专利名称：一种用于定位信息传输的数据压缩方法
技术领域：
本发明涉及一种用于定位信息传输的数据压缩方法。该方法利用目标运动状态较少突变的特点，对用户位置进行预测，通过预测误差的计算和比较，对定位信息进行无损压缩。从而使报文能够在有限长度内包含更多的定位压缩数据，提高了报文的利用率以及位置汇报的实时性。
背景技术：
随着导航定位技术的发展，其相关领域的应用技术也遍地开花。对定位信息的处理和利用，首先需要用户通过一定的方式将其定位信息发送至管理中心。GPS/GSM定位通信组合已被广泛应用于远程报警和目标监视，但移动通信网络覆盖范围的限制导致其应用存在盲区。北斗卫星导航系统的终端用户同时具有快速定位和双向通信功能，从而有望弥补GSM网络的缺陷。由于不同导航系统输出的定位信息格式有所不同，对多模接收机的定位信息进行有效压缩必须先将其格式统一到一种标准的数据格式。另外，无论是GSM网络还是北斗通信链路，其或按用户发送信息条数收取费用，或对通信频度和报文长度都一定限制。这使得用户需要通过一次报文通信传输通信间隔内多个的定位信息，从而产生了对定位信息进行压缩的需求。本发明涉及的用于定位信息传输的数据压缩方法是一种提高短报文利用率的有效技术手段。该方法利用目标运动状态较少突变的特点，前两时刻的定位信息对下一时刻的定位信息进行预测，经过误差计算、运动状态判断等步骤，对定位信息进行无损压缩，并且使压缩效率尽可能的大。
发明内容
本发明提出一种适用于多模接收机定位信息传输的数据压缩方法。其对报文通信间隔内的大量不同格式的定位信息进行等间隔选取、格式转换、位置预测、预测误差计算、运动状态判断，最后生成包含多条定位信息的报文数据。首先，对报文发送时间间隔内所有定位数据进行等间隔选取，这样压缩后的时间信息只需保留一个初始时间，而且用户的位置变化也会更加清晰。之后，将多模接收机接收的所有定位信息数据格式转换为统一的格式。其次，根据相邻位置信息相关性大和目标运动状态较少突变的特点，利用前两个定位信息对下一时刻的定位信息进行预测。之后，经过对预测误差值和定位数据差值的比较，判断用户处于“规则运动状态”还是“不规则运动状态”。当用户处于规则运动状态时，选择预测误差作为传输内容；处于不规则运动状态时，选择定位信息差值作为传输内容。最后，根据报文格式的要求，生成压缩后的报文数据。本发明实现了定位信息的有效压缩，使报文在有限长度内能够包含更多的定位信息数据，从而提高了报文利用率以及位置汇报实时性。本发明的优点在于:
—、极大提高了报文服务的定位信息传输能力；二、不论用户运动状态如何，此方法均可实现较大的压缩率；三、适用于各类或多模导航定位系统定位信息的压缩处理；
图1是压缩方法原理框图。图2是报文具体数据格式。
具体实施例方式下面对本发明做进一步详细描述。本发明对报文通信时间间隔内的多次定位信息依次进行等间隔选取、格式转换、位置预测与预测误差计算、运动状态判断和报文内容生成五步处理，原理框图参见图1。压缩方法的第一步是·对通信时间间隔内的定位信息进行等间隔选取，其目的在于压缩状态矢量中时间维的数据量。若一条报文中可包含n个定位信息，而ti+1-ti= A t=T/n=常数。其中，T为报文通信时间间隔。因此，采取这种方式用户只需发送第一个定位信息所对应的时间h，在接收端即可恢复所有定位信息的时间tfh+ A。压缩方法的第二步是标准定位格式的转换。对于多模接收机而言，不同导航系统的定位信息输出格式有所不同，所以只有将已经选出的定位信息转换为统一格式，才能对定位信息进行压缩处理。目标在某一时刻的状态可以用时间、经度、纬度、高度、速度、方向来表示。其中，目标的速度和方向可由两相邻时刻的位置和时间求得。所以，可记目标在某一时刻的状态矢量为>y = [t，j，w，h]'。t表不时间；j表不精度；w表不纟韦度；h表不高度。压缩方法的第三步是位置预测及预测误差的计算。预测的基本思路，是利用前两个状态矢量数据对下一时刻的状态矢量在时域上进行线性预测，并计算预测误差量，具体说明如下。假设，一条报文包含n个定位信息，则转换为标准格式的状态矢量可
表示为I，I，......1n。线性预测方法如下，■^+1已知，相邻状态矢量差值表示为
= Aw, Ah]', i G (I, 2,……，n-l)。由于上文已对等间隔选取做了相关说明，所以在后面的论述中将忽略时间维数据。对厂啲预测量表示力预测误差定义为A2=L2'-S 。压缩方法的第四步是运动状态判断，比较Si+2与A=的大小关系。若‘〉冗,用户处于“不规则运动状态”，则取作为(i+2)时刻定位信息在报文中对应的传输内容；用户处于“规则运动状态”，则取S i+2作为报文传输内容。S卩，报文内容中
(i+2)时刻的定位信息压缩数据，是(i+2)时刻、(i+1)时刻之间状态向量差值与预测
误差值Si+2中较小的一个。这种方法克服了目标运动方向和速度同时大幅改变所造成的预测误差比差值大的情况，使得用户不论处于何种运动状态均可保持较高的压缩效率。压缩方法的最后一步是报文内容生成。仍假设一条报文中包含n个定位信息，将报文划分为n个数据块，每个数据块对应一个定位信息压缩数据。报文的第一数据块必须对应包含时间维数据的标准格式的定位信息，即状态矢量为j,.W1, Ii1]';报文的第
二数据块应对应第二时刻与第一时刻状态矢量差值= ;其它数据块对应定位信息压缩数据。报文的具体数据格式，参见图2。
权利要求
1.一种用于定位信息传输的数据压缩方法，对定位信息进行压缩需要经过格式转换、定位信息预测、预测误差计算、用户运动状态判断、报文内容生成这五个主要步骤。
2.根据权利要求1所述的定位信息数据压缩方法，其特征在于:对通信间隔内的大量定位信息进行等间隔选取。为多模接收机的定位信息订制了一种标准定位信息格式。利用前两个定位信息对下一时刻的定位信息进行预测。经过对预测误差值和定位信息差值的比较，判断用户所处的运动状态。选取预测误差与定位信息差值较小的一个作为报文传输数据。根据订制的报文格式生成报文内容。
全文摘要
本发明涉及一种用于定位信息传输的数据压缩方法，本发明对定位信息进行数据压缩需要经过等间隔选取、格式转换、位置预测与预测误差计算、用户运动状态判断、报文内容生成这五个主要步骤。其优点在于其适用于各类导航定位系统定位信息的压缩处理；不论用户处于何种运动状态，均可极大提高了报文服务的定位信息传输能力。从而大幅提高位置记录的有效性和实时性。
文档编号H03M7/30GK103199868SQ20131013638
公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月18日 优先权日2013年4月18日
发明者张波, 徐硕, 王艺燃, 李署坚 申请人:北京航空航天大学