本发明涉及GPS定位，尤其涉及用于处理GPS漂移的方法和系统。
背景技术：
GPS定位是现在应用非常广泛的定位技术，其定位机制是由四个卫星确定位置，包括3维距离加上一维时间。具体来说，GPS定位技术利用空间中已知三点的位置，以及到这三点的相对距离，来计算出GPS接收器所处的位置。在实际应用中，已知三点的位置是由天上的卫星提供的。卫星按照“星历”精确运行，其在某一时间的位置是可知的，卫星发射特定的无线电信号，经过一定时间的传播，由GPS接收器接收到，由于无线电的传播速度是已知的，因此通过GPS接收器接收到信号与卫星发射信号之间的时间差，可以推算出其相对于该卫星的距离。
GPS定位的精度大约为+/-10～30米，然而，对于GPS应用来说，漂移(drifting)是一种常见的影响GPS的定位精度的问题。产生GPS漂移的原因有很多，例如，卫星轨道的位置偏差，星历和时钟的误差，会导致定位精度上的偏差，并且，无线电波在空气中的传播也会受到很多因素的影响，当GPS信号穿过大气层或电离层时，信号速度会有所变化，这也会导致GPS漂移。
已知提出了各种提高GPS精度的解决方案。例如，利用一个固定位置的站点的已知位置与其上的GPS系统所指示的位置之间的位置差，对其周围的GPS接收器的位置进行校正，然而，这种方案所存在的问题是过于昂贵，难以广泛实施。
惯性导航系统(INS，InertialNavigationSystem)也是一种能够提高更高定位精度的系统，其定位不受外界电磁干扰的影响，数据的短期精度高，稳定性好，然而，由于导航信息经过积分而产生，定位误差随时间而增大，长期精度差，并且，设备的价格较昂贵，往往在一些高端设备上才安装有INS。
技术实现要素：
针对上述问题，希望提供一种改进的处理GPS漂移的方法和系统。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于处理GPS漂移的方法。该方法包括：确定位于一个区域内的设备的位置纠偏的预期误差信息；获取所述区域内的设备的GPS初始位置以及纠偏后位置；以及，根据所述区域内的至少一个设备的预期误差信息、GPS初始位置和纠偏后位置，确定所述区域的GPS漂移。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于处理GPS漂移的系统。该系统包括：预期误差确定装置，被配置为确定位于一个区域内的设备的位置纠偏的预期误差信息；位置获取装置，被配置为获取所述区域内的设备的GPS初始位置以及纠偏后位置；以及，GPS漂移确定装置，被配置为根据所述区域内的至少一个设备的预期误差信息、GPS初始位置和纠偏后位置，确定所述区域的GPS漂移。
通过本发明的各个方面的方法和系统，可以有效地改进GPS漂移问题。
附图说明
通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性计算机系统/服务器12的框图；
图2显示了根据本发明的一个实施例的用于处理GPS漂移的方法的示意图；以及
图3显示了根据本发明的一个实施例的用于处理GPS漂移的系统的方框图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
图1示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性计算机系统/服务器12的框图。图1显示的计算机系统/服务器12仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图1所示，计算机系统/服务器12以通用计算设备的形式表现。计算机系统/服务器12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。
总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外围组件互连(PCI)总线。
计算机系统/服务器12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机系统/服务器12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
系统存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(RAM)30和/或高速缓存存储器32。计算机系统/服务器12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图1未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图1中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM,DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。
具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如存储器28中，这样的程序模块42包括——但不限于——操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。
计算机系统/服务器12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机系统/服务器12交互的设备通信，和/或与使得该计算机系统/服务器12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口22进行。并且，计算机系统/服务器12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器20通过总线18与计算机系统/服务器12的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合计算机系统/服务器12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
本发明的发明人发现，位置相近的GPS接收器在同一时间会存在共同的GPS漂移，这是因为同一区域的对象与同一组卫星相连，产生GPS漂移的因素是一致的，因此由这些因素所导致的GPS漂移也是一致的。在该区域中，有来自GPS接收器的多个请求，包括车辆或者手机等等，有些设备可能仅包含基本的GPS接收器，有些设备可能会配备有更高精度的GPS纠偏设备(例如，INS)。在车联网生态系统中，可以容易地收集到车辆信息和状态。因此，可以利用GPS接收器的经过纠偏的信号，计算出GPS漂移，从而来校正附近其他的GPS信号。
下面将参考附图描述根据本发明的各个实施例的用于处理GPS漂移的方法和系统。
图2显示了根据本发明的一个实施例的用于处理GPS漂移的方法。
在步骤S210，确定位于一个区域内的设备的位置纠偏的预期误差信息。
根据本发明的一个实施例，该预期误差信息的确定可以根据设备的静态信息或者动态信息来进行。
静态信息可以包括设备的固有性能，例如该设备所采用的GPS纠偏方式所固有的精度，是否装有INS，该设备的GPS传感器的精度等。GPS纠偏精度高的设备，其预期误差相对较小。
不同的定位设备的定位精度是不同的，对于GPS定位来说，GPS纠偏设备可以有多种方式，一种是包含了精度更高的定位设备，例如惯性导航系统INS。
INS是一种能够提供更高定位精度的系统，其也称作惯性参考系统，是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。惯性导航的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，从而得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。惯性导航系统属于推算导航(deadreckoning)方式，即从一已知点的位置根据连续测得的运动体航向角和速度推算出其下一点的位置，因而可连续测出运动体的当前位置。惯性导航系统中的陀螺仪(gyroscopes)用来形成一个导航坐标系，使加速度计(accelerometers)的测量轴稳定在该坐标系中，并给出航向(orientation)和姿态角；加速度计用来测量运动体的加速度，经过对时间的一次积分得到速度，速度再经过对时间的一次积分即可得到距离。
还存在一些GPS纠偏方法，例如差分GPS，以及一些通过软件算法实现的纠偏。
通过接收设备的相关信息，可以获知各个设备所采用的位置纠偏方式，并相应地确定其位置纠偏的预期误差信息。
设备的动态信息则可以包括设备所处的环境因素的影响。举例来说，如果该设备位于一个公共汽车上，其路线是预先设定的，则其预期误差会相对较小。再例如，如果一个车辆周围只有一条可能的道路，那么，其预期误差也会相对较小。
对预期误差信息的确定可以根据一些预先设定的条件来进行。例如，在接收到来自设备的静态或动态信息之后，可以根据预先设定的条件来对该设备的位置纠偏的预期误差进行评估。或者，也可以直接从设备本身接收关于其预期误差的信息。
预期误差信息可以是一个表示预期误差的具体数值，也可以是一个数值范围，或者是对于预期误差的级别的表示。
在步骤S220，获取该区域内的设备的GPS初始位置以及纠偏后位置。
其中，GPS初始位置是由设备的GPS接收器所接收的位置。该GPS接收器可以是设备自身所配备的，也可以是独立于该设备的GPS接收器，此时，由于需要利用该GPS接收器所接收的位置作为设备的GPS初始位置，因此需要该GPS接收器的位置与设备要足够近。
纠偏后位置是设备的GPS初始位置经过纠偏后的位置。前面已经提到，在设备中可以采用各种已知的纠偏方式对GPS接收器所接收的GPS位置进行纠偏，以提高GPS的定位精度。该纠偏后位置可以是采用INS或其他定位方式纠偏的位置，也可以是通过一些软件算法纠偏后的位置。为了简洁起见，这里不对如何得到纠偏后位置进行详细描述。
在步骤S230，根据该区域内的至少一个设备的预期误差信息、GPS初始位置和纠偏后位置，确定所述区域的GPS漂移。
根据本发明的一个实施例，可以根据区域内设备的预期误差信息，来选择用来计算GPS漂移的设备，并根据所选择的设备的GPS初始位置和纠偏后位置，来确定该区域的GPS漂移。
根据不同的需求，可以采用不同的方式来确定区域的GPS漂移。例如，可以选择该区域中预期误差最小的一个设备的GPS漂移，作为该区域的GPS漂移，也可以选择该区域中预期误差较小的部分或者全部设备的GPS漂移，来综合计算出该区域的GPS漂移。
例如，可以将各个设备的预期误差与一个阈值进行比较，如果大于该阈值，则说明该设备的定位精度较差，在确定GPS漂移时，对该设备不作参考。如果小于或等于该阈值，则可以选择该设备的数据进行处理。
根据本发明的一个实施例，在确定所述区域的GPS漂移时，可以根据各个设备的预期误差信息，确定该设备的贡献权重，然后，根据该贡献权重，对所述区域内的各个设备的纠偏漂移进行加权平均，以确定所述区域的GPS漂移，其中，纠偏漂移表示各个设备的GPS初始位置以及纠偏后位置之间的位置差。
下面将给出确定GPS漂移的方法的示例。
首先，设定如下输入：
Lori：各个设备的GPS初始位置
Laug：各个设备的纠偏后位置
e：各个设备的位置纠偏的预期误差，可以根据设备的静态信息和/或动态信息共同评估确定
设定输出为：
X：该区域的GPS共同漂移的最优解，简称GPS漂移
首先，根据各设备的位置纠偏的预期误差确定各个设备对整体最优解的贡献权重，其权重确定的原则是：误差大的权重小，误差小的权重大。一种简单的权重确定方法是使用误差的倒数确定，即：
其中，j表示每个车辆的编号。
然后，根据各个设备的权重，加权平均每个设备的纠偏漂移。各个设备的纠偏漂移可以表示成Xaug＝Laug-Lori，此处的位置可以是二维坐标系中的点，漂移量是矢量，则加权平均后的GPS漂移为X＝XaugT·W，GPS漂移依然是矢量，可以根据每一维度分别加权。
根据本发明的一个实施例，还可以采用卡尔曼滤波方法来确定GPS漂移。
卡尔曼滤波理论(KalmanFilter)是一种最优化自回归数据处理算法，其实质是由量测值重构系统的状态向量。它以“预测—实测—修正”的顺序递推，根据系统的量测值来消除随机干扰，再现系统的状态，或根据系统的量测值从被污染的系统中恢复系统的本来面目。
在本方法中使用卡尔曼滤波对计算最优漂移，首先列出卡尔曼滤波的状态转移方程和观测方程：
状态转移方程：L(k)＝L(k-1)+Δ
观测方程：Laug(k)＝L(k)+E
其中，k表示卡尔曼滤波的预测状态标号，L(k)表示在k状态的各个设备真实的位置，Laug(k)表示在状态k各个设备的纠偏后位置，在这里，假设只有一个纠偏后位置，因此各状态的纠偏后位置都相同。Δ表示状态的过程误差，为了便于计算，可以使用均值为0，标准差很小(如1米)的高斯分布误差来表示，以δ表示该标准差，则δ＝1。E表示设备偏后的位置误差，由设备静态信息和动态信息共同评估决定。一般地，E是一个均值为0的高斯分布误差，其标准差就是e。
根据以上两个方程，使用卡尔曼滤波计算最优漂移的步骤如下：
状态变量初始化：状态k＝0，其中是迭代中的评估位置，是评估协方差，Lori是各个设备的GPS初始位置。
迭代：对每个状态k：
预估阶段：
状态更新阶段：
其中是迭代中的预测位置，是迭代中的预测协方差，G(k)是最优卡尔曼增益。该迭代过程循环进行，每次状态k都自增1，直到两个邻近的状态中的评估位置的差值小于预设的阈值停止，即最后评估位置将收敛到最优位置，而最优漂移
根据本发明的一个实施例，在前面所述的各个实施例的基础上，在根据区域内的至少一个设备的预期误差信息、GPS初始位置和纠偏后位置来确定该区域的GPS漂移的过程中，还可以加入预处理过滤，使噪声干扰的影响进一步降低，从而提高计算精度。下面将以例示方式说明用于进行预处理过滤的方法。
根据本发明的一个实施例，可以根据实验和经验预设一个误差阈值，当某设备的误差e大于该阈值时，则将该设备排除在计算范围外，只对误差在阈值内的设备按以上方案计算处理。
根据本发明的一个实施例，还可以对该区域内的各个设备的预期误差信息进行统计分析，动态地确定该区域的阈值。动态决定的策略可以是下列中的一项或多项：筛选出一定百分比的最小误差设备；筛选出误差小于中位数、四分位数的设备；筛选出误差具有特异性(特别小)的设备，等等。
上面所述的根据本发明的各个实施例的用于处理GPS漂移的方法，既可以在服务器上实现，也可以在各个客户端上实现。例如，在车联网环境下，对于装配在各个车辆中的设备，可以在一个服务器上通过上述实施例中的方法，来确定车辆所在区域的GPS漂移。此时，服务器可以将所确定的GPS漂移提供给区域内的各个车辆，以供各个车辆校正其GPS位置。或者，可以在车辆的本地，通过接收其周围车辆或其他设备的信号，通过上述实施例中的方法，确定该车辆所处位置的GPS漂移。此时，车辆可以根据该GPS漂移，来校正其GPS位置，也可以进一步将其所确定的GPS漂移，提供给其周围的其他车辆或设备来进行GPS位置的校正。
并且，根据本发明的各个实施例，设备可以位于车辆、手机或者任何移动或者固定的装置中。
本领域技术人员可以理解的是，上述方法可以以软件方式实现，也可以以硬件方式实现，或者通过软件与硬件相结合的方式实现。并且，本领域技术人员可以理解，通过以软件、硬件或者软硬件相结合的方式实现上述方法中的各个步骤，可以提供一种用于处理GPS漂移的系统。即使该系统在硬件结构上与通用处理设备相同，由于其中所包含的软件的作用，使得该系统表现出区别于通用处理设备的特性，从而形成本发明的各个实施例的系统。
下面将参考附图3描述根据本发明的各个实施例的用于处理GPS漂移的系统。
如图3所示，该系统300包括：预期误差确定装置310，被配置为确定位于一个区域内的设备的位置纠偏的预期误差信息；位置获取装置320，被配置为获取所述区域内的设备的GPS初始位置以及纠偏后位置；GPS漂移确定装置330，被配置为根据所述区域内的至少一个设备的预期误差信息、GPS初始位置和纠偏后位置，确定所述区域的GPS漂移。
根据本发明的一个实施例，该系统还可以包括发送装置(图中未显示)，被配置为将所述GPS漂移提供给所述区域内的设备，以校正所述设备的GPS位置。
根据本发明的一个实施例，该系统还可以包括校正装置(图中未显示)，被配置为根据所述GPS漂移，校正所述区域内的设备的GPS位置。
根据本发明的一个实施例，预期误差确定装置被配置为根据下列中的一项或多项，评估所述设备的位置纠偏的预期误差信息：所述设备的静态信息，所述设备的动态信息。
根据本发明的一个实施例，所述纠偏后位置为经过惯性导航系统纠偏后的位置。
根据本发明的一个实施例，GPS漂移确定装置进一步被配置为：选择所述区域中的设备中的至少一个设备；并根据所选择的设备的GPS初始位置和纠偏后位置，确定所述区域的GPS漂移。
根据本发明的一个实施例，GPS漂移确定装置进一步被配置为：选择所述区域中的设备中的所述预期误差信息小于一个阈值的设备。
根据本发明的一个实施例，所述阈值是通过对所述区域内的设备的预期误差信息进行分析后动态确定的。
根据本发明的一个实施例，GPS漂移确定装置进一步被配置为：
根据所述设备的预期误差信息，确定所述设备的贡献权重；以及
根据所述贡献权重，对所述区域内的至少一个设备的纠偏漂移进行加权平均，以确定所述区域的GPS漂移，其中，所述纠偏漂移表示所述设备的GPS初始位置以及纠偏后位置之间的位置差。
根据本发明的一个实施例，GPS漂移确定装置进一步被配置为：利用卡尔曼滤波方法确定所述区域的GPS漂移。
本发明可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本发明的各个方面的计算机可读程序指令。
计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。
这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。
用于执行本发明操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本发明的各个方面。
这里参照根据本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本发明的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。
这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。
也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。
附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。