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原文传递智能铁鞋的定位纠偏及被盗判定方法及装置

专利名称：	智能铁鞋的定位纠偏及被盗判定方法及装置
摘要：	本发明公开了一种智能铁鞋的定位纠偏及被盗判定方法，所述的定位纠偏及被盗判定方法分为系统初始化、智能铁鞋被盗判定、智能铁鞋静态定位防漂移处理、智能铁鞋静态定位纠偏四个步骤。本发明智能铁鞋被盗判定算法通过逐层提高智能铁鞋被盗识别精度，实现对智能铁鞋被盗状态快速、准确的判定，且能够有效降低智能铁鞋在执行被盗判断时的计算量，从而达到降低能耗的目的；智能铁鞋静态纠偏算法将智能铁鞋定位坐标映射到其所放置的股道上，从而降低GPS定位误差对智能铁鞋状态显示的影响。适用于铁路站场中应用智能铁鞋后对其被盗状态的判断和其定位信息的纠偏修正，大大提高了站场的安全性，减轻了站场人员的管理压力。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	南京富岛信息工程有限公司
发明人：	叶彦斐;黄家辉;柏国华;宁月平;陈天石;李明
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-01T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201910707336.4
公开号：	CN110406565A
代理机构：	南京天华专利代理有限责任公司
代理人：	刘畅;夏平
分类号：	B61L23/04(2006.01);B;B61;B61L;B61L23
申请人地址：	210061 江苏省南京市江北新区桐雨路6号
主权项：	1.一种智能铁鞋的定位纠偏及被盗判定方法，其特征是所述的定位纠偏及被盗判定方法分为系统初始化、智能铁鞋被盗判定、智能铁鞋静态定位防漂移处理、智能铁鞋静态定位纠偏四个步骤，其系统流程如下：步骤1：系统初始化系统初始化包括智能铁鞋各模块初始化和一些判定阈值的设定，前者具体包括GPS定位模块的初始化、加速度传感器的初始化、Lora通讯模块的初始化；而后者指设定一些判定阈值，包括电子围栏节点坐标、股道判定阈值path、间距判定阈值interval、被盗判定阈值stolen、铁鞋运动判定阈值vmove、方向角变化量阈值dir_ang；步骤2：依据智能铁鞋的定位信息判断智能铁鞋是否被盗通过判断智能铁鞋是否在电子围栏预设的有效范围内从而判断铁鞋是否被盗；若智能铁鞋被盗，则智能铁鞋发出被盗报警；步骤3：对智能铁鞋的定位信息进行静态定位防漂移处理检测智能铁鞋的运动状态，并在智能铁鞋静止时抑制智能铁鞋静态定位漂移；步骤4：对经过防漂移处理后的智能铁鞋静态定位点进行纠偏处理，执行完成后将修正后的数据发送给协调器并返回步骤2。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征是步骤2所述判断智能铁鞋是否被盗的具体步骤如下： 2-1)、判断智能铁鞋定位坐标是否在股道附近：判断智能铁鞋定位的经、纬度数据是否处于股道经纬度数据的阈值范围内；若是，则执行步骤2-4)；否则进行步骤2-2)； 2-2)、判断智能铁鞋是否在包含电子围栏的最大矩形范围内：若智能铁鞋在该矩形区域外，则铁鞋被盗判定阈值stolen加1，并执行步骤2-5)；否则执行步骤2-3)；其中，铁鞋被盗判定阈值初值设为stolen＝0； 2-3)、通过射线法判断智能铁鞋是否在电子围栏内：在智能铁鞋所处轨道的平面设置电子围栏,从智能铁鞋定位点引出一条射线，计算该射线与电子围栏各边的交点数，若交点数为奇数，则智能铁鞋在电子围栏内，此时执行步骤2-4)；否则判断智能铁鞋在电子围栏外，并执行步骤2-5)； 2-4)、判断铁鞋被盗判定阈值stolen是否为0：若不为0，则stolen减1； 2-5)、判断铁鞋被盗判定阈值stolen是否大于n-1：若stolen小于等于n-1，则表明智能铁鞋没有被盗，程序正常运行；若stolen大于n-1，则表明智能铁鞋至少连续n秒不在电子围栏内，此时智能铁鞋判定为被盗，发出被盗报警。 3.根据权利要求2所述的方法，其特征是步骤2-2)中包含电子围栏的最大矩形计算获得方法是：电子围栏各节点坐标分别是Ni(LONi,LATi)1≤i≤m，m为电子围栏节点总数；分别对电子围栏节点坐标的经度LONi和纬度LATi数据从小到大进行排序，得到如下关系：LONa≤……≤LONj≤……≤LONb，1≤a,j,b≤m；则式中LONa和LONb分别是包含电子围栏的最大矩形经度的下界和上界；同理，可得最大矩形纬度的上、下界，从而计算获得包含电子围栏的最大矩形。 4.根据权利要求1所述的方法，其特征是步骤3所述智能铁鞋静态定位防漂移处理的具体步骤如下： 3-1)、检测加速度传感器是否存在异常加速度：若检测到X、Y轴加速度大于等于0.05g或Z轴加速度超出1g±5％范围，则执行步骤3-3)；否则执行步骤3-2)进一步判断； 3-2)、连续采集p组有效定位数据，根据这些定位数据判断智能铁鞋是否处于静止状态：若智能铁鞋处于静止状态，则执行步骤3-4)；否则执行步骤3-3)； 3-3)、智能铁鞋处于运动状态，接收并上传智能铁鞋定位数据； 3-4)、智能铁鞋处于静止状态，仅上传经过防漂移处理后的定位数据。 5.根据权利要求4所述的方法，其特征是步骤3-2)的具体步骤是：采集p组连续的有效定位数据后，组成有效数据队列，并依次计算相邻两数据之间的距离和方向角，若连续p-1组数据的位置间距均小于运动判定阈vmove，且方向角变化量均大于方向角变化量阈值dir_ang，则判定智能铁鞋处于静止状态；有效数据队列的采集步骤如下： 3-2-1)、判断有效数据采集时间是否超过Q秒：若是，则将备份数据队列覆盖原有效数据队列，并结束；否则进行步骤3-2-2)； 3-2-2)、将采集的数据存入备份数据队列中，备份数据队列限制为仅存储最新的p组数据； 3-2-3)、判断此次接受的定位数据是否有效：若否，则执行步骤3-2-8)；是则进行步骤3-2-4)； 3-2-4)、判断是否是第一次接收数据：若是，则执行步骤3-2-6)；否则进行步骤3-2-5)； 3-2-5)、判断上一次接收的定位数据是否有效：若否，则执行步骤3-2-7)；是则进行3-2-6)； 3-2-6)、将数据存入有效数据队列，有效数据队列限制仅能存储p组数据； 3-2-7)、清空原有效数据队列，并将新的数据存入空的有效数据队列； 3-2-8)、判断有效数据队列中是否已经存入p组数据：若否，则返回步骤3-2-1)；是则结束。 6.根据权利要求5所述的方法，其特征是步骤3-4)防漂移处理后的定位数据是通过有效数据队列中的智能铁鞋经纬度数据值及其对应各自精度因子融合计算获得。具体步骤是： (1)从GPS中获得有效数据队列中p个智能铁鞋经纬度及水平精度因子数据为D1(Lo1,La1,H1)、D2(Lo2,La2,H2)、……、Dp(Lop,Lap,Hp)。 (2)防漂移处理后的定位数据为Pi(Xi,Yi)，其中Xi、Yi的计算方法如下：其中，Lok、Lak、Hk分别对应表示第k个有效数据的经度值、纬度值以及水平分量精度因子HDOP的值。 7.根据权利要求5所述的方法，其特征是3-2-3)中所述定位数据是否有效的判断基于如下公式： val＝f(PDOP≤5)×f(HDOP≤5)×f(VDOP≤5)×f(SNR≥25) 其中，f(X)为逻辑函数，表示若X为真，则函数值为1；若X为假，则函数值为0；val表示数据的有效性，若val＝1，则表示定位数据有效；若val＝0，则表示定位数据无效；PDOP表示位置精度因子，HDOP表示水平分量精度因子，VDOP表示垂直分量精度因子，SNR表示信噪比,PDOP、HDOP、VDOP、SNR数值均由GPS直接提供。 8.根据权利要求1所述的方法，其特征是步骤4具体步骤如下： 4-1)、判断智能铁鞋是否处于静止状态：若否，则执行步骤4-8)；是则进行步骤4-2)； 4-2)、获得智能铁鞋静止时的定位信息； 4-3)、计算智能铁鞋到各个股道之间的距离； 4-4)、比较智能铁鞋到各股道之间的距离从而获得离智能铁鞋最近的股道的坐标信息； 4-5)、判断离智能铁鞋最近的股道与智能铁鞋之间的距离是否小于间距判定阈值：若否，执行步骤4-7)；是则进行步骤4-6)； 4-6)、智能铁鞋已经正确放置在了股道上，运用欧几里得几何原理将智能铁鞋坐标投影在股道上； 4-7)、判定为智能铁鞋未放置在股道上； 4-8)、不进行定位纠偏操作。 9.根据权利要求8所述的方法，其特征是步骤4-6)所述将智能铁鞋坐标投影在股道上的方法如下：智能铁鞋静态定位点的坐标是Pi(Xi,Yi)；股道两端点坐标是A(E1,N1)、B(E2,N2)；则智能铁鞋在股道上的投影点坐标Ps(Es,Ns)是： 10.一种智能铁鞋，其特征是包括盒体、电源及其内部的信号处理单元： -所述信号处理单元包括中央处理器、GPS模块、加速度传感器、LORA通讯模块，其中GPS模块、加速度传感器均与中央处理器的对应数据输入端相连，中央处理器通过LORA通讯模块将智能铁鞋业务数据传输给与上位监控机相连的协调器； -所述中央处理器用于各模块之间的协调与数据处理，用于执行如权利要求1所述的方法；GPS模块主要用于采集智能铁鞋的经度longitude和纬度latitude数据，以确定智能铁鞋的具体位置；加速度传感器用于采集智能铁鞋在X、Y、Z轴上的加速度数据，从而确定智能铁鞋的运动状态。
所属类别：	发明专利