轨迹压缩方法、装置、存储介质及电子设备与流程

本公开涉及地理信息系统应用领域，具体地，涉及一种轨迹压缩方法、装置、存储介质及电子设备。

背景技术：

目前在线轨迹压缩的方法通常有蓄水池法及其衍生出的滑动窗口法(Sliding Window)和开窗口法(Open Window)、按照速度和方向构建安全区域的偏移量方法(Threshold-Guided Sampling)、SQUISH在线压缩算法及其升级版SQUISH-E方法等等，这些方法往往都是针对数据压缩能力在做不同的改进，但并没有将实际的应用效果作为重点考虑，因此，这些方法往往会出现不少问题，例如当一条轨迹的当前点所包含的信息量较小(非关键轨迹点)，按照上述多种方法即舍弃这个当前点，不对其进行绘制，这样就否定了数据在时间和空间两个维度上对应关系；其次，上述的多种方法对于圆形轨迹(如广场转盘、立交桥匝道等)的压缩策略也不够好，圆形的轨迹往往会被压缩成由少数几个点连接而成的多边形，可视化效果差；另外，在上述的多种方法中，每次有新数据点到来，需要进行数据的压缩时，都要对所有保留下来的关键轨迹点进行重新计算，耗时过长，在轨迹较长时无法保证压缩算法的实时性。

技术实现要素：

本公开的目的是提供一种轨迹压缩方法、装置、存储介质及电子设备，该方法能够在考虑到实际应用效果的情况下对轨迹数据进行压缩，既能保证压缩效率，也能保证轨迹数据压缩后的可视化效果。

为了实现上述目的，根据本公开的第一方面，提供一种轨迹压缩方法，所述方法包括：

获取车辆在第一采样时刻的方位角；

当判定所述车辆在所述第一采样时刻的方位角处于所述车辆在第二采样时刻对应的第一安全角度范围和在第三采样时刻对应的第二安全角度范围的交集内时，忽略所述车辆在所述第一采样时刻的位置点，其中，所述第二采样时刻为所述第一采样时刻的前一采样时刻，所述第三采样时刻为所述第二采样时刻的前一采样时刻；

将所述第一采样时刻的下一采样时刻确定为新的第一采样时刻，并重新执行所述获取车辆在第一采样时刻的方位角的步骤，直到采样结束为止。

可选地，所述方法还包括：

当判定所述车辆在所述第一采样时刻的方位角处于所述交集外、或者所述交集为空集时，将所述车辆在所述第一采样时刻的位置点确定为轨迹结束点，并将该位置点与上一轨迹结束点连接以形成一轨迹段；

之后，执行所述将所述第一采样时刻的下一采样时刻确定为新的第一采样时刻，并重新执行所述获取车辆在第一采样时刻的方位角的步骤。

可选地，所述车辆在任一采样时刻对应的安全角度范围是通过以下方式确定的：

根据所述车辆在该采样时刻时的车速，确定所述车辆在所述车速下的最小转弯半径；

根据所述车辆所行驶的道路宽度以及所述最小转弯半径，确定所述车辆在该采样时刻对应的安全区域的角度；

根据所述车辆在该采样时刻的方位角以及所述安全区域的角度，确定所述车辆在该采样时刻对应的安全角度范围。

可选地，所述根据所述车辆在该采样时刻时的车速，确定所述车辆在所述车速下的最小转弯半径，包括：

根据所述车辆在该采样时刻时的车速、通过以下公式确定所述车辆在所述车速下的最小转弯半径：

其中，V表示所述车速，P表示在所述车速V下的最小转弯半径，μ表示所述车辆的轮胎与路面的摩擦系数，g表示重力加速度；

所述根据所述车辆所行驶的道路宽度以及所述最小转弯半径，确定所述车辆在该采样时刻对应的安全区域的角度，包括：

根据所述车辆所行驶的道路宽度以及所述最小转弯半径、通过以下公式确定所述车辆在该采样时刻对应的安全区域的角度：

其中，W表示所述道路宽度，θ表示所述安全区域的角度；

所述根据所述车辆在该采样时刻的方位角以及所述安全区域的角度，确定所述车辆在该采样时刻对应的安全角度范围，包括：

根据所述车辆在该采样时刻的方位角D以及所述安全区域的角度θ，确定所述车辆在该采样时刻对应的安全角度范围为

根据本公开的第二方面，提供一种轨迹压缩装置，所述装置包括：

获取模块，用于获取车辆在第一采样时刻的方位角；

处理模块，用于当判定所述车辆在所述第一采样时刻的方位角处于所述车辆在第二采样时刻对应的第一安全角度范围和在第三采样时刻对应的第二安全角度范围的交集内时，忽略所述车辆在所述第一采样时刻的位置点，其中，所述第二采样时刻为所述第一采样时刻的前一采样时刻，所述第三采样时刻为所述第二采样时刻的前一采样时刻；

所述处理模块还用于将所述第一采样时刻的下一采样时刻确定为新的第一采样时刻，并触发所述获取模块重新获取车辆在第一采样时刻的方位角，直到采样结束为止。

可选地，所述处理模块还用于当判定所述车辆在所述第一采样时刻的方位角处于所述交集外、或者所述交集为空集时，将所述车辆在所述第一采样时刻的位置点确定为轨迹结束点，并将该位置点与上一轨迹结束点连接以形成一轨迹段；之后，将所述第一采样时刻的下一采样时刻确定为新的第一采样时刻，并触发所述获取模块重新获取车辆在第一采样时刻的方位角。

可选地，所述车辆在任一采样时刻对应的安全角度范围是通过安全角度范围确定模块确定的，所述安全角度范围确定模块包括：

最小转弯半径确定子模块，用于根据所述车辆在该采样时刻时的车速，确定所述车辆在所述车速下的最小转弯半径；

安全区域角度确定子模块，用于根据所述车辆所行驶的道路宽度以及所述最小转弯半径，确定所述车辆在该采样时刻对应的安全区域的角度；

安全角度范围确定子模块，用于根据所述车辆在该采样时刻的方位角以及所述安全区域的角度，确定所述车辆在该采样时刻对应的安全角度范围。

可选地，所述最小转弯半径确定子模块用于根据所述车辆在该采样时刻时的车速、通过以下公式确定所述车辆在所述车速下的最小转弯半径：

其中，V表示所述车速，P表示在所述车速V下的最小转弯半径，μ表示所述车辆的轮胎与路面的摩擦系数，g表示重力加速度；

所述安全区域角度确定子模块用于根据所述车辆所行驶的道路宽度以及所述最小转弯半径、通过以下公式确定所述车辆在该采样时刻对应的安全区域的角度：

其中，W表示所述道路宽度，θ表示所述安全区域的角度；

所述安全角度范围确定子模块用于根据所述车辆在该采样时刻的方位角D以及所述安全区域的角度θ，确定所述车辆在该采样时刻对应的安全角度范围为

根据本公开的第三方面，还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现根据本公开的第一方面所述方法的步骤。

根据本公开的第四方面，还提供一种电子设备，包括：

根据本公开的第三方面所述的计算机可读存储介质；以及

一个或者多个处理器，用于执行所述计算机可读存储介质中的程序。

通过上述技术方案，所提供的轨迹压缩方法能够在考虑到实际应用效果的情况下对轨迹数据进行压缩，消除轨迹数据中的冗余数据，减轻了轨迹数据的存储空间消耗以及存储时间消耗，既能保证压缩效率，也能保证轨迹数据压缩后的可视化效果。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是根据一示例性实施例示出的一种轨迹压缩方法的流程图。

图2是根据又一示例性实施例示出的一种轨迹压缩方法的流程图。

图3是根据又一示例性实施例示出的一种轨迹压缩方法中确定安全角度范围的方式的流程图。

图4是根据一示例性实施例示出的一种轨迹压缩过程。

图5是根据一示例性实施例示出的一种轨迹压缩装置的示意框图。

图6是根据又一示例性实施例示出的一种轨迹压缩装置的示意框图。

图7是根据一示例性实施例示出的一种电子设备的框图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

图1是根据一示例性实施例示出的一种轨迹压缩方法的流程图，如图1所示，所述方法包括步骤101至步骤103。

在步骤101中，获取车辆在第一采样时刻的方位角。

本发明的方法既可以应用于实时轨迹压缩，也可以应用于非实时的轨迹压缩，例如，基于某时间段内的历史采样数据中的轨迹进行压缩。对于前者而言，第一采样时刻可以为当前的采样时刻，对于后者而言，第一采样时刻可以为历史采样数据中某一个时间段内的某一采样时刻。车辆的方位角即在选取的第一采样时刻里，车辆的前进方向所在角度。

在步骤102中，当判定所述车辆在所述第一采样时刻的方位角处于所述车辆在第二采样时刻对应的第一安全角度范围和在第三采样时刻对应的第二安全角度范围的交集内时，忽略所述车辆在所述第一采样时刻的位置点。

车辆在第二采样时刻对应的第一安全角度范围和在第三采样时刻对应的第二安全角度范围的交集可以是例如：第一安全角度范围为[30°，50°]，第二安全角度范围为[45°，70°]，那么该交集即为[45°，50°]。当在步骤101中获取的车辆在第一采样时刻的方位角处于[45°，50°]这个角度范围内时，说明该位置点并不是轨迹中的关键位置点，关键位置点即指保留更多轨迹信息的点，根据轨迹中的所有关键位置点就能够还原出其所在轨迹的特征，因此，就忽略该不是关键位置点的位置点，即不将该位置点保留在压缩后的轨迹中。例如图4中所示，图4中的第一采样时刻的位置点P4处于第二采样时刻的位置点P3的第一安全角度范围与第三采样时刻的位置点P2的第二安全角度范围的交集内时，忽略该位置点P4。

其中，所述第二采样时刻为所述第一采样时刻的前一采样时刻，所述第三采样时刻为所述第二采样时刻的前一采样时刻。即车辆经过所述第一采样时刻、第二采样时刻和第三采样时刻的时间顺序为，先经过第三采样时刻、再经过第二采样时刻，最后经过第一采样时刻，如图4中所示，该第三采样时刻、第二采样时刻、第一采样时刻可以分别为P2、P3、P4所对应的采样时刻。

每个采样时刻之间的间隔时间可以为预置的，也可以根据具体使用情况进行调整，以得到最佳的压缩效果。所述安全角度范围可以为根据车辆当前的方位角以及车辆安全转弯半径计算得到的，表示在能保证车辆安全的情况下的车辆方位角能够调整的角度范围。车辆在任意不同的采样时刻所对应的安全角度范围所表示的含义相同，但计算方法不仅限于一种，每一个采样时刻所对应的安全角度范围都可以根据多种计算方法来得到。

在步骤103中，判断采样是否结束。若否，则转入步骤104，在步骤104中，将所述第一采样时刻的下一采样时刻确定为新的第一采样时刻，并重新执行所述获取车辆在第一采样时刻的方位角的步骤，即，返回步骤101，直到采样结束为止。采样结束可以是人为控制停止轨迹压缩，也可以是自动识别，例如，对于实时轨迹压缩来说，采样结束即不再有新的采样数据到来了，不会再产生下一个采样时刻了；对于非实时轨迹压缩来说，采样结束即采样数据中不再有未被压缩的轨迹数据了等。当在步骤102中判定第一采样时刻的位置点需要被忽略时，便将第一采样时刻的下一时刻作为新的第一采样时刻，再次对新的第一采样时刻、第二采样时刻和第三采样时刻进行步骤101和步骤102的处理。

通过上述技术方案，在对轨迹压缩的过程中，对于选定的采样时刻进行是否需要忽略的判定，这样，就能在压缩过程中消除轨迹数据中的冗余数据，减轻了轨迹数据的存储空间消耗以及存储时间消耗，只保留必要的数据，从而能够保证压缩效率，且又保证了压缩后的轨迹数据的可视化效果，能够在考虑到实际应用效果的情况下对轨迹数据进行压缩。

图2是根据又一示例性实施例示出的一种轨迹压缩方法的流程图。如图2所示，该方法除了包括图1中所示的步骤101至步骤104之外，还包括步骤201。

在步骤201中，当判定所述车辆在所述第一采样时刻的方位角处于所述交集外、或者所述交集为空集时，将所述车辆在所述第一采样时刻的位置点确定为轨迹结束点，并将该位置点与上一轨迹结束点连接以形成一轨迹段。之后，执行图1中所示的步骤103和步骤104。

轨迹结束点即为某一段直线轨迹结束的位置点，也是下一段直线轨迹开始的位置点。将轨迹数据中确定出的所有轨迹结束点顺序相连，即能得到一个或多个相连的轨迹段，即压缩后的轨迹。

上述的交集即为车辆在第二采样时刻对应的第一安全角度范围和在第三采样时刻对应的第二安全角度范围的交集。当该交集为空时，即车辆在第二采样时刻对应的第一安全角度范围和在第三采样时刻对应的第二安全角度范围之间没有交集时，说明车辆在第一采样时刻的该位置点为关键位置点，需要保留在轨迹中以保留轨迹的特征，以免压缩后的轨迹太过于失真，例如将圆形的轨迹压缩成由少数几个点连接而成的多边形，因此，将该位置点确定为轨迹结束点，并将该位置点与上一轨迹结束点连接以形成一段轨迹段，这段轨迹段即为压缩后的轨迹数据，能够保留住轨迹的重要特征；当在图1所示的步骤101中获取的第一采样时刻的方位角不在该交集内时，也执行将车辆在第一采样时刻的位置点确定为轨迹结束点，并将该位置点与上一轨迹结束点连接以形成一段轨迹段的步骤，例如，如图4所示，P6就是一个轨迹结束点，即轨迹中的关键位置点，P5为采样数据中P6点的上一采样时刻的位置点，P4为采样数据中P5点的上一采样时刻的位置点，车辆在P6点上时的方向角不在P5所对应的安全角度范围和P4所对应的安全角度范围的交集中，因此将P6点确定为轨迹结束点并与上一轨迹结束点P3连接起来形成一段轨迹段。

通过上述技术方案，只有当车辆在第一采样时刻的方位角满足特定条件时，该第一采样时刻的位置点才会被保留在压缩后的轨迹中，且被确定为压缩后的轨迹中的某一轨迹段的轨迹结束点，从而不仅保证了能够在压缩过程中消除轨迹数据中的冗余数据，减轻轨迹数据的存储空间消耗以及存储时间消耗，而且能保证保留住轨迹数据中能够表征轨迹走向的重要位置点，进而保证了压缩后的轨迹能够满足实际应用效果。

图3是根据又一示例性实施例示出的一种轨迹压缩方法中确定安全角度范围的方式的流程图。如图3所示，所述车辆在任一采样时刻对应的安全角度范围是通过图3中所示的步骤301至步骤303来确定的。

在步骤301中，根据所述车辆在该采样时刻时的车速，确定所述车辆在所述车速下的最小转弯半径。

计算该最小转弯半径的方法可以为任意本领域技术人员所熟知的方法。在一种可能的实施方式中，可以通过以下公式来确定：

其中，V表示所述车速，P表示在所述车速V下的最小转弯半径，μ表示所述车辆的轮胎与路面的摩擦系数，g表示重力加速度。除P外，其他均为已知量，从而可以得到车辆在该采样时刻的最小转弯半径。车速V可以通过向控制器局域网(Controller Area Network，CAN)请求来获得，也可以通过车速传感器等设备来直接获取。摩擦系数μ可以通过预置的方式设定固定值，也可以通过相应地传感器来进行获取。

在步骤302中，根据所述车辆所行驶的道路宽度以及所述最小转弯半径，确定所述车辆在该采样时刻对应的安全区域的角度。

在一种可能的实施方式中，可以通过以下公式来确定所述车辆在该采样时刻对应的安全区域的角度：

其中，W表示所述道路宽度，θ表示所述安全区域的角度。

道路宽度W可以通过测量来得到，例如通过道路识别系统等设备来进行测量，也可以通过导航系统来获取，该导航系统可以为任意导航系统，例如北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System，BDS)、全球定位系统(Global Positioning System，GPS)等等。

安全区域即为如图4中所示的以车辆为圆心、根据步骤301中计算得到的最小转弯半径以及车辆在该采样时刻对应的安全区域的角度得到的扇形区域，每个采样时刻都对应了一个扇形的安全区域，但该安全区域的划分还需要根据车辆在该采样时刻的方位角，因此，在步骤303中，根据所述车辆在该采样时刻的方位角以及所述安全区域的角度，确定所述车辆在该采样时刻对应的安全角度范围。

其中，当所述车辆在该采样时刻的方位角为D，所述安全区域的角度为θ时，确定所述车辆在该采样时刻对应的安全角度范围为即令车辆在该采样时刻的方位作为该安全区域的角的平分线。

通过上述技术方案，能够精确地计算得到车辆在任一采样时刻所对应的安全角度范围，且对于实时轨迹压缩，在不断有新轨迹数据的情况下，无需对保留下来的轨迹点进行二次计算，对每一个保留下来的轨迹点只需计算一次在该点的安全角度范围即可。

图4是根据一示例性实施例示出的一种轨迹压缩装置100的示意框图。如图4所示，所述装置100包括：

获取模块10，用于获取车辆在第一采样时刻的方位角。

处理模块20，用于当判定所述车辆在所述第一采样时刻的方位角处于所述车辆在第二采样时刻对应的第一安全角度范围和在第三采样时刻对应的第二安全角度范围的交集内时，忽略所述车辆在所述第一采样时刻的位置点，其中，所述第二采样时刻为所述第一采样时刻的前一采样时刻，所述第三采样时刻为所述第二采样时刻的前一采样时刻。

所述处理模块20还用于将所述第一采样时刻的下一采样时刻确定为新的第一采样时刻，并触发所述获取模块10重新获取车辆在第一采样时刻的方位角，直到采样结束为止。

在一种可能的实施方式中，所述处理模块20还用于当判定所述车辆在所述第一采样时刻的方位角处于所述交集外、或者所述交集为空集时，将所述车辆在所述第一采样时刻的位置点确定为轨迹结束点，并将该位置点与上一轨迹结束点连接以形成一轨迹段；之后，将所述第一采样时刻的下一采样时刻确定为新的第一采样时刻，并触发所述获取模块10重新获取车辆在第一采样时刻的方位角。

图5是根据又一示例性实施例示出的一种轨迹压缩装置100的示意框图。如图5所示，该装置100还包括安全角度范围确定模块30，用于确定所述车辆在任一采样时刻对应的安全角度范围。其中，所述安全角度范围确定模块30包括：

最小转弯半径确定子模块301，用于根据所述车辆在该采样时刻时的车速，确定所述车辆在所述车速下的最小转弯半径；

安全区域角度确定子模块302，用于根据所述车辆所行驶的道路宽度以及所述最小转弯半径，确定所述车辆在该采样时刻对应的安全区域的角度；

安全角度范围确定子模块303，用于根据所述车辆在该采样时刻的方位角以及所述安全区域的角度，确定所述车辆在该采样时刻对应的安全角度范围。

虽然上文及图6所示，安全角度范围确定模块30包括在轨迹压缩装置100内，但本公开不局限于此，安全角度范围确定模块30也可以与轨迹压缩装置100相分离而各自独立。

在一种可能的实施方式中，所述最小转弯半径确定子模块301用于根据所述车辆在该采样时刻时的车速、通过以下公式确定所述车辆在所述车速下的最小转弯半径：

其中，V表示所述车速，P表示在所述车速V下的最小转弯半径，μ表示所述车辆的轮胎与路面的摩擦系数，g表示重力加速度；

所述安全区域角度确定子模块302用于根据所述车辆所行驶的道路宽度以及所述最小转弯半径、通过以下公式确定所述车辆在该采样时刻对应的安全区域的角度：

其中，W表示所述道路宽度，θ表示所述安全区域的角度；

所述安全角度范围确定子模块303用于根据所述车辆在该采样时刻的方位角D以及所述安全区域的角度θ，确定所述车辆在该采样时刻对应的安全角度范围为

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

图7是根据一示例性实施例示出的一种电子设备700的框图。如图7所示，该电子设备700可以包括：处理器701，存储器702，多媒体组件703，输入/输出(I/O)接口704，以及通信组件705。

其中，处理器701用于控制该电子设备700的整体操作，以完成上述的轨迹压缩中的全部或部分步骤。存储器702用于存储各种类型的数据以支持在该电子设备700的操作，这些数据例如可以包括用于在该电子设备700上操作的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据，例如联系人数据、收发的消息、图片、音频、视频等等。该存储器702可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，简称PROM)，只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。多媒体组件703可以包括屏幕和音频组件。其中屏幕例如可以是触摸屏，音频组件用于输出和/或输入音频信号。例如，音频组件可以包括一个麦克风，麦克风用于接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器702或通过通信组件705发送。音频组件还包括至少一个扬声器，用于输出音频信号。I/O接口704为处理器701和其他接口模块之间提供接口，上述其他接口模块可以是键盘，鼠标，按钮等。这些按钮可以是虚拟按钮或者实体按钮。通信组件705用于该电子设备700与其他设备之间进行有线或无线通信。无线通信，例如Wi-Fi，蓝牙，近场通信(Near Field Communication，简称NFC)，2G、3G或4G，或它们中的一种或几种的组合，因此相应的该通信组件705可以包括：Wi-Fi模块，蓝牙模块，NFC模块。

在一示例性实施例中，电子设备700可以被一个或多个应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、数字信号处理设备(Digital Signal Processing Device，简称DSPD)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，简称PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述的轨迹压缩方法。

在另一示例性实施例中，还提供了一种包括程序指令的计算机可读存储介质，例如包括程序指令的存储器702，上述程序指令可由电子设备700的处理器701执行以完成上述的轨迹压缩方法。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。