文/熊康民 深圳市銳明視訊技術(shù)有限公司銳明產(chǎn)品發(fā)展部

　　車載設(shè)備的GPS在實(shí)際應(yīng)用中常常收到一些類似的客戶投訴，如明明駕駛?cè)藛T沒有超速行駛，平臺(tái)卻收到了超速報(bào)警;有時(shí)地圖顯示車輛開到另一個(gè)城市，有時(shí)地圖會(huì)拉出多條直線，中間的定位點(diǎn)全部都丟失了，等等這些給客戶的業(yè)務(wù)管理工作造成了實(shí)際的困擾。

　　GPS數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)

　　上述的問題是由什么原因產(chǎn)生的?如何分析解決?這都是車載監(jiān)控定位設(shè)備廠商需要解決的首要問題，也是最基礎(chǔ)最困難的問題，如圖1，從衛(wèi)星接收到GPS數(shù)據(jù)信息后，需要經(jīng)過8個(gè)步驟才會(huì)最終顯示在平臺(tái)地圖上，并形成各種業(yè)務(wù)應(yīng)用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，要確保數(shù)據(jù)有效性，需要從這個(gè)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)的流程的每一步進(jìn)行研究。

　　GPS定位數(shù)據(jù)問題解決方向判定

　　流程環(huán)節(jié)眾多，當(dāng)GPS數(shù)據(jù)在平臺(tái)地圖展示出現(xiàn)問題時(shí)，到底哪里出現(xiàn)了問題?哪個(gè)環(huán)節(jié)是更為重要的，需要優(yōu)先解決?哪個(gè)環(huán)節(jié)影響面更大?可以參考下表進(jìn)行評(píng)分分析。

　　上表中最左列為用戶反饋的問題，其中如衛(wèi)星顆數(shù)、隧道無定位、時(shí)間錯(cuò)誤等問題，不算嚴(yán)重，衛(wèi)星顆數(shù)數(shù)據(jù)一般用戶并不直接去關(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，可以通過系統(tǒng)時(shí)間、網(wǎng)絡(luò)校時(shí)等方法去糾正，可以將這些問題點(diǎn)嚴(yán)重度評(píng)分設(shè)置低一些，但漂移、無效定位等問題會(huì)直接影響客戶業(yè)務(wù)開展，重要級(jí)別明顯要高。

　　在表1頂部首行，則根據(jù)GPS定位數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)流程列出了相關(guān)環(huán)節(jié)關(guān)鍵點(diǎn)，這些環(huán)節(jié)影響面和解決的優(yōu)先級(jí)確定，可以對(duì)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(jié)解決其中一個(gè)問題，解決完了才發(fā)現(xiàn)，客戶反饋的問題仍存在，而解決的問題雖然有改善，卻只解決了很小比重的一個(gè)局部問題點(diǎn)。

　　通過表1確定關(guān)鍵點(diǎn)后，還可以進(jìn)一步展開細(xì)節(jié)，如軟件包括了單片機(jī)與算法，算法又包括了靜態(tài)、靜態(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)、動(dòng)態(tài)、動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)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(xù)用表1評(píng)分方式進(jìn)行，以準(zhǔn)確定位問題點(diǎn)，提高解決問題覆蓋面的效率。

　　GPS數(shù)據(jù)流各環(huán)節(jié)問題分析

　　天線

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

　　天線頭一般為扁方形，應(yīng)該扁平放置，這樣向上好增加接收衛(wèi)星信號(hào)面積。不能垂直貼在車輛的A柱上;

　　天線當(dāng)比較長(zhǎng)的時(shí)候，不能隨意挽成圈，這樣會(huì)形成類似電感效應(yīng)，影響天線靈敏度。應(yīng)該是捏扁后綁緊，形成來回折回的線性形狀;

　　天線不能靠電子設(shè)備太近，因?yàn)殡娮釉O(shè)備一般均有一定的輻射干擾，應(yīng)該盡量遠(yuǎn)離。攝像頭也是電子設(shè)備之一，有時(shí)忽略了，將天線安裝在攝像頭的正下方，也是不合適的。

　　GPS模塊

　　模塊穩(wěn)定性至關(guān)重要，在高低溫、濕度等各種環(huán)境下應(yīng)能穩(wěn)定工作，選型很重要。常規(guī)的環(huán)境試驗(yàn)、電性能試驗(yàn)及軟件通訊試驗(yàn)可以確保模塊可以使用，但無法確保模塊在各區(qū)域各環(huán)境各時(shí)段下長(zhǎng)期工作的穩(wěn)定性，需要對(duì)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析來判斷模塊的優(yōu)劣，為模塊選型決策做依據(jù)。通過綜合分析還可以判斷區(qū)域、時(shí)段等條件下GPS信號(hào)質(zhì)量并做分級(jí)，以便在運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)時(shí)加以科學(xué)的區(qū)分管理，排除難以解決的客觀因素。

　　確定某區(qū)域、某時(shí)段、某線路范圍內(nèi)，對(duì)模塊對(duì)比或?qū)PS信號(hào)質(zhì)量判斷分析可以通過數(shù)據(jù)分析出：

　　通過算法過濾或糾正的和未通過算法的原始GPS數(shù)據(jù)的柱形圖與比率；

　　衛(wèi)星數(shù)據(jù)信噪比變化曲線；

　　衛(wèi)星顆數(shù)穩(wěn)定曲線；

　　定位無效有效轉(zhuǎn)換的曲線與比率。

　　例如，某一區(qū)域2種模塊的GPS數(shù)據(jù)對(duì)比，其中一個(gè)模塊的數(shù)據(jù)有較多的點(diǎn)經(jīng)過了算法糾正、或信噪比變化曲線不穩(wěn)定、或經(jīng)常處于有效無效定位轉(zhuǎn)換時(shí)，說明該模塊性能較另一模塊性能較差，在大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)下，可以形成比較準(zhǔn)確的模塊質(zhì)量判斷，這種現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)是在試驗(yàn)室里加裝GPS信號(hào)放大器或發(fā)生器模擬不出來的。

　　軟件算法

　　網(wǎng)上有很多關(guān)于GPS的文章，如4個(gè)衛(wèi)星定位及相關(guān)原理公式等，這些其實(shí)在車載GPS應(yīng)用中不是太適用，因?yàn)檫@些算法屬模塊內(nèi)的算法，由模塊廠商處理。

　　GPS模塊輸出數(shù)據(jù)通過串口傳給主機(jī)軟件，一般先經(jīng)過單片機(jī)再到主機(jī)軟件，這兩塊軟件的算法是否設(shè)計(jì)合理，通常對(duì)最終平臺(tái)展示與相關(guān)報(bào)警信息的確定是非常關(guān)鍵重要的。單片機(jī)處理一般比較簡(jiǎn)單，不能漏掉數(shù)據(jù)即可，起到中轉(zhuǎn)站作用。

　　軟件算法則是對(duì)模塊輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行一定智能化的過濾與糾正處理。過濾是對(duì)漂移比較簡(jiǎn)單的處理方法，一般設(shè)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)作為無效點(diǎn)直接過濾掉，從而解決GPS定位中不可避免的位置、速度漂移問題。

　　過濾算法雖然可以排除無效點(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(shù)據(jù)輸出質(zhì)量問題，或區(qū)域偶發(fā)性定位無效等也可能造成定位數(shù)據(jù)的丟失。連續(xù)丟失點(diǎn)在平臺(tái)地圖中造成的后果就是拉直線。在使用導(dǎo)航時(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)車輛始終處于線路上，這是因?yàn)榈貓D有線路數(shù)據(jù)，當(dāng)進(jìn)入隧道、漂移、丟點(diǎn)情況時(shí)，可以通過算法將車輛拉回到道路中。但在車載監(jiān)控行業(yè)應(yīng)用時(shí)，對(duì)地圖的應(yīng)用只是展示，并沒有地圖本身的線路數(shù)據(jù)。在深一步的GPS算法研究中，結(jié)合車輛在線路的不斷重復(fù)行走選戰(zhàn)，可以對(duì)已經(jīng)走過的線路各點(diǎn)漂移過濾基礎(chǔ)上，確認(rèn)出各有效點(diǎn)，通過累積比較，最終智能形成線路數(shù)據(jù)。這樣當(dāng)漂移、丟點(diǎn)發(fā)生時(shí)，可以以此線路為依據(jù)，推斷評(píng)估出當(dāng)前可能的位置定位點(diǎn)，以補(bǔ)充純粹的過濾算法的不足。

　　網(wǎng)絡(luò)傳輸

　　車載設(shè)備端GPS數(shù)據(jù)經(jīng)各種算法與模塊質(zhì)量、天線質(zhì)量判斷并選型后，會(huì)形成有效的定位數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)還需要通過網(wǎng)絡(luò)向平臺(tái)傳輸。由于網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定的不確定性，可能會(huì)導(dǎo)致定位數(shù)據(jù)不及有效傳輸?shù)狡脚_(tái)，如果發(fā)生一些定位數(shù)據(jù)的丟失，也會(huì)造成地圖中的“拉直線”。因此需要設(shè)計(jì)較好的緩存與數(shù)據(jù)補(bǔ)傳機(jī)制，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)，將定位數(shù)據(jù)緩存在設(shè)備端，即使設(shè)備端在重啟和關(guān)機(jī)時(shí)都不能隨意丟棄這些待補(bǔ)傳的數(shù)據(jù)。

　　平臺(tái)處理

　　GPS定位數(shù)據(jù)傳到平臺(tái)，經(jīng)過解析進(jìn)行存儲(chǔ)與展示。到這里一般認(rèn)為GPS數(shù)據(jù)均是有效數(shù)據(jù)，但由于設(shè)備端存儲(chǔ)的歷史數(shù)據(jù)是有限的，因此如何利用好海量的平臺(tái)GPS數(shù)據(jù)也是一個(gè)研究課題。僅僅是存儲(chǔ)是簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)的，但如果結(jié)合歷史記錄進(jìn)一步對(duì)線路進(jìn)行識(shí)別認(rèn)定，并形成線路庫(kù)通過智能自動(dòng)查詢，能更準(zhǔn)確的對(duì)設(shè)備端的各定位數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)制糾正，這樣對(duì)于同一條線路，展示在地圖上時(shí)，多次往返均會(huì)嚴(yán)絲合縫的重合，給客戶帶來最好的體驗(yàn)。

　　平臺(tái)大數(shù)據(jù)處理

　　在平時(shí)的業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)過程中，平臺(tái)獲取了大量的GPS數(shù)據(jù)，除業(yè)務(wù)事件需要定位查詢外，大部分?jǐn)?shù)據(jù)是“死”的，永遠(yuǎn)存在數(shù)據(jù)庫(kù)，沒有發(fā)揮任何作用。在“云平臺(tái)”理念下，完全可以充分利用這些數(shù)據(jù)來提高GPS數(shù)據(jù)獲取質(zhì)量，如用于模塊選型、區(qū)域時(shí)段線路的GPS信號(hào)質(zhì)量分級(jí)管理、生成智能線路庫(kù)等，這些在前面的章節(jié)都有描述，而其具體實(shí)現(xiàn)，則是通過對(duì)平臺(tái)GPS數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)分析得到。

　　如前面所述的幾種曲線與比率：

　　衛(wèi)星數(shù)據(jù)信噪比變化曲線；

　　衛(wèi)星顆數(shù)穩(wěn)定曲線；

　　定位無效有效轉(zhuǎn)換的曲線與比率。

　　通過一定限制條件(如模塊對(duì)比、區(qū)域時(shí)段線路)等，可以對(duì)不同的模塊，不同的區(qū)域時(shí)段線路進(jìn)行GPS數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)估，驗(yàn)證出模塊綜合質(zhì)量與區(qū)域時(shí)段線路的GPS信號(hào)數(shù)據(jù)特殊性，前者對(duì)模塊的評(píng)估，有助于廠商的模塊選型，后者對(duì)信號(hào)質(zhì)量的評(píng)估，能使用戶清晰了解客觀環(huán)境的影響，從而做好相應(yīng)對(duì)策。尤其是后者，如果通過大數(shù)據(jù)確定是客觀環(huán)境影響，在不清楚的時(shí)候，很可能向廠商進(jìn)行投訴反饋，最終卻長(zhǎng)時(shí)間無法得到解決。

　　智能線路的生成能使普通地圖能像專業(yè)導(dǎo)航地圖那樣，“測(cè)繪”出經(jīng)常走過的線路，有了這些數(shù)據(jù)，對(duì)漂移、隧道慣性定位等是非常有幫助的。

　　附GPS模塊原始數(shù)據(jù)的應(yīng)用：GPS干擾器的發(fā)現(xiàn)

　　一般平臺(tái)獲取的數(shù)據(jù)是算法后的數(shù)據(jù)，GPS模塊如果數(shù)據(jù)無效就會(huì)被過濾掉或糾正，但有時(shí)原始的GPS模塊數(shù)據(jù)即使無效也是有一定意義的。比如現(xiàn)在淘寶上很容易買到幾十元的GPS干擾器，在測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，這種干擾器使用后，GPS模塊會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的定位無效，但衛(wèi)星顆數(shù)卻可能保持一定數(shù)量的狀態(tài)，這種情況下則需要對(duì)GPS模塊原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后才能推理出來，當(dāng)然最終仍需要上車驗(yàn)證。