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車載設備GPS漂移等問題解決思路

來源:數(shù)字音視工程網        編輯:merry2013    2016-04-18 06:00:40     加入收藏    咨詢

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車載設備的GPS在實際應用中常常收到一些類似的客戶投訴,如明明駕駛人員沒有超速行駛,平臺卻收到了超速報警;有時地圖顯示車輛開到另一個城市,有時地圖會拉...

  車載設備的GPS在實際應用中常常收到一些類似的客戶投訴,如明明駕駛人員沒有超速行駛,平臺卻收到了超速報警;有時地圖顯示車輛開到另一個城市,有時地圖會拉出多條直線,中間的定位點全部都丟失了,等等這些給客戶的業(yè)務管理工作造成了實際的困擾。

  GPS數(shù)據(jù)流轉

  上述的問題是由什么原因產生的?如何分析解決?這都是車載監(jiān)控定位設備廠商需要解決的首要問題,也是最基礎最困難的問題,如圖1,從衛(wèi)星接收到GPS數(shù)據(jù)信息后,需要經過8個步驟才會最終顯示在平臺地圖上,并形成各種業(yè)務應用的基礎數(shù)據(jù),要確保數(shù)據(jù)有效性,需要從這個數(shù)據(jù)流轉的流程的每一步進行研究。

  GPS定位數(shù)據(jù)問題解決方向判定   流程環(huán)節(jié)眾多,當GPS數(shù)據(jù)在平臺地圖展示出現(xiàn)問題時,到底哪里出現(xiàn)了問題?哪個環(huán)節(jié)是更為重要的,需要優(yōu)先解決?哪個環(huán)節(jié)影響面更大?可以參考下表進行評分分析。

  上表中最左列為用戶反饋的問題,其中如衛(wèi)星顆數(shù)、隧道無定位、時間錯誤等問題,不算嚴重,衛(wèi)星顆數(shù)數(shù)據(jù)一般用戶并不直接去關心,隧道不定位一般也都能理解,GPS時間異常處理也比較簡單,可以通過系統(tǒng)時間、網絡校時等方法去糾正,可以將這些問題點嚴重度評分設置低一些,但漂移、無效定位等問題會直接影響客戶業(yè)務開展,重要級別明顯要高。

  在表1頂部首行,則根據(jù)GPS定位數(shù)據(jù)流轉流程列出了相關環(huán)節(jié)關鍵點,這些環(huán)節(jié)影響面和解決的優(yōu)先級確定,可以對上表各相關性進行打分,即可確定,比盲目的去解決將會提高效率很多。也許我們花了時間和大量人力去糾結解決其中一個問題,解決完了才發(fā)現(xiàn),客戶反饋的問題仍存在,而解決的問題雖然有改善,卻只解決了很小比重的一個局部問題點。

  通過表1確定關鍵點后,還可以進一步展開細節(jié),如軟件包括了單片機與算法,算法又包括了靜態(tài)、靜態(tài)轉動態(tài)、動態(tài)、動態(tài)轉靜態(tài),也包括了位置漂移、速度漂移、方位角變化,漂移也包括了漸變漂移、突變漂移等,這些算法中是每遇到問題就全部梳理一遍代碼,還是重點梳理其中一塊功能?可以繼續(xù)用表1評分方式進行,以準確定位問題點,提高解決問題覆蓋面的效率。

  GPS數(shù)據(jù)流各環(huán)節(jié)問題分析

  天線

  天線本身有質量好壞,需要選擇較好的天線之外,安裝是很重要的因素,這是采集GPS數(shù)據(jù)的源頭,很多GPS定位不穩(wěn)定或無效的原因最初就是因天線安裝位置不合理造成的。

  天線頭一般為扁方形,應該扁平放置,這樣向上好增加接收衛(wèi)星信號面積。不能垂直貼在車輛的A柱上;

  天線當比較長的時候,不能隨意挽成圈,這樣會形成類似電感效應,影響天線靈敏度。應該是捏扁后綁緊,形成來回折回的線性形狀;

  天線不能靠電子設備太近,因為電子設備一般均有一定的輻射干擾,應該盡量遠離。攝像頭也是電子設備之一,有時忽略了,將天線安裝在攝像頭的正下方,也是不合適的。

  GPS模塊

  模塊穩(wěn)定性至關重要,在高低溫、濕度等各種環(huán)境下應能穩(wěn)定工作,選型很重要。常規(guī)的環(huán)境試驗、電性能試驗及軟件通訊試驗可以確保模塊可以使用,但無法確保模塊在各區(qū)域各環(huán)境各時段下長期工作的穩(wěn)定性,需要對長時間內的GPS數(shù)據(jù)進行綜合分析來判斷模塊的優(yōu)劣,為模塊選型決策做依據(jù)。通過綜合分析還可以判斷區(qū)域、時段等條件下GPS信號質量并做分級,以便在運營業(yè)務時加以科學的區(qū)分管理,排除難以解決的客觀因素。

  確定某區(qū)域、某時段、某線路范圍內,對模塊對比或對GPS信號質量判斷分析可以通過數(shù)據(jù)分析出:

  通過算法過濾或糾正的和未通過算法的原始GPS數(shù)據(jù)的柱形圖與比率;

  衛(wèi)星數(shù)據(jù)信噪比變化曲線;

  衛(wèi)星顆數(shù)穩(wěn)定曲線;

  定位無效有效轉換的曲線與比率。

  例如,某一區(qū)域2種模塊的GPS數(shù)據(jù)對比,其中一個模塊的數(shù)據(jù)有較多的點經過了算法糾正、或信噪比變化曲線不穩(wěn)定、或經常處于有效無效定位轉換時,說明該模塊性能較另一模塊性能較差,在大數(shù)據(jù)基礎下,可以形成比較準確的模塊質量判斷,這種現(xiàn)場數(shù)據(jù)是在試驗室里加裝GPS信號放大器或發(fā)生器模擬不出來的。

  軟件算法

  網上有很多關于GPS的文章,如4個衛(wèi)星定位及相關原理公式等,這些其實在車載GPS應用中不是太適用,因為這些算法屬模塊內的算法,由模塊廠商處理。   GPS模塊輸出數(shù)據(jù)通過串口傳給主機軟件,一般先經過單片機再到主機軟件,這兩塊軟件的算法是否設計合理,通常對最終平臺展示與相關報警信息的確定是非常關

  鍵重要的。單片機處理一般比較簡單,不能漏掉數(shù)據(jù)即可,起到中轉站作用。

  軟件算法則是對模塊輸出的數(shù)據(jù)進行一定智能化的過濾與糾正處理。過濾是對漂移比較簡單的處理方法,一般設定好相關的距離突變、速度突變、方向突變及最大最小閥值,超出閥值的點作為無效點直接過濾掉,從而解決GPS定位中不可避免的位置、速度漂移問題。

  過濾算法雖然可以排除無效點,但同時也造成了有效點的丟失,有時因模塊本身數(shù)據(jù)輸出質量問題,或區(qū)域偶發(fā)性定位無效等也可能造成定位數(shù)據(jù)的丟失。連續(xù)丟失點在平臺地圖中造成的后果就是拉直線。在使用導航時,我們會發(fā)現(xiàn)車輛始終處于線路上,這是因為地圖有線路數(shù)據(jù),當進入隧道、漂移、丟點情況時,可以通過算法將車輛拉回到道路中。但在車載監(jiān)控行業(yè)應用時,對地圖的應用只是展示,并沒有地圖本身的線路數(shù)據(jù)。在深一步的GPS算法研究中,結合車輛在線路的不斷重復行走選戰(zhàn),可以對已經走過的線路各點漂移過濾基礎上,確認出各有效點,通過累積比較,最終智能形成線路數(shù)據(jù)。這樣當漂移、丟點發(fā)生時,可以以此線路為依據(jù),推斷評估出當前可能的位置定位點,以補充純粹的過濾算法的不足。

  網絡傳輸

  車載設備端GPS數(shù)據(jù)經各種算法與模塊質量、天線質量判斷并選型后,會形成有效的定位數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)還需要通過網絡向平臺傳輸。由于網絡穩(wěn)定的不確定性,可能會導致定位數(shù)據(jù)不及有效傳輸?shù)狡脚_,如果發(fā)生一些定位數(shù)據(jù)的丟失,也會造成地圖中的“拉直線”。因此需要設計較好的緩存與數(shù)據(jù)補傳機制,當網絡中斷時,將定位數(shù)據(jù)緩存在設備端,即使設備端在重啟和關機時都不能隨意丟棄這些待補傳的數(shù)據(jù)。

  平臺處理

  GPS定位數(shù)據(jù)傳到平臺,經過解析進行存儲與展示。到這里一般認為GPS數(shù)據(jù)均是有效數(shù)據(jù),但由于設備端存儲的歷史數(shù)據(jù)是有限的,因此如何利用好海量的平臺GPS數(shù)據(jù)也是一個研究課題。僅僅是存儲是簡單易實現(xiàn)的,但如果結合歷史記錄進一步對線路進行識別認定,并形成線路庫通過智能自動查詢,能更準確的對設備端的各定位數(shù)據(jù)點進行強制糾正,這樣對于同一條線路,展示在地圖上時,多次往返均會嚴絲合縫的重合,給客戶帶來最好的體驗。

  平臺大數(shù)據(jù)處理

  在平時的業(yè)務運營過程中,平臺獲取了大量的GPS數(shù)據(jù),除業(yè)務事件需要定位查詢外,大部分數(shù)據(jù)是“死”的,永遠存在數(shù)據(jù)庫,沒有發(fā)揮任何作用。在“云平臺”理念下,完全可以充分利用這些數(shù)據(jù)來提高GPS數(shù)據(jù)獲取質量,如用于模塊選型、區(qū)域時段線路的GPS信號質量分級管理、生成智能線路庫等,這些在前面的章節(jié)都有描述,而其具體實現(xiàn),則是通過對平臺GPS數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)分析得到。

  如前面所述的幾種曲線與比率:

  衛(wèi)星數(shù)據(jù)信噪比變化曲線;

  衛(wèi)星顆數(shù)穩(wěn)定曲線;

  定位無效有效轉換的曲線與比率。

  通過一定限制條件(如模塊對比、區(qū)域時段線路)等,可以對不同的模塊,不同的區(qū)域時段線路進行GPS數(shù)據(jù)質量進行綜合評估,驗證出模塊綜合質量與區(qū)域時段線路的GPS信號數(shù)據(jù)特殊性,前者對模塊的評估,有助于廠商的模塊選型,后者對信號質量的評估,能使用戶清晰了解客觀環(huán)境的影響,從而做好相應對策。尤其是后者,如果通過大數(shù)據(jù)確定是客觀環(huán)境影響,在不清楚的時候,很可能向廠商進行投訴反饋,最終卻長時間無法得到解決。

  智能線路的生成能使普通地圖能像專業(yè)導航地圖那樣,“測繪”出經常走過的線路,有了這些數(shù)據(jù),對漂移、隧道慣性定位等是非常有幫助的。

  附GPS模塊原始數(shù)據(jù)的應用:GPS干擾器的發(fā)現(xiàn)

  一般平臺獲取的數(shù)據(jù)是算法后的數(shù)據(jù),GPS模塊如果數(shù)據(jù)無效就會被過濾掉或糾正,但有時原始的GPS模塊數(shù)據(jù)即使無效也是有一定意義的。比如現(xiàn)在淘寶上很容易買到幾十元的GPS干擾器,在測試中發(fā)現(xiàn),這種干擾器使用后,GPS模塊會出現(xiàn)長時間的定位無效,但衛(wèi)星顆數(shù)卻可能保持一定數(shù)量的狀態(tài),這種情況下則需要對GPS模塊原始數(shù)據(jù)進行分析后才能推理出來,當然最終仍需要上車驗證。

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