一種吊車軌跡地圖快速匹配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種吊車軌跡地圖快速匹配方法，屬于電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，高壓輸電線路如何防外力尤其是吊車等大型機械施工設(shè)備的破壞或碰觸 一直是供電公司輸電線路運行維護部門的重大課題。在輸電線路保護區(qū)域，車輛尤其是吊 車碰觸輸電線路的事故時有發(fā)生。以蘇州城區(qū)為例，供電公司每年因吊車等大型施工機械 導(dǎo)致的110千伏及以上輸電線路跳閘事件就達(dá)數(shù)十起，造成直接經(jīng)濟損失達(dá)數(shù)百萬元，同 時也可能造成電力客戶經(jīng)濟損失數(shù)百萬元。
[0003] 對吊車安裝GPS定位系統(tǒng)是目前保護輸電線路最常用的方式之一。實時的采集吊 車行進過程中的位置信息、可以對靠近電力系統(tǒng)輸電線路的吊車進行提前預(yù)判告警、同時 還可以在電子地圖上對吊車行進軌跡進行重現(xiàn)。吊車位置匹配目前主要包括：基于位置點 匹配的地圖匹配算法、基于面積法準(zhǔn)則的地圖匹配算法、模糊邏輯算法、基于加權(quán)函數(shù)的地 圖匹配技術(shù)以及曲線擬合算法等。
[0004] 雖然這些算法在電子地圖導(dǎo)航方面取得了非常好的效果，但對于電力系統(tǒng)對吊車 運行軌跡的實時性、精確性以及匹配結(jié)果的連續(xù)性等要求非常高的情況下無法獲得同樣的 效果?；谀：?guī)則的地圖匹配受限于專家經(jīng)驗（不同的環(huán)境下需要改變相應(yīng)的模糊規(guī) 則）。基于加權(quán)的函數(shù)的地圖匹配技術(shù)雖然實現(xiàn)簡單，但其中搜索區(qū)域半徑、加權(quán)函數(shù)中的 各個加權(quán)值等多個參數(shù)的經(jīng)驗值需要通過大量的實測數(shù)據(jù)確定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷提供一種吊車軌跡地圖快速匹配方法。
[0006] 本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案：一種吊車軌跡地圖快速匹配方法，包 括如下步驟：
[0007] 第一步，根據(jù)一條輸電線路中的桿塔編號將輸電線路折線化，并根據(jù)桿塔編號用 直線連接，且每一直線可等效為一條道路，其中每條輸電線路中桿塔的經(jīng)度、煒度、編號、與 前后桿塔的距離、轉(zhuǎn)角方向都從數(shù)據(jù)庫中獲??；
[0008] 第二步，將桿塔和道路進行區(qū)域劃分，并根據(jù)車輛運動的連續(xù)性，以預(yù)定長度為步 長將整個道路網(wǎng)自左到右、自上而下劃分為若干網(wǎng)格，并劃分為mXn個區(qū)域；其中，m和η 分別代表所劃分區(qū)域的行數(shù)和列數(shù)，且每個區(qū)域有唯一與其對應(yīng)的索引號，每個索引號各 自包括落入其內(nèi)部并與其相交的所有道路；
[0009] 假設(shè)劃分區(qū)域所要選擇的長度為1000m，桿塔所在區(qū)域范圍為LXH，吊車定位點 經(jīng)煒度坐標(biāo)為Pt (X，y)，其中，t為區(qū)域編號，根據(jù)公式：
[0010]
;得出，t= [x/1000] + [y/1000]Xm+1 ;其中，L、H表示地圖的區(qū) 域范圍，X，y分別表示吊車實時的經(jīng)煒度，[]表示取整；
[0011] 第三步，對GPS定位裝置上傳上來的數(shù)據(jù)經(jīng)行篩選，刪除一些無效的GPS信息點， 從上傳的數(shù)據(jù)幀中逐點讀出吊車的經(jīng)煒度、速度、方向、時間以及工作狀態(tài)，經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 后存儲到數(shù)據(jù)庫中；同時各個輸電線路桿塔所在的區(qū)域也存儲到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中，為下一 步分析處理做好準(zhǔn)備；
[0012] 第四步，根據(jù)第二步確定GPS信息點所在的區(qū)域，查詢數(shù)據(jù)庫確定該區(qū)域內(nèi)的所 有道路，并根據(jù)當(dāng)前吊車的運行狀態(tài)，借助投影算法進行道路匹配；
[0013] 第五步，匹配成功后，將當(dāng)前的GPS經(jīng)煒度實時存入歷史數(shù)據(jù)庫中，便于后續(xù)的歷 史軌跡生成和查詢，或為第四步中，當(dāng)?shù)踯囉龅浇徊媛房诨蚨鄺l道路難以區(qū)分時提供決策 用。
[0014] 進一步的，第四步中，當(dāng)?shù)踯嚍樾旭偁顟B(tài)時，進行道路匹配的具體步驟如下：
[0015] 首先，將待匹配道路分為如下三類：
[0016] 第一類、與吊車當(dāng)前所在區(qū)域內(nèi)的輸電線路拓?fù)湎噙B，并且與吊車前一時刻所匹 配道路拓?fù)湎噙B；
[0017] 第二類、與輸電線路拓?fù)渖喜淮嬖谶B通性，只與吊車前一時刻所匹配道路拓?fù)湎?連；
[0018] 第三類、與輸電線路和吊車前一時刻所匹配道路拓?fù)渖隙疾淮嬖谶B通性的道路；
[0019] 進行匹配計算時，優(yōu)先從第一類道路中選擇待匹配的道路，匹配失敗再依次從第 二類和第三類道路中選擇待匹配的道路進行投影算法匹配計算；
[0020] 在投影算法中，可用信息包含定位點到待匹配道路的距離d和吊車行駛方向與待 匹配道路方向的夾角Θ，則道路匹配度fjd，Θ)為：
[0021] ?；((1,Θ) =Ojdj+Ogθ;
[0022] 其中，i表示第i條道路，ω#Ρω0分別表示GPS定位點到待匹配路段的投影距離 d和車輛行駛方向與待匹配道路方向夾角Θ在匹配度函數(shù)中的權(quán)重大小，其滿足（〇，《0 =1;每次匹配取fjd，Θ)的最大值所在道路作為最終待匹配的道路；
[0023] 當(dāng)匹配時遇到兩條或多條道路交叉點時，以交叉點為0圓心，以d_為半徑所得的 圓形區(qū)域作為權(quán)值的判斷區(qū)域，如果定位點在這個區(qū)域外，則直接向待匹配路段投影；如果 在區(qū)域內(nèi)部，當(dāng)|〇P| 時采用如下公式計算道路匹配度：
[0024]
[0026] GPS定位點到待匹配道路垂直距離以及所在區(qū)域輸電線路的距離dtl，通過如下通 用公式計算：
[0028] 其中，p= (a+b+c)/2,p表示中間變量，a，b分表表示GPS定位點到輸電線路桿塔 等效的道路兩端點之間的距離，c為輸電線路桿塔等效的道路長度。
[0029]本發(fā)明的有益效果：
[0030] 1.輸電線路折線化等效為道路，便于數(shù)據(jù)庫存儲，結(jié)合實際簡化吊車實時位置與 待匹配道路垂直距離以及與輸電線路之間的距離計算公式，將其等效為GPS定位點到待匹 配道路的距離d的計算方法?？蛇M一步簡化算法流程。
[0031] 2.通過對輸電線路和道路網(wǎng)絡(luò)分塊，進一步縮小吊車誤差區(qū)域，這樣匹配道路的 選擇僅僅與當(dāng)前吊車所在區(qū)域中包含的道路數(shù)量有關(guān)，與電子地圖的規(guī)模無關(guān)，匹配算法 只需對吊車當(dāng)前所在區(qū)域內(nèi)的待匹配道路進行篩選，進一步減小算法的計算量，有助于提 高算法的實時性。
[0032] 3.通過對吊車不同工作狀態(tài)采用不同的匹配方法，動態(tài)時使用匹配度，不同路況 下采用不同的權(quán)重，有效避免吊車在道路拐彎或交叉路口處的誤匹配現(xiàn)象。進一步提高算 法匹配經(jīng)度。
[0033] 4.吊車作業(yè)點也為輸電線路故障易發(fā)處，修正后的GPS信息點實時存儲數(shù)據(jù)庫形 成歷史數(shù)據(jù)庫，便于輸電線路管理部分實時統(tǒng)計、分析輸電線路故障點易發(fā)處，為線路巡檢 人員巡檢工作提供參考依據(jù)，方便輸電線路管理部門提前做好預(yù)防工作。
【附圖說明】
[0034] 圖1本發(fā)明的區(qū)域劃分示意圖；
[0035] 圖2本發(fā)明的交叉點出權(quán)值判斷區(qū)域；
[0036] 圖3本發(fā)明的匹配算法原理圖；
[0037] 圖4本發(fā)明的靜止?fàn)顟B(tài)區(qū)域圖。
【具體實施方式】
[0038] 圖1、圖2所示，為一種吊車軌跡地圖快速匹配方法，包括如下步驟：
[0039] 第一步，根據(jù)一條輸電線路中的桿塔編號將輸電線路折線化，并根據(jù)桿塔編號用 直線連接，且每一直線可等效為一條道路，其中每條輸電線路中桿塔的經(jīng)度、煒度、編號、與 前后桿塔的距離、轉(zhuǎn)角方向都從數(shù)據(jù)庫中獲??；
[0040] 第二步，將桿塔和道路進行區(qū)域劃分，并根據(jù)車輛運動的連續(xù)性，以預(yù)定長度為步 長將整個道路網(wǎng)自左到右、自上而下劃分為若干網(wǎng)格，并劃分為mXn個區(qū)域；其中，m和η 分別代表所劃分區(qū)域的行數(shù)和列數(shù)，且每個區(qū)域有唯一與其對應(yīng)的索引號，每個索引號各 自包括落入其內(nèi)部并與其相交的所有道路；
[0041] 假設(shè)劃分區(qū)域所要選擇的長度為l〇〇〇m，桿塔所在區(qū)域范圍為LXH，吊車定位點 經(jīng)煒度坐標(biāo)為Pt (X，y)，其中，t為區(qū)域編號，根據(jù)公式：
[0042]
;得出，t= [x/1000] + [y/1000]Xm+1 ;其中，L、Η表示地圖的區(qū) 域范