車(chē)載設備GPS漂移等問(wèn)題解決思路

　　車(chē)載設備的GPS在實(shí)際應用中常常收到一些類(lèi)似的客戶(hù)投訴，如明明駕駛人員沒(méi)有超速行駛，平臺卻收到了超速報警;有時(shí)地圖顯示車(chē)輛開(kāi)到另一個(gè)城市，有時(shí)地圖會(huì )拉出多條直線(xiàn)，中間的定位點(diǎn)全部都丟失了，等等這些給客戶(hù)的業(yè)務(wù)管理工作造成了實(shí)際的困擾。

　　GPS數據流轉

　　上述的問(wèn)題是由什么原因產(chǎn)生的?如何分析解決?這都是車(chē)載監控定位設備廠(chǎng)商需要解決的首要問(wèn)題，也是最基礎最困難的問(wèn)題，如圖1，從衛星接收到GPS數據信息后，需要經(jīng)過(guò)8個(gè)步驟才會(huì )最終顯示在平臺地圖上，并形成各種業(yè)務(wù)應用的基礎數據，要確保數據有效性，需要從這個(gè)數據流轉的流程的每一步進(jìn)行研究。

　　GPS定位數據問(wèn)題解決方向判定 　　流程環(huán)節眾多，當GPS數據在平臺地圖展示出現問(wèn)題時(shí)，到底哪里出現了問(wèn)題?哪個(gè)環(huán)節是更為重要的，需要優(yōu)先解決?哪個(gè)環(huán)節影響面更大?可以參考下表進(jìn)行評分分析。

　　上表中最左列為用戶(hù)反饋的問(wèn)題，其中如衛星顆數、隧道無(wú)定位、時(shí)間錯誤等問(wèn)題，不算嚴重，衛星顆數數據一般用戶(hù)并不直接去關(guān)心，隧道不定位一般也都能理解，GPS時(shí)間異常處理也比較簡(jiǎn)單，可以通過(guò)系統時(shí)間、網(wǎng)絡(luò )校時(shí)等方法去糾正，可以將這些問(wèn)題點(diǎn)嚴重度評分設置低一些，但漂移、無(wú)效定位等問(wèn)題會(huì )直接影響客戶(hù)業(yè)務(wù)開(kāi)展，重要級別明顯要高。

　　在表1頂部首行，則根據GPS定位數據流轉流程列出了相關(guān)環(huán)節關(guān)鍵點(diǎn)，這些環(huán)節影響面和解決的優(yōu)先級確定，可以對上表各相關(guān)性進(jìn)行打分，即可確定，比盲目的去解決將會(huì )提高效率很多。也許我們花了時(shí)間和大量人力去糾結解決其中一個(gè)問(wèn)題，解決完了才發(fā)現，客戶(hù)反饋的問(wèn)題仍存在，而解決的問(wèn)題雖然有改善，卻只解決了很小比重的一個(gè)局部問(wèn)題點(diǎn)。

　　通過(guò)表1確定關(guān)鍵點(diǎn)后，還可以進(jìn)一步展開(kāi)細節，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(dòng)態(tài)、動(dòng)態(tài)、動(dòng)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(wèn)題就全部梳理一遍代碼，還是重點(diǎn)梳理其中一塊功能?可以繼續用表1評分方式進(jìn)行，以準確定位問(wèn)題點(diǎn)，提高解決問(wèn)題覆蓋面的效率。

　　GPS數據流各環(huán)節問(wèn)題分析

　　天線(xiàn)

　　天線(xiàn)本身有質(zhì)量好壞，需要選擇較好的天線(xiàn)之外，安裝是很重要的因素，這是采集GPS數據的源頭，很多GPS定位不穩定或無(wú)效的原因最初就是因天線(xiàn)安裝位置不合理造成的。

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

　　天線(xiàn)當比較長(cháng)的時(shí)候，不能隨意挽成圈，這樣會(huì )形成類(lèi)似電感效應，影響天線(xiàn)靈敏度。應該是捏扁后綁緊，形成來(lái)回折回的線(xiàn)性形狀;

　　天線(xiàn)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(shí)忽略了，將天線(xiàn)安裝在攝像頭的正下方，也是不合適的。

　　GPS模塊

　　模塊穩定性至關(guān)重要，在高低溫、濕度等各種環(huán)境下應能穩定工作，選型很重要。常規的環(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(wú)法確保模塊在各區域各環(huán)境各時(shí)段下長(cháng)期工作的穩定性，需要對長(cháng)時(shí)間內的GPS數據進(jìn)行綜合分析來(lái)判斷模塊的優(yōu)劣，為模塊選型決策做依據。通過(guò)綜合分析還可以判斷區域、時(shí)段等條件下GPS信號質(zhì)量并做分級，以便在運營(yíng)業(yè)務(wù)時(shí)加以科學(xué)的區分管理，排除難以解決的客觀(guān)因素。

　　確定某區域、某時(shí)段、某線(xiàn)路范圍內，對模塊對比或對GPS信號質(zhì)量判斷分析可以通過(guò)數據分析出：

　　通過(guò)算法過(guò)濾或糾正的和未通過(guò)算法的原始GPS數據的柱形圖與比率;

　　衛星數據信噪比變化曲線(xiàn);

　　衛星顆數穩定曲線(xiàn);

　　定位無(wú)效有效轉換的曲線(xiàn)與比率。

　　例如，某一區域2種模塊的GPS數據對比，其中一個(gè)模塊的數據有較多的點(diǎn)經(jīng)過(guò)了算法糾正、或信噪比變化曲線(xiàn)不穩定、或經(jīng)常處于有效無(wú)效定位轉換時(shí)，說(shuō)明該模塊性能較另一模塊性能較差，在大數據基礎下，可以形成比較準確的模塊質(zhì)量判斷，這種現場(chǎng)數據是在試驗室里加裝GPS信號放大器或發(fā)生器模擬不出來(lái)的。

　　軟件算法

　　網(wǎng)上有很多關(guān)于GPS的文章，如4個(gè)衛星定位及相關(guān)原理公式等，這些其實(shí)在車(chē)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(chǎng)商處理。 　　GPS模塊輸出數據通過(guò)串口傳給主機軟件，一般先經(jīng)過(guò)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(guān)報警信息的確定是非常關(guān)

　　鍵重要的。單片機處理一般比較簡(jiǎn)單，不能漏掉數據即可，起到中轉站作用。

　　軟件算法則是對模塊輸出的數據進(jìn)行一定智能化的過(guò)濾與糾正處理。過(guò)濾是對漂移比較簡(jiǎn)單的處理方法，一般設定好相關(guān)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(diǎn)作為無(wú)效點(diǎn)直接過(guò)濾掉，從而解決GPS定位中不可避免的位置、速度漂移問(wèn)題。

　　過(guò)濾算法雖然可以排除無(wú)效點(diǎn)，但同時(shí)也造成了有效點(diǎn)的丟失，有時(shí)因模塊本身數據輸出質(zhì)量問(wèn)題，或區域偶發(fā)性定位無(wú)效等也可能造成定位數據的丟失。連續丟失點(diǎn)在平臺地圖中造成的后果就是拉直線(xiàn)。在使用導航時(shí)，我們會(huì )發(fā)現車(chē)輛始終處于線(xiàn)路上，這是因為地圖有線(xiàn)路數據，當進(jìn)入隧道、漂移、丟點(diǎn)情況時(shí)，可以通過(guò)算法將車(chē)輛拉回到道路中。但在車(chē)載監控行業(yè)應用時(shí)，對地圖的應用只是展示，并沒(méi)有地圖本身的線(xiàn)路數據。在深一步的GPS算法研究中，結合車(chē)輛在線(xiàn)路的不斷重復行走選戰，可以對已經(jīng)走過(guò)的線(xiàn)路各點(diǎn)漂移過(guò)濾基礎上，確認出各有效點(diǎn)，通過(guò)累積比較，最終智能形成線(xiàn)路數據。這樣當漂移、丟點(diǎn)發(fā)生時(shí)，可以以此線(xiàn)路為依據，推斷評估出當前可能的位置定位點(diǎn)，以補充純粹的過(guò)濾算法的不足。

　　網(wǎng)絡(luò )傳輸

　　車(chē)載設備端GPS數據經(jīng)各種算法與模塊質(zhì)量、天線(xiàn)質(zhì)量判斷并選型后，會(huì )形成有效的定位數據，這些數據還需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò )向平臺傳輸。由于網(wǎng)絡(luò )穩定的不確定性，可能會(huì )導致定位數據不及有效傳輸到平臺，如果發(fā)生一些定位數據的丟失，也會(huì )造成地圖中的“拉直線(xiàn)”。因此需要設計較好的緩存與數據補傳機制，當網(wǎng)絡(luò )中斷時(shí)，將定位數據緩存在設備端，即使設備端在重啟和關(guān)機時(shí)都不能隨意丟棄這些待補傳的數據。

　　平臺處理

　　GPS定位數據傳到平臺，經(jīng)過(guò)解析進(jìn)行存儲與展示。到這里一般認為GPS數據均是有效數據，但由于設備端存儲的歷史數據是有限的，因此如何利用好海量的平臺GPS數據也是一個(gè)研究課題。僅僅是存儲是簡(jiǎn)單易實(shí)現的，但如果結合歷史記錄進(jìn)一步對線(xiàn)路進(jìn)行識別認定，并形成線(xiàn)路庫通過(guò)智能自動(dòng)查詢(xún)，能更準確的對設備端的各定位數據點(diǎn)進(jìn)行強制糾正，這樣對于同一條線(xiàn)路，展示在地圖上時(shí)，多次往返均會(huì )嚴絲合縫的重合，給客戶(hù)帶來(lái)最好的體驗。

　　平臺大數據處理

　　在平時(shí)的業(yè)務(wù)運營(yíng)過(guò)程中，平臺獲取了大量的GPS數據，除業(yè)務(wù)事件需要定位查詢(xún)外，大部分數據是“死”的，永遠存在數據庫，沒(méi)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據來(lái)提高GPS數據獲取質(zhì)量，如用于模塊選型、區域時(shí)段線(xiàn)路的GPS信號質(zhì)量分級管理、生成智能線(xiàn)路庫等，這些在前面的章節都有描述，而其具體實(shí)現，則是通過(guò)對平臺GPS數據庫的數據分析得到。

　　如前面所述的幾種曲線(xiàn)與比率：

　　衛星數據信噪比變化曲線(xiàn);

　　衛星顆數穩定曲線(xiàn);

　　定位無(wú)效有效轉換的曲線(xiàn)與比率。

　　通過(guò)一定限制條件(如模塊對比、區域時(shí)段線(xiàn)路)等，可以對不同的模塊，不同的區域時(shí)段線(xiàn)路進(jìn)行GPS數據質(zhì)量進(jìn)行綜合評估，驗證出模塊綜合質(zhì)量與區域時(shí)段線(xiàn)路的GPS信號數據特殊性，前者對模塊的評估，有助于廠(chǎng)商的模塊選型，后者對信號質(zhì)量的評估，能使用戶(hù)清晰了解客觀(guān)環(huán)境的影響，從而做好相應對策。尤其是后者，如果通過(guò)大數據確定是客觀(guān)環(huán)境影響，在不清楚的時(shí)候，很可能向廠(chǎng)商進(jìn)行投訴反饋，最終卻長(cháng)時(shí)間無(wú)法得到解決。

　　智能線(xiàn)路的生成能使普通地圖能像專(zhuān)業(yè)導航地圖那樣，“測繪”出經(jīng)常走過(guò)的線(xiàn)路，有了這些數據，對漂移、隧道慣性定位等是非常有幫助的。

　　附GPS模塊原始數據的應用：GPS干擾器的發(fā)現

　　一般平臺獲取的數據是算法后的數據，GPS模塊如果數據無(wú)效就會(huì )被過(guò)濾掉或糾正，但有時(shí)原始的GPS模塊數據即使無(wú)效也是有一定意義的。比如現在淘寶上很容易買(mǎi)到幾十元的GPS干擾器，在測試中發(fā)現，這種干擾器使用后，GPS模塊會(huì )出現長(cháng)時(shí)間的定位無(wú)效，但衛星顆數卻可能保持一定數量的狀態(tài)，這種情況下則需要對GPS模塊原始數據進(jìn)行分析后才能推理出來(lái)，當然最終仍需要上車(chē)驗證。