CN100472578C

CN100472578C - 车辆运行轨道的自动跟踪装置及监测方法

Info

Publication number: CN100472578C
Application number: CNB2007100068428A
Authority: CN
Inventors: 庞德兴; 方中纯; 刘少清; 于海涛
Original assignee: Aopude Electronic Science & Technology Co Ltd Baotou
Current assignee: Aopude Electronic Science & Technology Co Ltd Baotou
Priority date: 2007-01-31
Filing date: 2007-01-31
Publication date: 2009-03-25
Anticipated expiration: 2027-01-31
Also published as: CN101075375A

Abstract

本发明涉及一种车辆运行轨道自动跟踪装置及监测方法，用于车辆定位、车辆防盗以及车辆监控领域。本发明由车载终端、服务端、客户端组成，利用GPS、GSM、GIS相结合，车载终端自动根据预定的行进路线进行选取位置坐标，来建立公路围墙，车载终端根据设置的公路位置坐标以及实际位置坐标确定自己相对于公路围墙的具体位置，判断自己是否在公路围墙的范围内。本发明从规定道路中选择出少部分有代表性的信息存储在车载终端的中央控制模块的存储器中，这些代表性的信息是采用了曲线拟合算法，这样不仅能够节省成本，而且更重要的是还可对规定的特定平面区域如某一矩形或圆形区域进行监测。将各类数据实时地可靠地与中心服务器进行数据传输。

Description

车辆运行轨道的自动跟踪装置及监测方法

一、技术领域：

本发明涉及车辆运行轨道的自动跟踪装置及监测方法，用于远程跟踪监测，涉及到GPS、GIS、远程控制等领域。

二、背景技术：

随着我国经济的快速发展，尤其我国加入世界贸易组织后，越来越多的领域需要对车辆进行有效的、科学的管理。全球定位系统也得到越来越多的应用，对车辆的跟踪，监测起到了划时代的革命。随着技术的发展，结合其他网络如GSM网络，计算机网络综合系统的可能成为现实。而随着移动网络的深入，以及互连网的迅速发展，使之为一体的结合成为可能。

专利号：200420085086.4，03268027.9几个专利涉及到了这一个方面，但随着数据量的加大，对定位系统服务站，计算机服务器的负荷也是相当大。尤其是在监测跟踪中，需要不断的返回车辆的信息量加大了运行成本，另外对于单片机而言对位置坐标的运算精确程度受到了限制。

三、发明内容

本发明所要解决的技术问题是：本车载终端装置可预先对车辆运行轨道或者停止的车辆进行范围设定，并自动判断是否在预定范围。实现车辆定位、车辆防盗以及车辆自动监控，能够进行二维或三维空间全方位的跟踪监测，在众多道路的采集点中从规定道路中只选择出少部分有代表性的信息存储在车载终端的中央控制模块中的存储器中，这些代表性的信息是采用了曲线拟合算法，这样大大节约了硬件的存储空间，体积小、精度高，系统的可靠性和适时性增强；实现远程的主控或者从控，跟踪、监测使费用大大降低的一种车自动跟踪监测装置。

技术解决方案：

本发明由车载终端、服务端、客户端组成，车载终端包括：中央控制模块、手机卡、GSM/GPRS模块、电源、GPS模块，接口，外接模块，传输模块选择器，在线编程及通讯接口，电压比较器，传感模块，电源；中央控制模块与传输模块选择器、电压比较器、传感模块，电源，在线编程及通讯接口相连；传输模块选择器来控制外接模块与GSM/GPRS模块的传输；GSM/GPRS模块与GPS模块相连，服务端包括：中心服务器、数据库、移动网调制解调器；中心服务器分别与数据库、移动网调制解调器相连；客户端包括：客户终端、数据库；

其中：车载终端中，从GPS模块获得GPS经、纬度信号经中央控制模块处理，中央控制模块将经、纬度信号处理后经传输模块选择器选择GSM/GPRS模块，经手机卡在移动网内将信号发送出去；

传感模块获得传感信号经中央控制模块处理；

电压比较器可对电压进行实时监控，把结果传给中央控制模块处理；

服务端中移动网调制解调器将车载终端的信号接收过来，并传送到中心服务器，中心服务器对信号进行处理，与相应的数据库对应，显示出需要的数据；

服务端的中心服务器可通过移动网调制解调器把命令发送到车载终端的手机卡里，并传输到中央控制模块里，中央控制模块对传来的AT命令可做出相应命令响应，车载终端可处于警戒状态或者待机状态，对预先设定的行车路线进行自我监测。

客户端中的客户终端通过终端软件来查询相关数据以及获得报警信号和报警的具体地点；

在线编程及通讯接口对中央控制模块进行在线编程或者连入附近的集群系统进行短距离通信。

中央控制模块接有液晶显示器，GSM/GPRS模块、GPS模块、温度传感器、体位传感器、电池电压监测电路、稳压电源以及指示电路。

中央控制模块可以是8位、16位或者32位芯片。

传感模块包括温度传感器，体位传感器，压力传感器。

移动网为GSM/CDMA/GPRS或者是车队之间的集群系统或附近无线网络。

外接模块包括：显示屏、电池充电电路、继电器模块、短程无线电模块。接口为显示屏接口、电池充电接口、继电器接口或短程无线电接口。

车载终端设有温度/压力传感器、紧急呼叫按钮、电话模式按钮、发送车辆信息按钮、参数修改按钮、时区调整按钮。

从规定道路中选择出需要的地理位置点存储在车载终端的中央控制模块中的存储器中，采用了曲线拟合算法，采用曲线拟合算法如下：假设Kij为点i与点j形成直线的斜率，i，j>＝1。如K12表示第1点与第2点形成直线的斜率。以K12为基础，分别判断K13、K14、K1j(j>2)与K12差的绝对值是否小于一个给定的正常数。如果小于给定的常数，则认为第1点到第j点在一条直线上；反之，则把第1点到第j-1点作为一条直线段。

中央控制模块启动，对GPS模块，GSM/GPRS模块，温度，电压传感器进行初始化，并对有关错误信息做出响应，初始化后启动GPS模块，优先处理中断要求，确定工作状态，如果无中断请求，终端处于自我监视状态，在此状态下，终端自动根据预先设置的公路位置坐标数据以及实际GPS位置坐标确定自己相对于公路围墙的具体位置，进而做出正确响应；判断自己是否在公路围墙的范围内。在各模块初始化后，在任何时间都受中心服务器控制，中心服务器可随时修改车载终端装置的工作状态，使其处于警戒状态或者待机状态，每当终端装置的工作状态转换时，都将向中心服务器发出车载终端当前位置、温度、压力以及状态转换信息，终端装置本身有紧急报警功能。

本发明的特点：

1、该系统有效地实现了在中央控制模块资源极其有限的终端装置上实现公路自动围墙功能，使得系统可以根据设计原则独立地对自己的位置和多种状态参数进行快速有效经济地监测和控制。此种公路围墙包括终端装置在二维和三维空间对自己的运行轨道和多种状态进行监测和控制，并且做出相应的响应。

2、该系统通过曲线拟合方法，从规定道路中选择出少部分有代表性的信息存储在装置的微控器内存中，把道路用一些经过预先处理的直线段来代替，根据直线段的起始点和终止点进而快速找到当前经纬度应该属于哪个直线段上，在寻找直线段时，只是比较经纬度的大小而不计算球面距离，当找到某条直线段时，再求当前经纬度到该直线的最短球面距离并与所设定的范围进行比较。

3、该系统算法采取的是利用折半查找法对内存中的相关数据进行快速查找。使用该方法可以有效地利用微处理器中非常有限内存资源，同时由于每次获得当前经纬度后不必与存储的经纬度求球面距离(对单片机而言，计算量比较大)直到找到球面距离小于设定值的经纬度为止，从而可以大幅度地提高运算速度.

4、该系统采用集成了多种功能，多功能一体化。由此可以大幅度地减少系统需要的硬件资源，同时也大幅度地减小了系统的体积。

5、该系统与中心服务器配合可以实现各种网络功能。用户可以通过互连网对自己注册的终端装置进行实时监测和对其多种功能进行设定。

6、该系统拥有强大的控制软件，终端装置不仅可以严格地按照内嵌程序运行，同时可适时准确地对中心服务器的各种中断命令做出快速响应。

7、该系统除了对终端装置所在位置进行监测外，可对多种系统状态参数进行检测和控制。比如，终端装置所携带的温度/压力传感器可对其所属局部空间的温度/压力进行监测，一旦所测的数值超出规定范围，就会向服务器及指定目标进行报警。终端装置装有电压监测电路，并可对其随时监测，根据所测量的结果决定采取相应的措施。这些措施包括在规定的时间周期内关断部分或全部终端装置，向服务器报警，在LCD上显示硬件错误信息。终端装置安装有体位传感器，并对其随时进行监测。比如，如果测得的速度/加速度或者倾角超出规定范围，或者测定的结果指示异常的行为，则会向中心服务器报警。

8、该系统除了可对自己的空间运行轨道进行自动监测，还可以对规定的特定平面区域如某一矩形或圆形区域进行监测。当该终端装置超越界限，就会引起报警。中心服务器可以通过GSM无线网络对该功能进行多种设置，如修改范围大小，形状，功能激活，功能取消。

9、该系统可以随时对其工作状态进行修改。比如，终端装置可以设置为公路围墙自动监测，当围墙监测结束后，自动转入待机状态。在此状态下，终端装置将被动地通过GSM网络接受中心服务器的控制，此种控制大多数是通过对CPU产生中断来实现的。同时，当终端装置处于某一工作状态下，仍然可以接受各种中断或来自中心服务器的其他命令，当完成这些任务后，继续返回中断处理前的状态。

10、该系统与中心服务器之间的数据通讯可以通过GSM短信可控通道实现，也可通过GPRS的TCP/IP数字通讯网络实现。

11、该系统的定位功能可以通过自身携带的GPS模块实现，也可以通过手机网络定位功能实现，或者二者相结合。但是，对于空间运行轨道进行自动监测功能，由于定位精度的要求，一般应该通过GPS模块实现。

12、该系统的中心服务器具有强大的网络功能。由于地图数据的数据量一般都很大，如果使用由单一的中心地图数据库提供数据服务，则会使得互联网用户查寻自己的装置的状态时，极易使网络通讯阻塞。因此，该系统使用分散的地图数据库方式。即每个用户在自己的PC上都装有当地的地图数据库。当该用户向中心服务器查询自己的装置的数据时，只是通过被访问的服务器网络调用其位置坐标的经度和纬度以及其他报警参数。因此，在每个用户的终端机器上，还装有客户终端服务器。该伺服服务器负责将地图数据转为位置图标，并显示。

13、该装置同时还装有短程无线电通讯模块，该模块可以和安装在该装置附近的同一系统的无线电通讯接收系统进行信息通讯以及实现某些控制功能。示意图如图4：服务端可以通过车载终端上的短程无线电系统向其附近的同一系统的无线电装置发布命令(主控)，进而对与所连接的其他设备(如车辆)进行各种控制。如关闭电源等，该系统还允许终端装置直接通过短程无线电网络315M/415M/900MHz对属于同一系统的(其他短程无线电接发收装置进行控制(从控)从而对所连接的装置实行各种规定的操作。系统可以采用多种频率，比如315MHz，415MHz，900MHz等。

14、该装置可以通过串口以及USB口来编程。

15、该装置可用于物流中车辆监控并对其控制，提供了一种物流管理方法，在设定的公路围墙里确认车辆的位置是否偏离来确认物流的方向。通过本终端装置基于无线网络服务器可以查询当前车辆的位置，运行的基本情况。

16、对车辆运行轨道的自动跟踪也可以对停止的车辆进行自动监测，对于停止的车辆可预先设定一个范围，可以是圆、矩形或者是不规则的闭合曲线，对在此范围的车辆进行监测，如遇到车辆由静止状态变为运动状态且超出了预定范围，车载终端装置可向中心服务器报警或者向预先设定的报警号码报警。

17、终端装置有紧急呼叫按钮、电话模式按钮、发送车辆信息按钮、参数修改按钮、时间时区调整按钮。用户可以自编程序，组网方式，以及其他扩充功能按钮。如自行组网，比如车队运行时，利用车载终端组成集群系统，只需要快捷按钮，就可转换成电话模式。

18、双控制机制，包括中心服务器主控制以及车载终端从控制。从中心服务器来的命令信号为主控信号，从车载终端到服务器的请求信号为从控制。经过无线网来交换信息。

19、可扩充数据库及其关联，提供及时，准确，全面的信息，例如：车的型号，使用年限，保险情况，所属权，维修情况，保养历史等可选信息。

20、车载终端可提供扩展模块，扩展模块包括汽车所在位置周围地理信息情况，比如最近的维修点，酒店等。

21、温度传感器，电池电压监测电路，体位传感器并且程序采用优化运算对GPS数据进行处理以确保运算结果的准确性和可靠度。

22、车载终端可接继电器模块，与车辆的油路、电路相连接。由中心服务器发来控制命令来控制继电器模块，可以控制车辆的油路、电路等。

23、本车载终端可以在缺省商业电子地图的情况下自行创建公路围墙，以达到定位跟踪的目的。

四、附图说明：

图1为本发明系统原理以及硬件连接示意图；

图2为本发明车载终端软件设计流程示意图；

图3为终端硬件电路原理图；

图4为无线电通讯接发收系统进行信息通讯以及实现某些控制功能示意图；

图5为曲线拟合算法的示意图；

图6为通过拟合得到的直线段图。

五、具体实施方式

如图1所示：车辆运行轨道自动跟踪监测装置，由车载终端10、服务端20、客户端30组成，车载终端10包括：中央控制模块U2、手机卡1、GSM/GPRS模块M1、电源U1、GPS模块M2，接口J1，外接模块U4，传输模块选择器U3，在线编程及通讯接口J2，电压比较器2，传感模块T1，电源U5；中央控制模块U2与传输模块选择器U3、电压比较器2、传感模块T1，电源U5，在线编程及通讯接口J2相连；传输模块选择器U3来控制外接模块U4与GSM/GPRS模块M1的传输；GSM/GPRS模块M1与GPS模块M2相连，服务端20包括：中心服务器3、数据库4、移动网调制解调器5；中心服务器3分别与数据库4、移动网调制解调器5相连；客户端30包括：客户终端6、数据库7；

对车辆运行轨道的自动跟踪与监测车载终端设备软件设计流程如图2所示：接好电源U5，系统启动以及初始化中央控制模块U2、GPS模块M2、GSM/GPRS模块M1，温度传感器、电压比较器，判断是否正常初始化，若未正常初始化，进入判断指示错误信息类，若是GSM/GPRS模块M1、GPS模块M2不工作，则关机；若电压低，则计时器启动20分钟后自动关闭；若是温度错误，则显示错误信息。如果正常初始化，判断网络连接是否有指示，如果没指示，继续寻找移动网信号，网络连接如果有指示，GPS模块M2启动，GPS模块M2启动后查询是否有服务器及中断请求，若有中断请求，判断中断类型，若是待机中断，执行待机，若是数据中断，执行中断前挂起；执行中断程序；执行后返回中断点。若没有服务器及中断请求，查询GPS有效时间是否过期，若GPS有效时间过期，等待下一次GPS查询，是否到查询时间，若没有到查询时间则继续查询，若到查询时间，判断GPS数据是否有效，若无效返回查询GPS有效时间是否过期，若GPS数据有效，对所得的GPS数据进行对比计算；然后判断是否待机，若待机，并且没有到终点，判断是否越界，若没有越界，返回等待下一次GPS查询，若越界，判断是否第二次越界，若没有第二次越界，返回等待下一次GPS数据查询，若第二次越界，报警，并判断是否一直越界，若一直越界，不报警，若在等待时间内回界向服务器发送回界信息并返回到等待下一次GPS查询。在正常初始化后就可以有中断服务请求，中断服务请求贯穿于整个流程当中任何位置，跳转到判断中断类型处执行程序。

终端设备启动后对所有硬件模块进行初始化，其中包括CPU，GPS，GSM，温度，电压传感器，并对有关错误信息做出响应。初始化后启动GPS模块M2，优先处理服务器中断要求，确定工作状态。如果无中断请求，车载终端10缺省状态为公路围墙，即：终端处于自我监视状态。在此状态下，终端自动根据预先设置的公路位置坐标数据以及实际GPS位置坐标确定自己相对于公路围墙的具体位置，进而做出正确响应。装置在开启GPS模块M2后，在任何时间都受中心服务器3控制，比如来自中心服务器3的中断要求对终端装置有优先权。中心服务器3可随时修改终端装置的工作状态，使其处于待机或警戒状态。每当车载终端10的工作状态转换时，都将向中心服务器3发出相关警告或状态转换信息。车载终端10本身有紧急报警功能，操作者可根据需要决定是否或者何时主动触发该报警功能。

车载终端10中，从GPS模块M2获得GPS经、纬度信号经中央控制模块U2处理，传感模块T1获得传感信号经中央控制模块U2处理，电压比较器2可对电压进行实时监控，把结果传给中央控制模块U2处理，中央控制模块U2把经、纬度信号处理经传输模块选择器U3选择GSM/GPRS模块，经手机卡1在移动网内把信号发送出去。服务端20中移动网调制解调器5把车载终端10的信号接收过来，并传送到中心服务器3，中心服务器3对信号进行处理，与相应的数据库4对应，显示出需要的数据，如WEBGIS(基于互连网的地理信息系统)、报警信号。客户端30中的客户终端6通过终端软件(需要连入internet)来查询相关数据以及获得报警信号和报警的具体地点；服务端20的中心服务器3可通过移动网调制解调器5把命令发送到车载终端10的手机卡1里，并传输到中央控制模块U2里，中央控制模块U2可对命令信号做出相应响应。(如车载终端10处于警戒状态或者待机状态)。在线编程口及通讯口J2可对中央控制模块U2进行在线编程。外接模块U4包括：显示屏、电池充电电路、继电器模块、短程无线电模块。接口J1可以是显示屏接口、电池充电接口、继电器接口、短程无线电接口。

终端装置各部分电路连接如附图3所示。

中央控制模块U2的15、16、5、6脚分别与模块M1的6、14脚、发光二极管D4、选择传输模块U3的9脚相连接，选择传输模块U3的2、5脚接中央控制模块U2的2、3脚；选择传输模块U3的7、10脚接控制外接模块U4的21、24脚，选择传输模块U3的3、8接模块M139、43脚；模块M1的52脚接发光二极管D1，控制外接模块U4的5、6、7、8、9、11脚分别与接口J1的1、2、3、4、5、6脚相连接；中央控制模块U2的56、57、58、59脚分别与在线编程及通讯接口J2的2、3、5、6脚相连接；中央控制模块U2的60、61、62、23、24、20、32脚分别与电压比较器2、传感模块T1中的温度传感器、基准晶振、复位开关、电源U1的3脚相连接；电源U1的4脚接GPS模块M2的4脚，中央控制模块U2的27、28脚接GPS模块M2的11、12脚。

中央控制模块U2可采用ATMEL公司的8位、16位、32位芯片，如MEGA128、AT91SAM7S256，GSM/GPRS模块可采用WAVECOM公司、SIEMENS公司的芯片。GPS模块可采用ET-312、GPS9546等芯片。

系统具体采取以下工作方式：

中心服务器20要求车辆必须在规定的道路上行驶，如果车辆偏离规定的道路一段距离(如向左偏离公路100米)，车载终端10就做出相应的响应(如果用于防盗就向车主的手机发送短信或自动报警)。在此监控系统中，车载终端10就向中心服务器3发送车辆越界的信息以及车辆现在的位置等信息，同时可报警提示司机。车载终端10可监测公路一定精度的所有位置数据。车载终端10内部的全球定位系统始终处于工作状态。车载终端10中中央控制模块U2每隔一定时间(如25秒)对访问GPS接收器，将获得的位置数据与内存位置数据进行比较，从而将报警数据和位置数据向中心服务器20上传，并直接向设定的手机发送报警短信。

该系统中心服务器20可以通过向车载终端10发送指令对车载终端10实现控制。车载终端10则对中心服务器20的指令实时进行回应。中心服务器20可以向车载终端10要求位置、温度数据。中心服务器20可对车载终端10设置定时自动检测所在位置功能。如果车载终端10检测结果发现其所在位置出界，则会主动向服务器20或其它指定号码发送报警数据。中心服务器20可以预先或及时对车载终端10设置定时报告数据功能。装置有两种工作状态：警戒状态和待机状态。在警戒状态，车载终端10处于自动自我监测状态，当车载终端10沿某一条或数条公路行进时，如果车载终端10发现其所在位置偏离预先设定的道路，则会立即向中心服务器20发送报警数据。在待机状态，车载终端10则是被动地等待中心服务器20的指示。中心服务器20可随时对其这两种工作状态进行改变。用户可以通过因特网访问中心服务器网页，进而得到某一车载终端10的当前及其历史状态和数据。车载终端10本身装有液晶显示器，车载终端10液晶显示器的显示屏有各种数据显示功能，车载终端10还装有体位传感器，可以用于监测所带车载终端10的系统的状态，比如倾角，受撞击后的加速度等。车载终端10同时还装有语音功能，操作者可以通过GSM网络随时和中心服务器20保持必要的语音联系。

本系统核心算法为可从规定道路中选择出少部分有代表性的信息存储在车载终端10的中央控制模块U2内存中，即：把道路用一些经过预先处理的直线段来代替，在内存中只保存直线段的最少相关信息，直线段中间的大部分经纬度数据完全省略。根据直线段的起始点和终止点进而快速找到当前经纬度应该属于哪个直线段上，在寻找直线段时，只是比较经纬度的大小而不计算球面距离，所以查找快，当找到某条直线段时，再求当前经纬度到该直线的最短球面距离并与所设定的范围进行比较，该系统算法采取的是利用折半查找法对内存中的相关数据进行快速查找。使用该方法可以有效地利用中央控制模块U2中非常有限内存资源，同时由于每次获得当前经纬度后不必与存储的经纬度求球面距离(对单片机而言，计算量比较大)直到找到球面距离小于设定值的经纬度为止，从而可以大幅度地提高运算速度。曲线拟合方法描述：

如图5所示，假设Kij(i，j在1到12之间)为点i与点j形成直线的斜率，如K12表示第1点与第2点形成直线的斜率。基本思想是：以K12为基础，分别判断K13、K14、K1j(j>2)等等与K12差的绝对值是否小于一个给定的正常数(这个常数由具体的误差和项目的具体要求决定，实验表明，如果使用的地图是MAPINFO提供的地图数据，则0.02可以保证计算误差导致的实际误差小于30米)。如果小于给定的常数，则认为第1点到第j点在一条直线上；反之，则把第1点到第j-1点作为一条直线段。上图中当j＝5时，K15与K12差的绝对值大于给定的正常数，所以得到一条从点1到点4的直线段。按照上面的步骤，从点4开始，以K45为基础，分别判断K46、K4j(j>5)等等与K45差的绝对值是否小于给定的正常数。上图中当j＝7时，K47与K45差的绝对值大于给定的正常数，所以得到一条从点4到点6的直线段。依照此方法，还可以得到从点6到点9的直线段和从点9到点12的直线段。一共得到如图6所示的4条直线段。

在实际中，为了减少误差以及达到更好的拟合效果，往往根据给定的正常数的大小，可能需要对斜率或直线段的起点与终点进行一定的修正，这样就可以适当增大正常数，从而进一步减少存储信息。在我们的项目中，斜率采用起点与终点形成直线段的斜率。

曲线拟合算法的程序语言描述：

Flag＝True；

PrePoint＝第1点的经纬度；

While(存在未访问的点)

{

CurPoint＝下一点的经纬度；

If(Flag)

{

P1＝PrePoint；

Flag＝False；

BaseK＝CurPoint到PrePoint的斜率；

PrePoint＝CurPoint；

Continue；

}

TK＝CurPoint到PrePoint的斜率；

If(TK与BaseK差的绝对值小于给定正常数)

{

PrePoint＝CurPoint；

}

else

{

P2＝PrePoint；

K＝P1到P2的斜率；

B＝P1到P2直线段在y轴上的截距；

把P1、P2、K、B追加在结果列表中；

Flag＝True；

}

If(Flag＝＝False) //处理最后一点

{

P2＝PrePoint；

K＝P1到P2的斜率；

B＝P1到P2直线段在y轴上的截距；

把P1、P2、K、B追加在结果列表中；

}

在具体的实现中，需要获得地图信息的经纬度以及分配必要的空间保存直线段信息。该算法需要注意的是直线段的斜率和直线段在y轴上截距的求法：

根据实际情况取得一个无穷小以及一个无穷大，例如：我们项目的经纬度的精度是小数点后10位，所以可以取10^-11为无穷小，因为经度差的最小值要么为零要么大于10^-11；斜率的最大值可能为：180(纬度的最大差值)除以10^-11，即：1.8×10¹³，所以取无穷大为2×10¹³。

①直线段斜率的求法

如果直线段始末两点的经度差大于无穷小，则直线段的斜率为：

反之，直线的斜率大小为无穷大。

②直线在y轴上截距的求法

如果直线的斜率不为无穷大，则直线在y轴上的截距为：

B＝始点的纬度—斜率×始点的经度

反之，直线在y轴上的截距为无穷大。

数据在中央控制模块U2中的储存方式：

把从以上过程中获得的所有直线根据斜率的绝对值是否大于1或小于等于1分为两组。对于斜率的绝对值大于1的所有直线段，只需要保存该直线段的K、B、始点纬度、末点纬度，如果K为无穷大，则表示始末两点的经度相等，则B为无穷大，这时用B保存该直线段的经度。在保存时按直线段始点纬度的升序排序；对于斜率的绝对值小于等于1的所有直线段，只需要保存直线段的K、B、始点经度、末点经度。在保存时按直线段始点经度的升序排序。排序的主要目的是为查找做好准备。根据这样的方法，上面12个点需要存储的实数个数为：4×4＝16，因为4条直线段，每条直线段用4个实数即可表示。如果不用直线拟合需要存储的实数个数为：12×2＝24。前面已经说过，这里只是为了描述拟合算法的思想，不会太大地节约存储容量，甚至有可能增加，但在实际应用中，该思想会节约很多存储容量，因为实际的道路直线是很多的。

Claims

1、车辆运行轨道自动跟踪监测装置，由车载终端(10)、服务端(20)、客户端(30)组成，其特征在于：车载终端(10)包括：中央控制模块(U2)、手机卡(1)、GSM/GPRS模块(M1)、电源(U1)、GPS模块(M2)，接口(J1)，外接模块(U4)，传输模块选择器(U3)，在线编程及通讯接口(J2)，电压比较器(2)，传感模块(T1)，电源(U5)；中央控制模块(U2)与传输模块选择器(U3)、电压比较器(2)、传感模块(T1)，电源(U5)，在线编程及通讯接口(J2)相连；传输模块选择器(U3)来控制外接模块(U4)与GSM/GPRS模块(M1)的传输；GSM/GPRS模块(M1)与GPS模块(M2)相连，服务端(20)包括：中心服务器(3)、数据库(4)、移动网调制解调器(5)；中心服务器(3)分别与数据库(4)、移动网调制解调器(5)相连；客户端(30)包括：客户终端(6)、数据库(7)；

其中：车载终端(10)中，从GPS模块(M2)获得GPS经、纬度信号经中央控制模块(U2)处理，中央控制模块(U2)将经、纬度信号处理后经传输模块选择器(U3)选择GSM/GPRS模块(M1)，经手机卡(1)在移动网内将信号发送出去；

传感模块(T1)获得传感信号经中央控制模块(U2)处理；

电压比较器(2)可对电压进行实时监控，把结果传给中央控制模块(U2)处理；

服务端(20)中移动网调制解调器(5)将车载终端(10)的信号接收过来，并传送到中心服务器(3)，中心服务器(3)对信号进行处理，与相应的数据库(4)对应，显示出需要的数据；

服务端(20)的中心服务器(3)可通过移动网调制解调器(5)把命令发送到车载终端(10)的手机卡(1)里，并传输到中央控制模块(U2)里，中央控制模块(U2)对传来的AT命令做出相应命令响应，车载终端(10)可处于警戒状态或者待机状态，对预先设定的行车路线进行自我监测；

客户端(30)中的客户终端(6)通过终端软件来查询相关数据以及获得报警信号和报警的具体地点；

在线编程及通讯接口(J2)对中央控制模块(U2)进行在线编程或者连入附近的集群系统进行短距离通信。

2、根据权利要求1所述的车辆运行轨道自动跟踪监测装置，其特征在于：中央控制模块(U2)接有液晶显示器，GSM/GPRS模块、GPS模块、温度传感器、体位传感器、电池电压监测电路、稳压电源以及指示电路。

3、根据权利要求1所述的车辆运行轨道自动跟踪监测装置，其特征在于：中央控制模块(U2)可以是8位、16位或者32位芯片。

4、根据权利要求1所述的车辆运行轨道自动跟踪监测装置，其特征在于：传感模块(T1)包括温度传感器，体位传感器，压力传感器。

5、根据权利要求1所述的车辆运行轨道自动跟踪监测装置，其特征在于：移动网为GSM/CDMA/GPRS或者是车队之间的集群系统或附近无线网络。

6、根据权利要求1所述的车辆运行轨道自动跟踪监测装置，其特征在于：外接模块(U4)包括：显示屏、电池充电电路、继电器模块、短程无线电模块；接口(J1)为显示屏接口、电池充电接口、继电器接口或短程无线电接口。

7、根据权利要求1所述的车辆运行轨道自动跟踪监测装置，其特征在于：车载终端(10)设有温度/压力传感器、紧急呼叫按钮、电话模式按钮、发送车辆信息按钮、参数修改按钮、时区调整按钮。

8、根据权利要求1所述的车辆运行轨道自动跟踪监测装置，其特征在于：从规定道路中选择出需要的地理位置点存储在车载终端(10)的中央控制模块(U2)中的存储器中，采用了曲线拟合算法，采用曲线拟合算法如下：假设Kij为点i与点j形成直线的斜率，i，j>＝1；如K12表示第1点与第2点形成直线的斜率；以K12为基础，分别判断K13、K14、K1j(j>2)与K12差的绝对值是否小于一个给定的正常数；如果小于给定的常数，则认为第1点到第j点在一条直线上；反之，则把第1点到第j-1点作为一条直线段。

9、根据权利要求1所述的车辆运行轨道自动跟踪监测装置，其特征在于：中央控制模块(U2)启动，对GPS模块(M2)，GSM/GPRS模块(M1)，温度，电压传感器进行初始化，并对有关错误信息做出响应，初始化后启动GPS模块，优先处理中断要求，确定工作状态，如果无中断请求，终端处于自我监视状态，在此状态下，终端自动根据预先设置的公路位置坐标数据以及实际GPS位置坐标确定自己相对于公路围墙的具体位置，进而做出正确响应；判断自己是否在公路围墙的范围内；在各模块初始化后，在任何时间都受中心服务器控制，中心服务器可随时修改车载终端装置的工作状态，使其处于警戒状态或者待机状态，每当终端装置的工作状态转换时，都将向中心服务器发出车载终端当前位置、温度、压力以及状态转换信息，终端装置本身有紧急报警功能。