)終點(diǎn)等候等。

測(cè)試實(shí)施例

測(cè)試環(huán)境：

服務(wù)器系統(tǒng)：Windows Server 2008 R2

分布式緩存系統(tǒng)：自定義鍵值對(duì)字典集合。

持久化存儲(chǔ)：SQL Server 2012

測(cè)試流程

1)取得2016-01-01杭州公交車輛全天GPS信息數(shù)據(jù)作為測(cè)試輸入，共5000萬(wàn)條GPS信息。

2)搭建相應(yīng)的緩存組件及可持久化存儲(chǔ)。測(cè)試環(huán)境緩存組件通過(guò)自定義字典集合實(shí)現(xiàn)。持久化存儲(chǔ)使用SQL Server 2012數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。

3)運(yùn)行未進(jìn)行聚合優(yōu)化的原始程序，并將GPS信息結(jié)果記錄。

4)運(yùn)行聚合優(yōu)化的程序。分別運(yùn)行4次，每次將條件1、條件2參數(shù)配置為：5/0，5/10，5/50，5/100，并將結(jié)果記錄。

5)統(tǒng)計(jì)可持久化存儲(chǔ)中，表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，形成測(cè)試結(jié)果。

測(cè)試結(jié)果

以下為以杭州公交車輛一天GPS信息作為測(cè)試輸入的測(cè)試結(jié)果

其中條件1參數(shù)，即時(shí)間間隔。條件2參數(shù)，即聚合圍欄范圍。

本方法根據(jù)工程實(shí)踐中遇到的海量GPS存儲(chǔ)空間問(wèn)題，提出了基于位置聚合的GPS存儲(chǔ)優(yōu)化方法。通過(guò)設(shè)定聚合虛擬圍欄范圍，對(duì)車輛GPS信息進(jìn)行聚合運(yùn)算和存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)海量GPS數(shù)據(jù)的聚合壓縮，提升系統(tǒng)的性能和空間利用率。