本發(fā)明涉及地理圍欄判定，具體為基于gps數(shù)據(jù)的地理圍欄判定方法。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有地理圍欄技術(shù)，如點與圓形區(qū)域或多邊形區(qū)域的判定，在渣土車復(fù)雜動態(tài)作業(yè)場景中表現(xiàn)出明顯不足，簡單的幾何圍欄無法適配渣土車不規(guī)則的作業(yè)區(qū)域，而靜態(tài)圍欄缺乏動態(tài)更新能力，無法有效處理路徑和區(qū)域的頻繁變化，此外，傳統(tǒng)射線法在處理邊界問題時容易受浮點數(shù)誤差影響，導(dǎo)致誤判或重復(fù)計數(shù)，渣土車作業(yè)過程中存在超出規(guī)定區(qū)域、非法傾倒渣土等問題，對城市管理提出了更高要求；

2、如何結(jié)合射線法與點與路徑的最短距離判定技術(shù)，通過靜態(tài)高精度判定和動態(tài)路徑實時支持，可以有效解決傳統(tǒng)技術(shù)的不足，因此，針對上述問題提出基于gps數(shù)據(jù)的地理圍欄判定方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供基于gps數(shù)據(jù)的地理圍欄判定方法，以解決如何結(jié)合射線法與點與路徑的最短距離判定技術(shù)，通過靜態(tài)高精度判定和動態(tài)路徑實時支持，解決傳統(tǒng)技術(shù)的不足的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、基于gps數(shù)據(jù)的地理圍欄判定方法，包括以下步驟：

4、步驟一：通過車輛gps上傳車輛位置信息到消息服務(wù)kafka中；

5、步驟二：在圍欄判定服務(wù)中，監(jiān)聽kafka的消息；

6、步驟三：對每一組車輛位置信息，通過gps數(shù)據(jù)使用圍欄判定算法進(jìn)行判定；

7、步驟四：在觸發(fā)圍欄的車輛后，繼續(xù)觸發(fā)對應(yīng)的圍欄規(guī)則，進(jìn)行預(yù)警或者日志記錄。

8、作為本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)化的內(nèi)容，其中：所述通過gps數(shù)據(jù)使用圍欄判定算法進(jìn)行判定的流程為：

9、s1：經(jīng)緯度輸入預(yù)處理：

10、獲取渣土車當(dāng)前位置的地理經(jīng)緯度信息(lat,lon)；

11、通過坐標(biāo)投影算法將地理經(jīng)緯度信息(lat,lon)轉(zhuǎn)換為平面直角坐標(biāo)(x,y)，用于幾何計算；

12、s2：靜態(tài)圍欄判定：

13、使用射線法判斷目標(biāo)點是否位于多邊形區(qū)域內(nèi)：

14、s21：讀取圍欄多邊形頂點的坐標(biāo)p＝p1,p2,...,pn；

15、s22：對目標(biāo)點(x,y)發(fā)射一條水平射線，計算射線與多邊形邊的交點數(shù)量；

16、s23：如果交點數(shù)量為奇數(shù)，則目標(biāo)點在圍欄內(nèi)；

17、如果交點數(shù)量為偶數(shù)，則目標(biāo)點在圍欄外；

18、s3：動態(tài)路徑判定：

19、通過目標(biāo)點到路徑的最短距離計算，判斷是否在動態(tài)路徑影響范圍內(nèi)：

20、s31：提供動態(tài)路徑的點集p＝p1,p2,...,pn；

21、s32：依次計算目標(biāo)點(x,y)到每條路徑線段[pi,pi+1]的最短距離d；

22、s33：如果d≤dthreshold則目標(biāo)點在動態(tài)路徑范圍內(nèi)；

23、s4：綜合判定輸出：

24、根據(jù)靜態(tài)圍欄和動態(tài)路徑的判定結(jié)果，輸出目標(biāo)點的圍欄狀態(tài)：

25、若目標(biāo)點位于靜態(tài)圍欄內(nèi)或動態(tài)路徑范圍內(nèi)，則判定為合法作業(yè)區(qū)域；

26、若目標(biāo)點不在任何區(qū)域內(nèi)，則判定為非法作業(yè)。

27、作為本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)化的內(nèi)容，其中：所述s22中計算射線與多邊形邊的交點數(shù)量的計算，包括以下步驟：

28、s221：定義多邊形頂點和目標(biāo)點：設(shè)圍欄多邊形由頂點集合表示，其中每個頂點的坐標(biāo)為(xi,yi)，目標(biāo)點的坐標(biāo)為(x,y)；

29、s222：射線與邊的交點計算：檢查射線是否與多邊形的每條邊[pi,pi+1]相交；

30、s223：判定點是否在線段上，交點必須在邊的范圍內(nèi)，即滿足：

31、min(xi,xi+1)≤xintersect≤max(xi,xi+1)

32、s224：奇偶法判定點的狀態(tài)：

33、統(tǒng)計射線與所有邊的交點數(shù)量n，如果n為奇數(shù)，則目標(biāo)點在圍欄內(nèi)；如果n為偶數(shù)，則目標(biāo)點在圍欄外。

34、作為本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)化的內(nèi)容，其中：所述s222中，檢查射線是否與多邊形的每條邊[pi,pi+1]相交，包括以下步驟：

35、s2221：定義射線為y＝y(tǒng)point，多邊形的每條邊的端點為(xi,yi)和(xi+1,yi+1)，且交點滿足：

36、min(yi,yi+1)-ε＜y≤max(yi,yi+1)+ε

37、式中，ε為誤差容忍值；

38、s2222：計算邊的斜率k,邊的斜率k計算公式為:

39、

40、如果xi+1＝x，邊為垂直邊，交點直接記為邊的x坐標(biāo)；

41、s2223：計算交點橫坐標(biāo)xintersect：

42、

43、式中，yi+1≠yi，δx為誤差項，其中δx的值根據(jù)應(yīng)用場景和計算需求取一個較小的偏移值10-8；

44、如果邊是水平邊，則射線不會與其相交。

45、作為本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)化的內(nèi)容，其中：所述s32中，目標(biāo)點(x,y)到每條路徑線段[pi,pi+1]的最短距離d的計算公式為：

46、

47、式中，xproj和yproj為投影點。

48、作為本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)化的內(nèi)容，其中：所述投影點xproj和yproj的計算公式為：

49、t<0:最近點是路徑點pi；

50、t>1:最近點是路徑點pi+1；

51、0≤t≤1：最近點在路徑線段上，路徑線段上投影點計算公式為:

52、(xproj,yproj)＝(xi+t(xi+1-xi),yi+t(yi+1-yi))。

53、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

54、1、本發(fā)明中，利用射線法對靜態(tài)多邊形圍欄進(jìn)行高精度判定，適用于固定區(qū)域的作業(yè)監(jiān)控，同時引入動態(tài)路徑判定技術(shù)，實時計算目標(biāo)點到路徑的最短距離，確保渣土車頻繁變化的作業(yè)軌跡也在監(jiān)控范圍內(nèi)，通過浮點數(shù)誤差修正與容差機制，有效降低了邊界誤判的可能性，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，本發(fā)明在精度、動態(tài)支持、魯棒性和擴展性等方面具有顯著優(yōu)勢，顯著提高了渣土車作業(yè)監(jiān)控的精準(zhǔn)度與實時性，為城市建設(shè)和管理提供了高效的技術(shù)支持，通過結(jié)合靜態(tài)圍欄的高精度判定與動態(tài)路徑的實時支持，優(yōu)化了渣土車作業(yè)監(jiān)控中的圍欄判定問題；

55、2、本發(fā)明中，靜態(tài)圍欄通過優(yōu)化的射線法能夠精確處理復(fù)雜多邊形區(qū)域，而動態(tài)路徑技術(shù)則彌補了傳統(tǒng)靜態(tài)圍欄無法適應(yīng)動態(tài)變化的不足，本發(fā)明還通過靈活的混合監(jiān)控模式，實現(xiàn)了固定圍欄與動態(tài)軌跡的結(jié)合，適應(yīng)多樣化的場景需求。

技術(shù)特征：

1.基于gps數(shù)據(jù)的地理圍欄判定方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于gps數(shù)據(jù)的地理圍欄判定方法，其特征在于：所述通過gps數(shù)據(jù)使用圍欄判定算法進(jìn)行判定的流程為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于gps數(shù)據(jù)的地理圍欄判定方法，其特征在于：所述s22中計算射線與多邊形邊的交點數(shù)量的計算，包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于gps數(shù)據(jù)的地理圍欄判定方法，其特征在于：所述s222中，檢查射線是否與多邊形的每條邊[pi,pi+1]相交，包括以下步驟：

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于gps數(shù)據(jù)的地理圍欄判定方法，其特征在于：所述s32中，目標(biāo)點(x,y)到每條路徑線段[pi,pi+1]的最短距離d的計算公式為：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于gps數(shù)據(jù)的地理圍欄判定方法，其特征在于：所述投影點xproj和yproj的計算公式為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及地理圍欄判定技術(shù)領(lǐng)域，尤其為一種基于GPS數(shù)據(jù)的地理圍欄判定方法，包括以下步驟：步驟一：通過車輛GPS上傳車輛位置信息到消息服務(wù)Kafka中；步驟二：在圍欄判定服務(wù)中，監(jiān)聽Kafka的消息；步驟三：對每一組車輛位置信息，通過GPS數(shù)據(jù)使用圍欄判定算法進(jìn)行判定；步驟四：在觸發(fā)圍欄的車輛后，繼續(xù)觸發(fā)對應(yīng)的圍欄規(guī)則，進(jìn)行預(yù)警或者日志記錄，本發(fā)明中，利用射線法對靜態(tài)多邊形圍欄進(jìn)行高精度判定，適用于固定區(qū)域的作業(yè)監(jiān)控，同時引入動態(tài)路徑判定技術(shù)，實時計算目標(biāo)點到路徑的最短距離，確保渣土車頻繁變化的作業(yè)軌跡也在監(jiān)控范圍內(nèi)，通過浮點數(shù)誤差修正與容差機制，有效降低了邊界誤判的可能性，顯著提高了渣土車作業(yè)監(jiān)控的精準(zhǔn)度與實時性。

技術(shù)研發(fā)人員：田海霞
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京泰晟科技實業(yè)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/7