一种基于多源定位的检测车辆所在道路区域的系统和方法与流程

本发明涉及交通管理，尤其是涉及一种基于多源定位的检测车辆所在道路区域的系统和方法。

背景技术：

现有的交通管理中，虽然法规明确规定了斑马线等区域内不许停车，斑马线等区域内限速通行，但实际上，仍然有机动车在禁止停车的区域内停车，在限速区域违反限速规定行驶，造成道路通行能力下降；出现这种情况的原因是多方面的，执法难度大、执法成本高、缺乏自动化的管理设备、管理技术也是一方面的原因。

现有的差分卫星定位系统的定位精度可以达到毫米级别，并且受地形地物的影响小；还有，通过对单点卫星定位的数据进行误差校正等后处理，获得高精度定位数据的技术；高精度的卫星定位技术可以用来进行交通管理；虽然高精度的卫星定位技术的定位精度较高，但仍然有一定的定位误差；实际应用中，为了较准确的检测出车辆位于哪个道路区域，既要考虑定位误差的因素，又要考虑车辆同时占用多个道路区域的情况。

中国专利2015102119062，《一种基于卫星定位的检测车辆所在区域的方法》提出了一种基于高精度的卫星定位技术的停车检测系统；该系统通过实时获得车辆的高精度的位置，依据设定的区域的地理坐标，在地理信息系统技术的支持下，能够自动化的检测机动车所在的区域。但该系统采用的卫星定位装置，受环境影响较大，隧道、立交桥下等卫星定位信号被阻挡的地方，无法获得卫星定位数据，从而无法检测机动车所在的区域。

如果，机动车上安装的定位装置是具有高精度卫星定位能力的卫星定位装置与惯性定位装置的组合定位装置，根据获得的车辆的精确地理坐标，依据设定的道路区域的地理坐标，在地理信息系统技术的支持下，就能够自动化的检测出车辆所在的道路区域。

技术实现要素：

技术问题：

针对现有技术存在的缺陷，本发明提出一种基于多源定位的检测车辆所在道路区域的系统和方法。通过实时获得高精度的多源定位数据，能够在各种区域定位，获得当前车速、车辆位置、方向后，自动判断车辆所在的道路区域。

技术方案：

为实现上述目的，本发明提出一种基于多源定位的检测车辆所在道路区域的系统，包括服务器、车载装置；所述服务器与车载装置通过无线通信装置连接；所述车载装置包括控制器、无线通信装置、车载定位装置；所述车载定位装置是高精度定位装置；所述车载装置安装在车辆上；所述控制器分别与无线通信装置和车载定位装置连接；所述无线通信装置用以服务器与车载装置之间相互传送数据信息；所述车载定位装置把车辆的定位信息传送给控制器。

所述车载定位装置是卫星定位装置、惯性定位装置、基站定位装置的组合。

所述车载定位装置，是高精度定位装置，其定位精度能够把车辆定位在车道上。

所述车载定位装置，能够根据预先的设置，在卫星定位信号质量差时，自动地切换为惯性定位，在卫星定位信号质量好时，自动地切换为卫星定位。

所述车载装置，记录车辆的唯一识别码。

所述车载装置，还包括数据存储装置，具有数据存储功能；在通信中断时，能够存储待传输的数据。

所述基于多源定位的检测车辆所在道路区域的系统，还包括车载设备安全装置，以避免驾驶员主动干扰车载设备的正常工作。

所述车载装置，还包括行车记录仪；所述行车记录仪用于记录车辆行驶过程中，车辆内部、车辆周围的图像、声音信息。

所述基于多源定位的检测车辆所在道路区域的系统，还包括驾驶员及其相关人员使用的管理终端。

所述基于多源定位的检测车辆所在道路区域的系统，还包括系统运行管理人员使用的该系统的运行管理终端；所述基于多源定位的检测车辆所在道路区域的系统的运行管理终端是联网的计算机设备，包括嵌入式计算机、移动终端。

所述车载装置，还包括与外部设备之间的有线通信接口。

所述车载装置，还包括与外部设备之间的近距离无线通信接口。

所述基于多源定位的检测车辆所在道路区域的系统，还包括提醒信息设备，所述提醒信息设备，是如下几种设备的组合：服务器、车载装置、固定信息终端设备、移动信息终端设备。

一种基于多源定位的检测车辆所在道路区域的方法，包含该方法的软件运行在所述一种基于多源定位的检测车辆所在道路区域的系统的硬件上，包括如下步骤：

1)获得车辆的实时高精度的定位数据；

2)找出车辆道路区域定位控制点的集合：获得车辆轮廓在水平面的垂直投影的的外接多边形或内接多边形，简称为投影多边形；把所述投影多边形的各边分别向内缩小或向外扩大预先设定的距离，获得的多边形，称为区域定位多边形；所述区域定位多边形的各个顶点称为控制顶点；每一个所述的控制顶点都是控制点；所有所述的控制点的集合为控制点集合；

3)计算所有控制点的地理坐标：依据定位信息中的地理坐标、对地航向、所述各个控制点的位置，以及卫星定位天线的安装位置、安装方向，计算出所有控制点的地理坐标；

4)找出该车辆当前所在的道路区域的集合：在所有的设定道路区域内查找车辆的每一个控制点所在的道路区域的集合；所有控制点所在的道路区域的集合的合集是该车辆当前所在的道路区域的集合。

所述步骤1)所述的定位数据，是通过车载定位装置获得的；所述车载定位装置是卫星定位装置、惯性定位装置、基站定位装置的组合。

所述车载定位装置，是高精度定位装置，其定位精度能够把车辆定位在车道上。

所述车载定位装置，能够根据预先的设置，在卫星定位信号质量差时，自动地切换为惯性定位，在卫星定位信号质量好时，自动地切换为卫星定位。

所述车载装置，记录车辆的唯一识别码。

所述步骤2)可选的还包括如下处理：对所述区域定位多边形的每条边依次处理：从一个端点开始，向另一个端点方向，每隔一个设定的长度，增加一个 控制点；以便快速检测出没有区域定位多边形的顶点在，但有区域定位多边形的边经过的道路区域。

所述步骤2)所述区域定位多边形的构成方法，还可以是：所述投影多边形的顶点或边上的1到N个点，向内或向外移动不超过预先设定的距离，所述各点按照移动前的邻接顺序连接，构成的多边形为区域定位多边形。

所述步骤2)可选的还包括如下处理：在所述区域定位多边形内部设置1到N个控制点。

所述步骤2)可选的还包括如下处理：依据预先设定的距离，相应缩小或扩大所有道路区域的范围，即道路区域的每条边都向内缩小或向外扩大设定的距离。

所述预先设定的距离，根据卫星定位误差、道路管理规定的宽限距离确定，优选的为卫星定位最大误差与宽限距离之和。

所述投影多边形、道路区域各边向内缩小或向外扩大的方法，可以是两者任一改变，也可以是两者同时改变。

所述基于多源定位的检测车辆所在道路区域的系统，可选的，对车辆所处的区域进行合理性分析，或者设置提醒规则；当发现车辆所处区域不合理或满足提醒规则后，服务器和/或车载装置自动地依照预先设定的优先顺序、预先设定的提醒方式，向预先设定的一个或者多个提醒信息设备发送事件提醒信息。

所述的提醒方式，包括如下几种方式的组合：

a)在设备的屏幕上，显示屏幕提醒信息；

b)播放提醒语音；

c)手机短信提醒；

d)即时通讯消息；

e)电话、移动电话提醒。

技术效果：

本发明提出的方法，通过实时获得高精度的定位数据，考虑了定位误差，考虑了执法宽限度，考虑了车辆位于一个道路区域、多个道路区域、跨越道路区域的情况；并能够快速的较准确的自动找出车辆所在的道路区域的集合。

附图说明

图1是本发明基于多源定位的检测车辆所在道路区域的系统的原理示意图。

图2是本发明车载装置的原理示意图。

图3是本发明车载定位装置的原理示意图。

图4是本发明的道路区域示意图：

1-7.车道区域，8.自行车道区域，11-17.停车位区域。

图5是区域定位多边形的示意图：

31.投影多边形，32.区域定位多边形。

图6是车辆完全在区域内的示意图：

41.道路区域，42.投影多边形，42.区域定位多边形。

图7是车辆的控制顶点同时位于2个区域的示意图：

51.控制顶点，52.投影多边形，53.区域定位多边形，54.停车位A，55.停车位B。

图8是车辆跨越道路区域的示意图：

61.投影多边形，62.区域定位多边形，63.控制点，64.控制顶点，65.停车位C，66.停车位D，67.停车位E。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明提出一种基于多源定位的检测车辆所在道路区域的系统，该系统包括：服务器、车载装置、移动管理终端、运行管理终端、通信系统；所述车载装置，包括控制器、车载定位装置、无线通信装置；所述车载装置通过无线通信装置与服务器之间通信；所述车载装置把车辆的位置信息发送给服务器。

所述无线通信装置是蜂窝无线通信终端、或数字电台。

如图2所示，所述车载装置包括：控制器、无线通信装置、车载定位装置、行车记录仪、车载设备安全装置。

如图3所示，所述车载定位装置包括：控制器、卫星定位装置、惯性定位装置、基站定位装置。所述车载定位装置是卫星定位装置、惯性定位装置、基站定位装置的组合；卫星定位装置、惯性定位装置、基站定位装置与控制器之间通过通信连接，是现有技术；卫星定位装置、惯性定位装置、基站定位装置的组合应用是现有技术。

所述卫星定位装置；选用差分卫星定位装置，或者卫星定位增强装置，或者其他的高精度卫星定位装置；所选用的卫星定位装置的定位精度优于0.5米，优选的使用差分卫星定位装置，其定位精度优于0.1米。

所述车载定位装置，能够根据预先的设置，在卫星定位信号质量差时，自动地切换为惯性定位，在卫星定位信号质量好时，自动地切换为卫星定位。

所述车载定位装置，在包含基站定位装置时，依照预先的设定，使用基站定位数据检测卫星定位、惯性定位的定位数据的误差是否合理；其判断方法是，检测卫星定位、惯性定位的定位数据与基站定位的定位数据之间的差异是否在预先设定的合理的范围之内；如果，差异过大，则3种定位装置之一可能工作不正常。发现车载定位装置工作不正常时，及时检修。

所述基站定位装置，其定位误差较大，基站密度较低的地方定位精度更低；在卫星定位装置、惯性定位装置工作都不正常时，使用基站定位装置提供的定位数据。

预先设置各个区域的基站定位精度；预先设置卫星定位、惯性定位的定位数据与基站定位的定位数据之间的合理差异阈值。

所述车载装置，记录车辆的唯一识别码，为现有技术。

所述车载装置，还包括数据存储装置，具有数据存储功能，在通信中断时，能够存储待传输的数据，为现有技术。

所述车辆所在区域改变的自动监测系统，还包括车载设备安全装置，以避免驾驶员主动干扰车载设备的正常工作；其综合应用下述两份专利的技术：中国专利2015202687899，提出的《基于双源定位的机动车电子身份证安全防护系统》，中国专利2015202701773，提出的《一种机动车电子身份证安全防护系统》。

所述车载装置，还包括行车记录仪；所述行车记录仪用于记录车辆行驶过程中，车辆内部、车辆周围的图像、声音信息，是现有技术。

所述车辆所在区域改变的自动监测系统，还包括司机使用的移动管理终端； 所述移动管理终端通过通信系统与服务器连接，是现有技术。所述司机使用的移动管理终端，还可以是联网的台式计算机等计算机信息终端设备。

所述车辆所在区域改变的自动监测系统，还包括系统运行管理人员使用的车辆所在区域改变的自动监测系统的运行管理终端；所述车辆所在区域改变的自动监测系统的运行管理终端是联网的计算机设备，通过通信系统与服务器连接，包括嵌入式计算机、移动终端，是现有技术。

所述车载装置，还包括与外部设备之间的有线通信接口，是现有技术。

所述车载装置，还包括与外部设备之间的近距离无线通信接口，是现有技术。

所述车辆所在区域改变的自动监测系统，还包括提醒信息设备，所述提醒信息设备，是如下几种设备的组合：服务器、车载控制器、固定信息终端设备、移动信息终端设备。

所述车载定位装置，在包含基站定位装置时，依照预先的设定，使用基站定位数据检测卫星定位、惯性定位的定位数据的误差是否合理；其判断方法是，检测卫星定位、惯性定位的定位数据与基站定位的定位数据之间的差异是否在预先设定的合理的范围之内；如果，差异过大，则3种定位装置之一可能工作不正常。发现车载定位装置工作不正常时，及时检修。

所述基站定位装置，其定位误差较大，在基站密度较低的地方的定位精度更低；在卫星定位装置、惯性定位装置工作都不正常时，使用基站定位装置提供的定位数据。

预先设置各个区域的基站定位精度；预先设置卫星定位、惯性定位的定位数据与基站定位的定位数据之间的合理差异阈值。

所述车载装置安装在车辆上，由车载供电系统供电，其安装、供电技术是现有技术。

如图4所示是本发明的道路区域示意图；最上边水平方向一条是人行道，在人行道上设置区域11到区域17；所述区域11到区域17是停车位，每个区域是一个停车位；从上向下水平第二条是自行车道，自行车道设置一个区域8；从上向下水平第三、第四条是2个自右向左行驶的车道；最下部一条自左向右行驶的车道；上述三条车道划分为七个道路区域；车辆在区域2、5之间可以互相 进出；车辆在区域3只可以进入到区域2；车辆在区域2可以进入到区域1、区域5；车辆在区域6只可以进入到区域5；车辆在区域5可以进入到区域4、区域2，车辆在区域7只可以直行，不可以改变区域。

如图5所示是区域定位多边形的示意图，投影多边形31各边向内移动预先设定的距离后，形成区域定位多边形32。

如图6所示是车辆完全在区域内的示意图，车辆的投影多边形42全部位于一个道路区域41内；此时，区域定位多边形42全部位于投影多边形42内。

如图7所示是车辆的控制顶点同时位于2个区域的示意图，此时车辆跨越2个相邻的区域(停车位A54、停车位B55)；车辆的区域定位多边形53位于车辆的投影多边形52的内部，控制顶点51分别位于停车位A54、停车位B55两个区域；此时，车辆同时位于2个区域。

如图8所示是车辆跨越道路区域的示意图，此时车辆跨越停车位C65、停车位D66、停车位E67三个区域，车辆的区域定位多边形62位于车辆的投影多边形61的内部，车辆的控制点63、控制顶点64位于车辆的区域定位多边形62的边上。

如图8所示，车辆的区域定位多边形62各边不增加控制点，只检测4个控制顶点64所在的区域时，车辆跨越的区域66无法检测出来。

如图8所示，在车辆的区域定位多边形62各边上增加的控制点，其间隔可以相等、也可以不相等。

一种基于多源定位的检测车辆所在道路区域的方法，包含该方法的软件运行在所述一种基于多源定位的检测车辆所在道路区域的系统的硬件上，包括如下步骤：

1)获得车辆的实时高精度的定位数据；

2)找出车辆道路区域定位控制点的集合：获得车辆轮廓在水平面的垂直投影的的外接多边形或内接多边形，简称为投影多边形；把所述投影多边形的各边分别向内缩小或向外扩大预先设定的距离，获得的多边形，称为区域定位多边形；所述区域定位多边形的各个顶点称为控制顶点；每一个所述的控制顶点都是控制点；所有所述的控制点的集合为控制点集合；

3)计算所有控制点的地理坐标：依据定位信息中的地理坐标、对地航向、 所述各个控制点的位置，以及卫星定位天线的安装位置、安装方向，计算出所有控制点的地理坐标；

4)找出该车辆当前所在的道路区域的集合：在所有的设定道路区域内查找车辆的每一个控制点所在的道路区域的集合；所有控制点所在的道路区域的集合的合集是该车辆当前所在的道路区域的集合。

步骤1)所述的定位数据，是车载定位装置获得的定位数据。

所述车载定位装置，是高精度定位装置，其定位精度能够把车辆定位在车道上。

所述车载定位装置，是高精度定位装置，其定位精度能够把车辆定位在车道上。

所述车载定位装置，能够根据预先的设置，在卫星定位信号质量差时，自动地切换为惯性定位，在卫星定位信号质量好时，自动地切换为卫星定位。

所述车载装置，记录车辆的唯一识别码。

所述步骤2)可选的还包括如下处理：对所述区域定位多边形的每条边依次处理：从一个端点开始，向另一个端点方向，每隔一个设定的长度，增加一个控制点；以便快速检测出没有区域定位多边形的顶点在，但有区域定位多边形的边经过的道路区域；所述设定的长度，不同控制点之间可以相等，也可以不相等；优选的相等，仅仅最后一段长度不足时，不相等；所述设定的长度，不大于2米，优选的为0.3米；优选的包括本处理。

所述步骤2)所述区域定位多边形的构成方法，还可以是：所述投影多边形的顶点或边上的1到N个点，向内或向外移动不超过预先设定的距离，所述各点按照移动前的邻接顺序连接，构成的多边形为区域定位多边形；所述预先设定的距离，不大于2米，优选的为0.3米；优选的，在投影多边形的各边上间隔0.3米，选定一个点，向内移动；此为可选方案。

所述步骤2)可选的还包括如下处理：在所述区域定位多边形内部设置1到N个控制点。优选的，区域定位多边形内部以0.3米间隔，均匀设置N个控制点。

所述步骤2)可选的还包括如下处理：依据预先设定的距离，相应缩小或扩大所有道路区域的范围，即道路区域的每条边都向内缩小或向外扩大设定的距离。所述预先设定的距离，不大于2米，优选的为0.3米。优选的道路区域的每条边都向外扩大0.3米。

所述预先设定的距离，根据定位误差、道路管理规定的宽限距离确定，优选的为定位最大误差与宽限距离之和；优选的，在定位误差小于0.1米，宽限距离0.2米时，预先设定的距离为0.3米。

所述投影多边形、道路区域各边向内缩小或向外扩大的方法，可以是两者任一改变，也可以是两者同时改变。优选的，使用投影多边形向内缩小的方法。

所述步骤3)计算所有控制点的地理坐标的计算方法是现有技术，其一种计算方法的要点为：依据定位信息中的对地航向、卫星定位天线的安装方向，计算出车辆当前的方向；分别计算出该点的地理坐标的经度、纬度与长度的转换系数，计算出每个控制点到天线中心点在水平面垂直投影点的距离在南北方向、东西方向的投影的长度，进一步计算出每个控制点的经度、维度。

所述基于多源定位的检测车辆所在道路区域的系统，可选的，对车辆所处的区域进行合理性分析，或者设置提醒规则；当发现车辆所处区域不合理或满足提醒规则后，服务器和/或车载装置自动地依照预先设定的优先顺序、预先设定的提醒方式，向预先设定的一个或者多个提醒信息设备发送事件提醒信息。

所述的提醒方式，包括如下几种方式的组合：

a)在设备的屏幕上，显示屏幕提醒信息；

b)播放提醒语音；

c)手机短信提醒；

d)即时通讯消息；

e)电话、移动电话提醒。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。