一种北斗农机作业轨迹快速过滤分组方法技术

本发明专利技术涉及一种北斗农机作业轨迹快速过滤分组方法，方法包括以下步骤：批量加载农机轨迹作业上报点位数据，获取农机作业的轨迹点；基于轨迹点的瞬时速度，按阈值进行分类，得到零速轨迹点、低速轨迹点、常速轨迹点和高速轨迹点；对常速轨迹点进行道路行驶分组轨迹，得到剔除主干道路行驶的分组轨迹；对分组轨迹进行停车噪声轨迹过滤，得到停车过滤后的轨迹；对停车过滤后的轨迹进行头尾部非作业轨迹过滤，得到最终输出轨迹；将输出轨迹应用于作业轨迹核查及面积计算。本发明专利技术有益效果是：仅利用轨迹点瞬时速度、基本的数量统计和矩形空间范围判断，以及非常少量的线段相交计算，可以快速实现复杂轨迹的快速过滤分组。以快速实现复杂轨迹的快速过滤分组。以快速实现复杂轨迹的快速过滤分组。

【技术实现步骤摘要】
一种北斗农机作业轨迹快速过滤分组方法


[0001]本专利技术涉及领域，尤其涉及一种北斗农机作业轨迹快速过滤分组方法。

技术介绍

[0002]高精度农机作业监测终端，为了运行稳定，都配备了内置电池供电，一般包含两种定位模式，分别是外置供电时采用高精度差分北斗定位和内置电池供电时普通北斗定位。农机作业过程中，机手基本上很难按作业规范要求，仅在地块作业期间开启北斗监测终端，所以，在传输回的平台的农机轨迹中，包含农机停机时的大量噪声轨迹，以及在作业地块之间转移时的道路行使轨迹等情况，这些多余的轨迹对于农机作业区域判断和作业面积的计算会带来很多的计算干扰。
[0003]而根据规划，在未来3
‑
5年内，将北斗农机平台农机管理数量推广到100万台，届时按农忙作业季的高峰计算要求，平台需要至少每天能处理约10万台上的作业轨迹，因此对农机轨迹的快速过滤处理，是北斗农机管理自动化的一项重要处理技术。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，针对现有农机作业轨迹面积计算的缺陷，如计算速度慢、非作业轨迹剔除效果差的问题，本专利技术供一种北斗农机作业轨迹快速过滤分组方法，具体包括以下步骤：
[0005]S1：批量加载农机轨迹作业上报点位数据，获取农机作业的轨迹点；
[0006]S2：基于轨迹点的瞬时速度，按预设低速和高速阈值进行轨迹点粗分类，得到零速轨迹点、低速轨迹点、常速轨迹点和高速轨迹点，采用数组存储，保持轨迹点时间顺序；
[0007]S3：对常速轨迹点进行道路行驶分组轨迹，得到剔除主干道路行驶的分组轨迹；
[0008]S4：对分组轨迹进行停车噪声轨迹过滤，得到停车过滤后的轨迹；
[0009]S5：对停车过滤后的轨迹进行头尾部非作业轨迹过滤，得到最终输出轨迹；
[0010]S6：将输出轨迹应用于作业轨迹核查及面积计算。
[0011]本专利技术提供的有益效果是：实现在不使用辅助数据的前提下，仅仅利用作业轨迹点上报的时间、经纬度和瞬时速度信息，以较小的计算量，对农机轨迹中的停车噪声轨迹、道路行使轨迹等进行剔除，并对最终作业轨迹进行分组，将分组后的轨迹提供给作业轨迹核查及面积计算等使用。
附图说明
[0012]图1是本专利技术方法流程示意图；
[0013]图2是正常加载20万农机轨迹点的轨迹连线实例图。
[0014]图3是农机轨迹点的轨迹连线局部放大的效果图。
[0015]图4是农机轨迹点经过速度分类提取的常速点分布图
[0016]图5是农机轨迹经过道路过滤分组后的效果图
[0017]图6是农机轨迹经过停车噪声轨迹过滤后的效果图
[0018]图7是农机轨迹经过轨迹头尾非作业轨迹过滤后的效果图。
具体实施方式
[0019]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地描述。
[0020]请参考图1，图1是本专利技术方法的流程图；本专利技术提供的一种北斗农机作业轨迹快速过滤分组方法，具体包括以下步骤：
[0021]S1：批量加载农机轨迹作业上报点位数据，获取农机作业的轨迹点；清参考图2
‑
图3，图2是正常加载20万农机轨迹点的轨迹连线实例图，图3是农机轨迹点的轨迹连线局部放大的效果图。
[0022]S2：基于轨迹点的瞬时速度，按预设低速和高速阈值进行轨迹点粗分类，得到零速轨迹点、低速轨迹点、常速轨迹点和高速轨迹点，采用数组存储，保持轨迹点时间顺序；
[0023]请参考图4，图4是农机轨迹点经过速度分类提取的常速点分布图；
[0024]具体的，步骤S2的分类过程如下：
[0025]S21：根据对大量轨迹点的统计，设置低速域值V
min
和高速阈值V
max
，其中低速V
min
建议取值范围[0.2,0.5]，默认值为0.2，高速V
max
建议取值范围[8.5,12],默认值为9.5，速度单位为km/h,依次对轨迹点进行瞬时速度比较，划定轨迹点分类。
[0026]S22：对于轨迹点瞬时速度V＝0的，归类到零速点组G
zero
，并保持各点的时间顺序。
[0027]S23：对于轨迹点瞬时速度为V≤V
min
的，归类到低速点组G
low
，并保持各点的时间顺序。为减少计算量，低速点组不参与后续的计算，直接过滤掉。
[0028]S24：对于轨迹点瞬时速度V≥V
min
且V≤V
max
的，归类到常速点组G
normal
，并保持各点的时间顺序。
[0029]S25：对于轨迹点瞬时速度为V>V
max
的，归类到高速点组G
high
，并保持各点的时间顺序。为减少计算量，高速点组不参与后续的计算，直接过滤掉。
[0030]因此，在后续计算过程中，只有常速轨迹点参与计算。
[0031]S3：对常速轨迹点进行道路行驶分组轨迹，得到剔除主干道路的分组轨迹；请参考图5，图5是农机轨迹经过道路过滤分组后的效果图；
[0032]需要说明的是，步骤S3中，所述道路行驶分组轨迹，包括三种分组方式，分别为：基于相邻点距离分组、基于时间间隔阈值分组和基于轨迹点周边点数量阈值分组。下面依次进行介绍。
[0033]对常速轨迹点G
normal
进行道路行使轨迹剔除，实现分组轨迹；
[0034]在具体实施时，可对分组轨迹中的轨迹点进行最小阈值设置，当然也可部设置，这里根据实际需求而定，本申请中，根据统计情况，在分组过程中，每个分组最少轨迹点数为PtNum
min
，默认值为30，对于轨迹点数量PtNum
n
<PtNum
min
，直接删除该组轨迹点。
[0035]首先介绍基于相邻点距离分组：将常速轨迹点G
normal
进行相邻点空间距离阈值分割再分组。
[0036]S311：计算轨迹点P
n
经纬度坐标(Lon
n
，Lat
n
)，在CGCS2000高斯投影坐标，取常速轨迹第一个点的经度Lon1作为计算的中央经线，依次计算各轨迹点P
n
的高斯平面投影坐标(X
n
，Y
n
)。
[0037]S312：根据统计情况，设置同组内相邻点最大空间距离为D
max
，其中D
max
取值范围在上报频率为5秒时建议[70，200]，默认值为80，单位为米。
[0038]S313：通过轨迹点P
n
投影坐标(X
n
，Y
n
)计算轨迹相邻点N空间距离D
n
。
[0039]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种北斗农机作业轨迹快速过滤分组方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：批量加载农机轨迹作业上报点位数据，获取农机作业的轨迹点；S2：基于轨迹点的瞬时速度，按预设低速和高速阈值进行轨迹点粗分类，得到零速轨迹点、低速轨迹点、常速轨迹点和高速轨迹点，采用数组存储，并保持轨迹点时间顺序；S3：对常速轨迹点进行道路行驶分组轨迹，得到剔除主干道路行驶的分组轨迹；S4：对分组轨迹进行停车噪声轨迹过滤，得到停车过滤后的轨迹；S5：对停车过滤后的轨迹进行头尾部非作业轨迹过滤，得到最终输出轨迹；S6：将输出轨迹应用于作业轨迹核查及面积计算。2.如权利要求1所述的一种北斗农机作业轨迹快速过滤分组方法，其特征在于：步骤S3中，所述道路行驶分组轨迹，依次采用三种分组方式，分别为：基于相邻点距离分组、基于时间间隔阈值分组和基于轨迹点周边点数量阈值分组。3.如权利要求1所述的一种北斗农机作业轨迹快速过滤分组方法，其特征在于：步骤S4中，所述停车噪声轨迹过滤，采用轨迹平均方向变化值和轨迹内零速点数量两个指标形成组合判断，对停车噪声轨迹进行过滤。4.如权利要求1所述的一种北斗农机作业轨迹快速过滤分组方法，其特征在于：步骤S5中，所述头尾部非作业轨迹过滤，采用停车过滤后的轨迹点周边点数量的法线段与自轨迹线交点数量作为阈值判断，对头尾部非作业轨迹进行过滤。5.如权利要求2所述的一种北斗农机作业轨迹快速过滤分组方法，其特征在于：所述基于相邻点距离分组具体如下:S311：计算常速轨迹点P
n
的经纬度坐标(lon
n
,lat
n
)，取第一个点的经度lon1作为计算的中央经线，依次计算各轨迹点P
n
的高斯平面投影坐标(X
n
,Y
n
)；S312：设置同组内相邻点的最大空间距离为D
max
，通过轨迹点P
n
的投影坐标计算轨迹下相邻点N的空间距离D
n
；S313：若D
n
<D
max
，则将轨迹点P
n
与前一轨迹点P
n
‑1归为一组，否则，以轨迹点P
n
为首，新建一组，直至所有的轨迹点遍历完毕，得到最终分组轨迹。6.如权利要求5所述的一种北斗农机作业轨迹快速过滤分组方法，其特征在于：所述基于时间间隔阈值分组，具体如下：S321：设置同组内相邻点的最大时间间隔为ΔT
max
，计算轨迹相邻点Pn
‑
1与Pn之间的时间间隔ΔT
n
；S312：若ΔT
n
<ΔT
max
，则将轨迹点P
n
与前一轨迹点P
n
‑1归为一组，否则，以轨迹点P
n
为首，新建一组，直至所有的轨迹点遍历完毕，得到最终分组轨迹。7.如权利要求5所述的一种北斗农机作业轨迹快速过滤分组方法，其特征在于：所述基于轨迹点周边点数量阈值分组，具体如下：S331：设置以轨迹点P
n
(X
n
，Y
n
)为中心，获取缓冲半径为D
buffer
的圆O
n
，并求得该圆的外包矩形R
n
，统计该分组轨迹内，包含在矩形R
n
内的轨迹点数量S332：设置周边点数量分割阈值为若则将轨迹点P
n
与前一轨迹点P
n
‑1归为一组，否则，以轨迹点P
n
为首，新建一组，直至所有的轨迹点遍历完毕，得到最终分组轨迹。
8.如权利要求3所述的一种北斗农机作业轨迹快速过滤分组方法，其特征在于：所述轨迹平均方向变化值计算过程如下：S411：将分组轨迹G
i
内轨迹点P
n
(X
n
，Y
n
)和轨迹点P
n+1
(X
n+1
，Y
n+1

【专利技术属性】
技术研发人员：曹威，郭明强，朱建军，张敏，李兵，钟静，匡明星，
申请(专利权)人：湖北地信科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：