蔡 珊

(同濟大學 軟件學院，福建 廈門361012)

一種復雜線路快速判斷超速的方法，先確定車輛在眾多線路的哪條線路的范圍內，然后在本條線路所在的區(qū)域內精確確定是否在這條線路上，然后檢測是否在線路內存在超速的情況，本發(fā)明在針對上千點的路段進行判斷時，更靈活適應，對線路拐點的判斷更迅速，對于線路變化和限速值的改變可以快速響應判斷。

1 技術背景

隨著經濟全球化的發(fā)展，通信領域也向著現(xiàn)代化方向迅速發(fā)展。各種基于GPS（全球定位系統(tǒng)）的車載終端設備，也在廣泛使用。根據(jù)國家交通部要求，很多車輛都要安裝車載GPS設備，主要實現(xiàn)車輛的監(jiān)控和管理。監(jiān)管部門需要了解車輛的位置和違規(guī)等數(shù)據(jù)，車輛在道路上行駛要特別注意安全事項，尤其超速。而實際道路復雜且限速值不一致。車載GPS終端無論是從網(wǎng)絡獲得到的地圖信息還是本地存儲的地圖信息，都可以提取出道路的每一條線路的各個拐點的經緯度，根據(jù)實際情況的復雜性，線路的拐點數(shù)由幾十到上千不等。車載GPS終端將這些拐點的經緯度信息、所規(guī)定的限速值和道路寬度作為車輛是否超速判斷的數(shù)據(jù)。

傳統(tǒng)車載GPS設備在判斷車輛是否在某一條線路時常常是進行當前GPS點和地圖上的所有限速線路的全部遍歷，這種遍歷算法簡單占用系統(tǒng)資源很高，對系統(tǒng)處理速度要求較高，運算時間也相對會慢。

2 本方法的主要原理

本方法的目的在于提供一種復雜線路快速判斷超速的方法，能在復雜線路、復雜限速值的情況下，迅速判斷車輛的超速狀態(tài)，及時提醒司機和為監(jiān)管部門提供準確快速的處罰數(shù)據(jù)，占用系統(tǒng)資源少，對系統(tǒng)處理速度要求不高，且運算時間快。

一種復雜線路快速判斷超速的方法，具體包括如下步驟：

步驟1：從地圖中抽稀出每條線路中拐點的經緯度數(shù)據(jù)、道路寬度數(shù)據(jù)以及每條線路的限速值；將每條線路中的拐點作為各首尾相接的線段的端點，將每條線路中的拐點分成N組進行管理，該N組拐點形成N個子線段；

車載GPS終端具有GPS定位功能、無線數(shù)據(jù)收發(fā)功能、音頻錄播等功能。車輛實際行駛的道路有很多條，每條道路都有成百上千甚至更多的拐點，這些拐點連接在一起就組成了一條完整的道路，車輛要判斷自己所在的具體位置就要管理這些拐點的經緯度信息。而每條道路有自己的路寬和限速值，這些信息同樣要在車載GPS終端上保存。而如果把這些信息全部存儲在車載GPS終端，就需要終端有很大的存儲空間，而大的數(shù)據(jù)同時也影響了運算的速度，所以需要進行抽稀，提取必要的拐點、路寬和限速值。然后將每條線路的拐點作為各首尾相接的線段的端點，將每條線路中的拐點分成N組進行管理，該N組拐點形成N個子線段。

步驟2：計算每組子線路的外接矩形；

每一組子線路要達到快算判斷的目的，就需要進行一種更簡單的運算，所以我們找到他們的外接矩形就可以大概確定他們的范圍。這樣就相當于車載GPS終端在查找車輛當前的路線時，先找到N個外接矩形，而這個計算量相當小。

步驟3：將每條線路中的所有子線路外接矩形信息、道路寬度數(shù)據(jù)、限速值以文件的形式存儲在車載GPS終端中，作為判斷是否超速的計算依據(jù)；若地圖數(shù)據(jù)和限速值等信息更新，只要更新對應的子線路的相應信息即可；

為了減少對車載GPS存儲空間的要求，以及提高運算速度，我們進行了抽稀。為了方便數(shù)據(jù)的更新，又進行了N個外接矩形的管理。

步驟4：車輛開始GPS定位及導航時，遍歷已經被拆分成多個子線路的外接矩形，定時輪詢并判斷車輛是否在該些外接矩形內。

步驟5：當車輛開始進入任意一個外接矩形后，開始判斷車輛當前位置至外接矩形內的所有子線段的距離，當距離小于道路寬度時，判斷該車輛在該外接矩形所對應的路線上，開始依據(jù)該線路相關的限速值判斷車輛當前速度是否在預警和報警范圍，若不在，則繼續(xù)判斷車輛和外接矩形內所有線段的距離是否小于道路寬度。

車輛同時具有無線傳輸和音頻播放的功能，這樣可以進行提前預警對司機進行語音提示，超速后進行違規(guī)提示，同時上傳給管理平臺，達到對超速的考核和處罰等管理。

圖1 工作原理示意圖

3 具體實施方式

一種復雜線路快速判斷超速的方法，具體進行如下步驟：

步驟1：從地圖中抽稀出每條線路中拐點的經緯度數(shù)據(jù)、道路寬度數(shù)據(jù)以及每條線路的限速值；

將每條線路中的拐點作為各首尾相接的線段的端點，將這些拐點進行合理分配，例如一條大路的拐點有1000個，將這些拐點分成N組進行管理，該N組拐點形成N個子線段。

步驟2：計算每條子線路的外接矩形。

步驟3：將每條線路中的所有子線路外接矩形信息、道路寬度數(shù)據(jù)、限速值以文件的形式存儲在車載GPS終端中，作為判斷是否超速的計算依據(jù)；若地圖數(shù)據(jù)和限速值等信息更新，只要更新對應的子線路的相應信息即可。

步驟4：車輛開始GPS定位及導航時，遍歷已經被拆分成多個子線路的外接矩形，定時輪詢并判斷車輛是否在該些外接矩形內。

步驟5：當車輛開始進入任意一個外接矩形后，開始判斷車輛當前位置至外接矩形內的所有子線段的距離，當距離小于道路寬度時，判斷該車輛在該外接矩形所對應的路線上，開始依據(jù)該線路相關的限速值判斷車輛當前速度是否在預警和報警范圍，同時進行語音提示和上報監(jiān)控系統(tǒng)，若不在，則繼續(xù)判斷車輛和外接矩形內所有線段的距離是否小于道路寬度。

如圖1所示，由CAR-0——CAR-1——CAR-2——CAR-3表示車輛行車路線，A、B、C是三個線路，1-N是A線路的拐點，N-M是B線路的拐點，M-Q是C線路的拐點；L1、L2、L3是車輛到線路的距離；如圖1所示，CAR-0不在任何一條線路的外接矩形內，定時輪詢并判斷CAR-0是否落入任意一個外接矩形內，直到發(fā)現(xiàn)車輛進入某一外接矩形，此計算只涉及到數(shù)據(jù)大小比較的計算。當車輛開始進入任意一個外接矩形后，開始判斷車輛當前位置和外接矩形內的所有子線段的距離，此計算只涉及到點到線的距離計算，當距離小于道路寬度時，判斷該車輛在該外接矩形所對應的路線上，開始依據(jù)該線路相關的限速值判斷車輛當前速度是否在預警和報警范圍，同時進行語音提示和上報監(jiān)控系統(tǒng)。當判斷到車輛在這條線路的某段線段后，按照車輛的行駛軌跡，接下來為了更高的提高判斷效率，只需要判斷和這條線段相鄰的幾個線段就好（可以選取3-5個）。這樣一次的輪詢時間就更快了，計算量也大大減小。

當CAR-1行駛進入A路線的外接矩形時，開始計算CAR-1至A路線所有子線段的距離，當L1fflt;=道路路寬值時，判斷車輛在A路線內；當CAR-2行駛進入B路線的矩形時，開始計算CAR-2和B路線所有線段的距離，當任何一個L2ffgt;道路路寬值時，判斷車輛不在B線路內；超時后車輛還是不在B線路內，則從C所在的外接矩形開始判斷車輛是不是進入了C線路內……依此類推。

采用本技術方法后，先確定車輛在眾多線路的哪條線路的范圍內，然后在本條線路所在的區(qū)域內精確確定是否在這條線路上，然后檢測是否在線路內存在超速的情況。這樣針對上千點的路段進行判斷時，更靈活適應，對線路拐點的判斷更迅速，對于線路變化和限速值的改變可以快速響應判斷。

本方法可以延伸使用到其他環(huán)境，例如一種車載廣告功能我們暫且稱它為定點廣告。車載流媒體終端可以結合位置進行定點的廣告的發(fā)布。