[发明专利]一种基于几何方法的GPS数据去噪与分段方法

说明书

技术领域

本发明涉及地理信息系统领域，尤其涉及一种基于几何方法的GPS数据去噪与分段方法。

背景技术

在当前技术背景下，许多设备均会产生大量GPS数据。各种应用通过手机上报当前实时位置，贵重资产的定位器可以通过回溯GPS来确认资产安全状况。同时依赖于GPS数据的各种应用(APP)也深度的嵌入到了日常生活中。但是GPS数据有两个主要问题需要解决：1.GPS数据异常点的问题；2.GPS数据存储问题。

一般GPS轨迹数据可以采用卡尔曼滤波(kalman filter)，条样方法(spline)与主曲线(principle curve)等方法。

卡尔曼滤波主要有两个缺点：

1.卡尔曼滤波器的状态方程主要依赖于运动学定律，但是有些GPS异常点使用运动学定律的状态方程是不能有效区分的。

2.卡尔曼滤波器对于误差不满足高斯分布的异常点不能有效处理。

条样方法的主要问题在于：条样平滑的平滑系数很难适应所有情况，同时也不能处理偏移过大的异常点。

主曲线方法主要问题在于：需要大量的采样点。而对于许多GPS设备来说，受限于功耗与计算能力，提高GPS的采样率是不现实的。

发明内容

针对上述方案的缺点，本发明提出一种不依赖于其他信息的情况下，提取GPS轨迹特征为后续的GPS数据压缩与处理提供了有效参考信息的基于几何方法的GPS数据去噪与分段方法。

本发明技术方案是：一种基于几何方法的GPS数据去噪与分段方法，应用于GPS数据产生及处理平台，包括以下步骤：

S1：GPS数据产生平台生成GPS序列，GPS数据处理平台选取GPS序列中的第i个点以及第j个点，其中，j＝i+2；

S2：以直线连接点i与点j；

S3：计算点i与点j之间的点到上述直线的距离d；

S4：判断是否满足分段条件，具体包括以下条件：

S41：距离d是否大于第一阈值；

S42：满足条件S41的连续点的数量是否大于第二阈值；

S5：若满足分段条件S42，则计算分段点k，且i＝k+1，j＝i+2，返回执行步骤S2-S4，直到不满足分段条件S41或S42；

S6：若不满足分段条件S41或S42，则j＝j+1，返回执行步骤S2-S4，直到满足分段条件S42；

S7：判断运算是否结束，若点j-1为GPS序列的最后一个点，则运算结束；

S8：依次连接各分段点获取GPS轨迹，同时对各分段点进行保存。

进一步的，所述步骤S5中还包括步骤S51，具体为：判断距离d是否大于第三阈值，若距离d大于第三阈值，则去除该点，若距离d小于第三阈值，则保留该点。

进一步的，所述步骤S1中i，j的初始值分别为1,3。

进一步的，：所述步骤S3中距离其中a,b,c为直线参数，(x,y)为点i与点j之间的点的GPS坐标。

进一步的，所述条件S41中的第一阈值取值为1e-5°。

进一步的，所述条件S42中的第二阈值取值为5。

进一步的，所述S5中分段点k的选取方法为：以点j-1作为分段点k。

进一步的，所述S5中分段点k的选取方法为：以满足条件S42的最后一个点作为分段点k。

本发明的有益效果是：只依赖于GPS数据，不需要额外地理信息。在一次处理过程中同时完成GPS数据的去噪声(去除异常点)和GPS数据分段(特征信息提取)的工作。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的整体流程示意图；

图2是本发明步骤S2与S3的流程示意图；

图3是获得分段点后的道路车辆的GPS轨迹示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

结合附图1，一种基于几何方法的GPS数据去噪与分段方法，应用于GPS数据产生及处理平台，包括以下步骤：

S1：GPS数据产生平台生成GPS序列，GPS数据处理平台选取GPS序列中的第i个点以及第j个点，其中，j＝i+2。在当前技术背景下，许多设备均会产生大量GPS数据，例如：智能手机、导航等。通过这些设备在每间隔一端时间获取一个GPS点，在一段时间内就可以生成一串GPS序列。设置i，j的初始值分别为1,3，即该序列的第1个点和第3个点。