本發(fā)明涉及地理信息系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于幾何方法的GPS數(shù)據(jù)去噪與分段方法。

背景技術(shù)：

在當(dāng)前技術(shù)背景下，許多設(shè)備均會(huì)產(chǎn)生大量GPS數(shù)據(jù)。各種應(yīng)用通過(guò)手機(jī)上報(bào)當(dāng)前實(shí)時(shí)位置，貴重資產(chǎn)的定位器可以通過(guò)回溯GPS來(lái)確認(rèn)資產(chǎn)安全狀況。同時(shí)依賴(lài)于GPS數(shù)據(jù)的各種應(yīng)用(APP)也深度的嵌入到了日常生活中。但是GPS數(shù)據(jù)有兩個(gè)主要問(wèn)題需要解決：1.GPS數(shù)據(jù)異常點(diǎn)的問(wèn)題；2.GPS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)問(wèn)題。

一般GPS軌跡數(shù)據(jù)可以采用卡爾曼濾波(kalman filter)，條樣方法(spline)與主曲線(principle curve)等方法。

卡爾曼濾波主要有兩個(gè)缺點(diǎn)：

1.卡爾曼濾波器的狀態(tài)方程主要依賴(lài)于運(yùn)動(dòng)學(xué)定律，但是有些GPS異常點(diǎn)使用運(yùn)動(dòng)學(xué)定律的狀態(tài)方程是不能有效區(qū)分的。

2.卡爾曼濾波器對(duì)于誤差不滿(mǎn)足高斯分布的異常點(diǎn)不能有效處理。

條樣方法的主要問(wèn)題在于：條樣平滑的平滑系數(shù)很難適應(yīng)所有情況，同時(shí)也不能處理偏移過(guò)大的異常點(diǎn)。

主曲線方法主要問(wèn)題在于：需要大量的采樣點(diǎn)。而對(duì)于許多GPS設(shè)備來(lái)說(shuō)，受限于功耗與計(jì)算能力，提高GPS的采樣率是不現(xiàn)實(shí)的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述方案的缺點(diǎn)，本發(fā)明提出一種不依賴(lài)于其他信息的情況下，提取GPS軌跡特征為后續(xù)的GPS數(shù)據(jù)壓縮與處理提供了有效參考信息的基于幾何方法的GPS數(shù)據(jù)去噪與分段方法。

本發(fā)明技術(shù)方案是：一種基于幾何方法的GPS數(shù)據(jù)去噪與分段方法，應(yīng)用于GPS數(shù)據(jù)產(chǎn)生及處理平臺(tái)，包括以下步驟：

S1：GPS數(shù)據(jù)產(chǎn)生平臺(tái)生成GPS序列，GPS數(shù)據(jù)處理平臺(tái)選取GPS序列中的第i個(gè)點(diǎn)以及第j個(gè)點(diǎn)，其中，j＝i+2；

S2：以直線連接點(diǎn)i與點(diǎn)j；

S3：計(jì)算點(diǎn)i與點(diǎn)j之間的點(diǎn)到上述直線的距離d；

S4：判斷是否滿(mǎn)足分段條件，具體包括以下條件：

S41：距離d是否大于第一閾值；

S42：滿(mǎn)足條件S41的連續(xù)點(diǎn)的數(shù)量是否大于第二閾值；

S5：若滿(mǎn)足分段條件S42，則計(jì)算分段點(diǎn)k，且i＝k+1，j＝i+2，返回執(zhí)行步驟S2-S4，直到不滿(mǎn)足分段條件S41或S42；

S6：若不滿(mǎn)足分段條件S41或S42，則j＝j(luò)+1，返回執(zhí)行步驟S2-S4，直到滿(mǎn)足分段條件S42；

S7：判斷運(yùn)算是否結(jié)束，若點(diǎn)j-1為GPS序列的最后一個(gè)點(diǎn)，則運(yùn)算結(jié)束；

S8：依次連接各分段點(diǎn)獲取GPS軌跡，同時(shí)對(duì)各分段點(diǎn)進(jìn)行保存。

進(jìn)一步的，所述步驟S5中還包括步驟S51，具體為：判斷距離d是否大于第三閾值，若距離d大于第三閾值，則去除該點(diǎn)，若距離d小于第三閾值，則保留該點(diǎn)。

進(jìn)一步的，所述步驟S1中i，j的初始值分別為1,3。

進(jìn)一步的，：所述步驟S3中距離其中a,b,c為直線參數(shù)，(x,y)為點(diǎn)i與點(diǎn)j之間的點(diǎn)的GPS坐標(biāo)。

進(jìn)一步的，所述條件S41中的第一閾值取值為1e-5°。

進(jìn)一步的，所述條件S42中的第二閾值取值為5。

進(jìn)一步的，所述S5中分段點(diǎn)k的選取方法為：以點(diǎn)j-1作為分段點(diǎn)k。

進(jìn)一步的，所述S5中分段點(diǎn)k的選取方法為：以滿(mǎn)足條件S42的最后一個(gè)點(diǎn)作為分段點(diǎn)k。

本發(fā)明的有益效果是：只依賴(lài)于GPS數(shù)據(jù)，不需要額外地理信息。在一次處理過(guò)程中同時(shí)完成GPS數(shù)據(jù)的去噪聲(去除異常點(diǎn))和GPS數(shù)據(jù)分段(特征信息提取)的工作。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明的整體流程示意圖；

圖2是本發(fā)明步驟S2與S3的流程示意圖；

圖3是獲得分段點(diǎn)后的道路車(chē)輛的GPS軌跡示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。

結(jié)合附圖1，一種基于幾何方法的GPS數(shù)據(jù)去噪與分段方法，應(yīng)用于GPS數(shù)據(jù)產(chǎn)生及處理平臺(tái)，包括以下步驟：

S1：GPS數(shù)據(jù)產(chǎn)生平臺(tái)生成GPS序列，GPS數(shù)據(jù)處理平臺(tái)選取GPS序列中的第i個(gè)點(diǎn)以及第j個(gè)點(diǎn)，其中，j＝i+2。在當(dāng)前技術(shù)背景下，許多設(shè)備均會(huì)產(chǎn)生大量GPS數(shù)據(jù)，例如：智能手機(jī)、導(dǎo)航等。通過(guò)這些設(shè)備在每間隔一端時(shí)間獲取一個(gè)GPS點(diǎn)，在一段時(shí)間內(nèi)就可以生成一串GPS序列。設(shè)置i，j的初始值分別為1,3，即該序列的第1個(gè)點(diǎn)和第3個(gè)點(diǎn)。

S2：以直線連接點(diǎn)i與點(diǎn)j；

S3：計(jì)算點(diǎn)i與點(diǎn)j之間的點(diǎn)到上述直線的距離其中a,b,c為直線參數(shù)，(x,y)為點(diǎn)i與點(diǎn)j之間的點(diǎn)的GPS坐標(biāo)。如圖2所示，該圖為步驟S2與S3的流程示意圖。

S4：判斷是否滿(mǎn)足分段條件，具體包括以下條件：

S41：距離d是否大于第一閾值；

S42：滿(mǎn)足條件S41的連續(xù)點(diǎn)的數(shù)量是否大于第二閾值。其中，第一閾值取值為1e-5°，第二閾值取值為5。如果需要更精細(xì)的GPS軌跡，同時(shí)去除GPS軌跡上的異常點(diǎn)(噪聲點(diǎn))?？擅看蔚s小第一閾值1與第二閾值的數(shù)值。大的閾值可處理偏移嚴(yán)重異常點(diǎn)，使用小的閾值可盡可能多的保存GPS軌跡的細(xì)節(jié)信息。

S5：若滿(mǎn)足分段條件S42，則計(jì)算分段點(diǎn)k，且i＝k+1，j＝i+2，返回執(zhí)行步驟S2-S4，直到不滿(mǎn)足分段條件S41或S42。然后判斷距離d是否大于第三閾值，若距離d大于第三閾值，則去除該點(diǎn)，若距離d小于第三閾值，則保留該點(diǎn)。一般將第三閾值設(shè)置在第一閾值的1-3倍范圍內(nèi)。而這些去除的點(diǎn)即為異常點(diǎn)(噪聲點(diǎn))，最終取得更精細(xì)的GPS軌跡?？梢砸渣c(diǎn)j-1作為分段點(diǎn)k，也可以以滿(mǎn)足條件S42的最后一個(gè)點(diǎn)作為分段點(diǎn)k。

S6：若不滿(mǎn)足分段條件S41或S42，則j＝j(luò)+1，返回執(zhí)行步驟S2-S4，直到滿(mǎn)足分段條件S42；

S7：判斷運(yùn)算是否結(jié)束，若點(diǎn)j-1為GPS序列的最后一個(gè)點(diǎn)，則運(yùn)算結(jié)束；

S8：依次連接各分段點(diǎn)獲取GPS軌跡，同時(shí)對(duì)各分段點(diǎn)進(jìn)行保存。

結(jié)合附圖3，對(duì)于道路車(chē)輛的GPS軌跡測(cè)量，GPS分段點(diǎn)可以很好的保存GPS軌跡經(jīng)過(guò)的道路信息，同時(shí)去除其它冗余信息，減小的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的壓力。

本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說(shuō)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類(lèi)似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書(shū)所定義的范圍。