一种稀疏轨迹平滑纠错系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种稀疏轨迹平滑纠错系统及方法,包括：一种稀疏轨迹平滑纠错系统，应用于内河船只设备，由一轨迹采集装置、一数据预处理模块、一线路提取模块、一轨迹修正模块依次连接形成。一种稀疏轨迹平滑纠错方法，包括：步骤S1、获取内河船只设备的位置轨迹图；步骤S2、对位置轨迹图进行预处理操作，得到预处理轨迹图；步骤S3、从预处理轨迹图提取河道边界轮廓及河道中心线；步骤S4、根据河道边界轮廓及河道中心线，对预处理轨迹图进行纠偏平滑操作，得到轨迹线。本发明专利技术能实现对一些低精度、低采样点位置轨迹图进行纠偏、平滑的目的，平滑后的轨迹线能够和河道准确的匹配，使得船只不会出现脱离道路或者河道的情况。

【技术实现步骤摘要】
一种稀疏轨迹平滑纠错系统及方法
本专利技术涉及轨迹修正领域，尤其涉及一种稀疏轨迹平滑纠错系统及方法。
技术介绍
随着具备无线电定位功能设备的迅速增加，当前各种位置采集技术在大量行业中得到广泛应用，这就导致了位置数据的大量获取并推动了基于位置服务的产生和发展，产生了大量的位置轨迹数据，可是由于应用环境和目的的差异，这些位置数据的采样频率差别很大。传统的轨迹平滑算法没有考虑到道路和河道的实际情况，因此对一些低精度、采样点稀疏的轨迹数据不能很好的平滑，没有很好的解决弯角处的轨迹平滑，使得平滑后的轨迹不能和道路或者河道很好的匹配。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种稀疏轨迹平滑纠错系统及方法。具体技术方案如下：一种稀疏轨迹平滑纠错系统，应用于内河船只设备，其中，包括：一轨迹采集装置，与所述内河船只设备连接，用以采集所述内河船只设备的位置轨迹图；一数据预处理模块，连接所述轨迹采集装置，以接收所述位置轨迹图，对所述位置轨迹图进行预处理操作，得到预处理轨迹图；一线路提取模块，连接所述数据预处理模块，接收所述预处理轨迹图，用以从所述预处理轨迹图中提取河道边界轮廓及河道中心线；一轨迹修正模块，连接所述线路提取模块，用以应用所述河道边界轮廓及所述河道中心线对所述预处理轨迹图进行纠偏和平滑操作，得到轨迹线。优选的，所述数据预处理模块，包括：一数据过滤单元，连接所述轨迹采集装置，接收所述位置轨迹图，用以对所述位置轨迹图进行数据过滤操作，去除所述位置轨迹图中的错误的、无效的及有缺失的数据，得到所述预处理轨迹图。优选的，所述线路提取模块，包括：一轮廓提取单元，连接所述数据过滤单元，接收所述预处理轨迹图，从所述预处理轨迹图中提取所述河道边界轮廓；一中心线提取单元，连接所述数据过滤单元与所述轮廓提取单元，接收所述预处理轨迹图与所述河道边界轮廓，并根据所述预处理轨迹图与所述河道边界轮廓提取所述河道中心线。优选的，所述轨迹修正模块，包括：一轨迹纠偏单元，连接所述数据过滤单元、所述轮廓提取单元及所述中心线提取单元，接收所述预处理轨迹图、所述河道边界轮廓、所述河道中心线，根据所述河道边界轮廓、所述河道中心线对所述预处理轨迹图进行纠偏操作，得到修正轨迹图；一轨迹平滑单元，连接所述轨迹纠偏单元，接收所述修正轨迹图，对所述修正轨迹进行平滑操作，得到所述轨迹线。一种稀疏轨迹平滑纠错方法，应用于内河船只设备，其中，包括以下步骤：步骤S1、获取所述内河船只设备的位置轨迹图；步骤S2、对所述位置轨迹图进行预处理操作，得到预处理轨迹图；步骤S3、从所述预处理轨迹图提取河道边界轮廓及河道中心线；步骤S4、根据所述河道边界轮廓及所述河道中心线，对所述预处理轨迹图进行纠偏和平滑操作，得到轨迹线，并将其输出。优选的，所述步骤S2中，对所述位置轨迹图进行数据过滤操作，去除所述位置轨迹图中的错误的、无效的及有缺失的数据，得到所述预处理轨迹图。优选的，所述步骤S3中，还包括以下步骤：步骤S31、对所述预处理轨迹图构建约束DTN(DelaunayTriangulationNet，德洛内三角网)；步骤S32、计算所述约束DTN内轨迹密度变化率、边长距离；步骤S33、建立道路边界识别模型,提取所述河道边界轮廓。步骤S34、在所述河道边界轮廓内构建所述约束DTN，提取出一道路面多边形并从中得到复数个三角形，并将所述三角形划分成复数个种类；步骤S35、对所述道路面多边形构建DTN，并标记所有所述三角形的种类；步骤S36、连接所述道路面多边形的骨架线，设定一预定阈值，根据所述预定阈值去除所述骨架线上的毛刺；步骤S37、从所述三角形中根据节点提取原则提取复数个节点，并根据所述节点得到复数个道路中线；步骤S38、将复数个所述道路中线进行交叉口断点续接操作获得所述河道中心线。优选的，所述步骤S34中，所述种类包括：第一类三角形位于所述道路面多边形外部；第二类三角形只有1条桥接边；第三类三角形有两条桥接边；第四类三角形的3条边均为桥接边；所述桥接边为所述三角形中有邻接三角形的边；和/或所述步骤S37中，所述节点提取原则，包括：对所述第二类三角形，提取所述桥接边的中点和另外两边中较长一边的中点作为所述节点；对所述第三类三角形提取两个所述桥接边的中点作为所述节点；对所述第四类三角形提取该三角形的重心和3条所述桥接边的中点作为所述节点。优选的，所述步骤S37中，还包括以下步骤：步骤S371：去除所有所述第一类三角形；步骤S372：从任意一个所述第二类三角形或所述第四类三角形出发依次按三角形的临近关系逐次搜索、按所述节点提取原则依次提取复数个所述节点，终止于所述第二类三角形或所述第四类三角形；步骤S373：将所述节点通过最小二乘法进行直线拟合，得到平滑的道路中线y＝ax+b，其中其中xi与yi为第i个所述节点的横坐标与纵坐标值；步骤S374：跳转至S372，直至所有的所述第二类三角形作为出发或终止搜索过一遍以及所有的所述第四类三角形作为出发或终止搜索过三遍，所述节点提取完毕。优选的，所述步骤S4中，还包括以下步骤：步骤S41、根据所述预处理轨迹图中相邻的位置点的船只方向角的变化判断当前所述位置点是否存在异常，若存在异常，则使用中值滤波对当前所述位置点进行平滑操作；步骤S42、若所述位置点不在河道内，则根据距离映射的方法进行纠偏，将所述位置点在当前河道中心线上的投影点作为当前所述位置点；步骤S43、若相邻的所述位置点不在同一条河道内，则根据船只的行驶模式，对所述位置点进行判定，去除不应该位于该河道所述位置点，得到修正轨迹图；步骤S44、对所述修正轨迹图进行平滑操作，得到所述轨迹线。上述技术方案具有如下优点或有益效果：上述技术方案通过一种稀疏轨迹平滑纠错系统及方法，首先将由复数个稀疏的离散点组成的位置轨迹图进行预操作处理，再找出河道中心线和河道边界轮廓，然后再进行纠偏平滑操作，实现对一些低精度、低采样点位置轨迹图进行纠偏、平滑的目的，并使得纠偏和平滑操作有了可靠的支撑，平滑后的轨迹线能够和河道准确的匹配，使得船只不会出现脱离道路或者河道的情况。附图说明图1为本专利技术一种稀疏轨迹平滑纠错系统及方法实施例中，一种稀疏轨迹平滑纠错系统的功能模块图；图2本专利技术一种稀疏轨迹平滑纠错系统及方法实施例中，一种稀疏轨迹平滑纠错系统的定位装置及数据加密单元的功能模块图；图3-6为本专利技术一种稀疏轨迹平滑纠错系统及方法实施例中一种稀疏轨迹平滑纠错方法的步骤流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图1-6和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。本专利技术的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种稀疏轨迹平滑纠错系统1及方法，包括：一种稀疏轨迹平滑纠错系统1，如图1所示，应用于内河船只设备，其中，包括：一轨迹采集装置2，与内河船只设备连接，用以采集内河本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种稀疏轨迹平滑纠错系统，应用于内河船只设备，其特征在于，包括：一轨迹采集装置，与所述内河船只设备连接，用以采集所述内河船只设备的位置轨迹图；一数据预处理模块，连接所述轨迹采集装置，以接收所述位置轨迹图，对所述位置轨迹图进行预处理操作，得到预处理轨迹图；一线路提取模块，连接所述数据预处理模块，接收所述预处理轨迹图，用以从所述预处理轨迹图中提取河道边界轮廓及河道中心线；一轨迹修正模块，连接所述线路提取模块，用以应用所述河道边界轮廓及所述河道中心线对所述预处理轨迹图进行纠偏和平滑操作，得到轨迹线。

【技术特征摘要】
1.一种稀疏轨迹平滑纠错系统，应用于内河船只设备，其特征在于，包括：一轨迹采集装置，与所述内河船只设备连接，用以采集所述内河船只设备的位置轨迹图；一数据预处理模块，连接所述轨迹采集装置，以接收所述位置轨迹图，对所述位置轨迹图进行预处理操作，得到预处理轨迹图；一线路提取模块，连接所述数据预处理模块，接收所述预处理轨迹图，用以从所述预处理轨迹图中提取河道边界轮廓及河道中心线；一轨迹修正模块，连接所述线路提取模块，用以应用所述河道边界轮廓及所述河道中心线对所述预处理轨迹图进行纠偏和平滑操作，得到轨迹线。2.根据权利要求1所述的一种稀疏轨迹平滑纠错系统，其特征在于，所述数据预处理模块，包括：一数据过滤单元，连接所述轨迹采集装置，接收所述位置轨迹图，用以对所述位置轨迹图进行数据过滤操作，去除所述位置轨迹图中的错误的、无效的及有缺失的数据，得到所述预处理轨迹图。3.根据权利要求1所述的一种稀疏轨迹平滑纠错系统，其特征在于，所述线路提取模块，包括：一轮廓提取单元，连接所述数据过滤单元，接收所述预处理轨迹图，从所述预处理轨迹图中提取所述河道边界轮廓；一中心线提取单元，连接所述数据过滤单元与所述轮廓提取单元，接收所述预处理轨迹图与所述河道边界轮廓，并根据所述预处理轨迹图与所述河道边界轮廓提取所述河道中心线。4.根据权利要求1所述的一种稀疏轨迹平滑纠错系统，其特征在于，所述轨迹修正模块，包括：一轨迹纠偏单元，连接所述数据过滤单元、所述轮廓提取单元及所述中心线提取单元，接收所述预处理轨迹图、所述河道边界轮廓、所述河道中心线，根据所述河道边界轮廓、所述河道中心线对所述预处理轨迹图进行纠偏操作，得到修正轨迹图；一轨迹平滑单元，连接所述轨迹纠偏单元，接收所述修正轨迹图，对所述修正轨迹进行平滑操作，得到所述轨迹线。5.一种稀疏轨迹平滑纠错方法，应用于内河船只设备，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、获取所述内河船只设备的位置轨迹图；步骤S2、对所述位置轨迹图进行预处理操作，得到预处理轨迹图；步骤S3、从所述预处理轨迹图提取河道边界轮廓及河道中心线；步骤S4、根据所述河道边界轮廓及所述河道中心线，对所述预处理轨迹图进行纠偏和平滑操作，得到轨迹线，并将其输出。6.根据权利要求5所述的一种内河船只稀疏轨迹平滑纠错方法，其特征在于，所述步骤S2中，对所述位置轨迹图进行数据过滤操作，去除所述位置轨迹图中的错误的、无效的及有缺失的数据，得到所述预处理轨迹图。7.根据权利要求5所述的一种内河船只稀疏轨迹平滑纠错方法，其特征在于，所述步骤S3中，还包括以下步骤：步骤S31、对所述预处理轨迹图构建约束DTN；步骤S32、计算所述约束DTN内轨迹密度变化...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱廷发，刘黎明，于双，叶张林，
申请(专利权)人：上海普适导航科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31