基于衛(wèi)星定位的網(wǎng)約車計(jì)程計(jì)時(shí)檢測(cè)技術(shù)研究

康婷婷， 張 磊， 王躍佟， 黃 艷， 王亞軍

(1.北京市計(jì)量檢測(cè)科學(xué)研究院，北京 100029；2.國(guó)家衛(wèi)星導(dǎo)航定位與授時(shí)產(chǎn)業(yè)計(jì)量測(cè)試中心，北京 100029)

1 引 言

衛(wèi)星導(dǎo)航的應(yīng)用為交通運(yùn)輸引導(dǎo)、組織、服務(wù)帶來了革命性的變化。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)創(chuàng)新與智能手機(jī)的快速普及催生了“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的來臨,“互聯(lián)網(wǎng)+交通”已成為當(dāng)下最為熱門的市場(chǎng)領(lǐng)域,網(wǎng)約車即為該背景下的產(chǎn)物[1]。幾年間,網(wǎng)約車服務(wù)迅速發(fā)展,面對(duì)打車難的現(xiàn)狀,網(wǎng)約車的出現(xiàn)無疑極大地方便了市民的出行,在共享經(jīng)濟(jì)理論下起到了市場(chǎng)化資源配置的作用[2～4],但是網(wǎng)約車存在計(jì)程計(jì)時(shí)不準(zhǔn)的問題。國(guó)外,尚未見針對(duì)網(wǎng)約車計(jì)程計(jì)時(shí)是否準(zhǔn)確方面的研究。我國(guó)2016年由北京市計(jì)量檢測(cè)科學(xué)研究院牽頭起草的4項(xiàng)網(wǎng)約車計(jì)程計(jì)時(shí)計(jì)量技術(shù)規(guī)范發(fā)布并實(shí)施[5～8]。在4項(xiàng)規(guī)范中規(guī)定了網(wǎng)約車計(jì)程誤差為-4%～+1%,計(jì)時(shí)誤差為≤1.5 s。文獻(xiàn)[9]曾經(jīng)提出一種通過實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(real-time kinematic, RTK)差分技術(shù)對(duì)網(wǎng)約車計(jì)程計(jì)時(shí)進(jìn)行檢測(cè)的方法;但鮮見針對(duì)網(wǎng)約車計(jì)程計(jì)時(shí)誤差來源及其量化分析的研究。

為此,本文建立了一套用于網(wǎng)約車計(jì)程計(jì)時(shí)檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)裝置及標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)景庫,在不同的場(chǎng)景下對(duì)不同網(wǎng)約車平臺(tái)公司的計(jì)程計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè),并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(global navigation satellite system,GNSS)[10]模擬器的里程和時(shí)間進(jìn)行比對(duì)分析。

2 網(wǎng)約車計(jì)程計(jì)時(shí)原理及誤差來源

2.1 網(wǎng)約車計(jì)程計(jì)時(shí)原理

網(wǎng)約車移動(dòng)衛(wèi)星定位裝置由手機(jī)衛(wèi)星定位模塊和APP軟件構(gòu)成?？稍谑謾C(jī)中完成計(jì)算,也可將信息上傳至網(wǎng)約車服務(wù)平臺(tái),由平臺(tái)完成計(jì)算。網(wǎng)約車行駛里程是終端按照每2 s或3 s間隔的頻率采集、上傳定位信息,通過積分累加獲得的。

網(wǎng)約車計(jì)時(shí)是司機(jī)將手機(jī)接單、結(jié)束的動(dòng)作上傳到網(wǎng)約車平臺(tái)服務(wù)器,由平臺(tái)服務(wù)器完成計(jì)時(shí),因此對(duì)網(wǎng)約車時(shí)間的計(jì)量主要針對(duì)平臺(tái)進(jìn)行。目前網(wǎng)約車公司對(duì)時(shí)間基本都可以計(jì)算到s級(jí),個(gè)別網(wǎng)約車平臺(tái)公司可以計(jì)算到ms級(jí),但是結(jié)算顯示都是以分鐘為結(jié)算單位的。

2.2 定位誤差

定位誤差主要包含定位采集終端(即手機(jī))采集定位信息帶來的誤差。

網(wǎng)約車計(jì)程的第一步是獲取定位點(diǎn),目前網(wǎng)約車平臺(tái)公司對(duì)定位點(diǎn)的選取原則是根據(jù)終端的定位數(shù)據(jù),會(huì)基于平臺(tái)業(yè)務(wù)要求的時(shí)間間隔,給出精度最高的一個(gè)點(diǎn),這個(gè)點(diǎn)是依據(jù)GPS或基站或WIFI等多種定位方式融合計(jì)算得出[11]。如果根據(jù)以上原則無符合要求的點(diǎn),則放棄該點(diǎn)的選取。

2.3 平臺(tái)修正誤差

平臺(tái)修正誤差是網(wǎng)約車平臺(tái)公司依靠自主研發(fā)的里程計(jì)算軟件進(jìn)行軌跡修正時(shí)帶來的誤差。在獲取定位點(diǎn)后,平臺(tái)會(huì)在實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)過程中過濾異常點(diǎn),基于過濾后的點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算,每2個(gè)點(diǎn)之間按直線計(jì)算,如果2個(gè)點(diǎn)之間丟點(diǎn)距離達(dá)到系統(tǒng)設(shè)置的閾值,會(huì)使用兩點(diǎn)的坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的地圖上的距離作為2點(diǎn)之間的距離[12～15]。

3 網(wǎng)約車計(jì)程計(jì)時(shí)檢測(cè)

3.1 網(wǎng)約車計(jì)程計(jì)時(shí)檢測(cè)裝置研制

目前常用的網(wǎng)約車計(jì)程計(jì)時(shí)檢測(cè)方法包括實(shí)驗(yàn)室模擬器法測(cè)試和實(shí)景路測(cè)法。本文選取實(shí)驗(yàn)室模擬器法研制網(wǎng)約車計(jì)程計(jì)時(shí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置,內(nèi)置計(jì)程計(jì)時(shí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫,適用于網(wǎng)約車車載終端、移動(dòng)終端等網(wǎng)約車上中下游各類計(jì)程計(jì)時(shí)產(chǎn)品及系統(tǒng)的計(jì)量測(cè)試。標(biāo)準(zhǔn)裝置由衛(wèi)星信號(hào)回放設(shè)備、屏蔽箱和計(jì)算機(jī)組成。在對(duì)網(wǎng)約車移動(dòng)終端計(jì)程計(jì)時(shí)檢測(cè)時(shí),需要屏蔽外界信號(hào),使得終端只能接收到由衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)模擬器發(fā)出的模擬信號(hào)或者衛(wèi)星信號(hào)記錄回放設(shè)備發(fā)出的信號(hào),從而把外界環(huán)境因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響降到最小,網(wǎng)約車終端計(jì)程計(jì)時(shí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示,移動(dòng)終端屏蔽場(chǎng)景如圖2所示。

圖1 網(wǎng)約車計(jì)程計(jì)時(shí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置硬件圖Fig.1 Hardware diagram of standard device for measuring the of App-based ride-hailing calculating mileage and time

圖2 移動(dòng)終端屏蔽環(huán)境Fig.2 The shielding environment of mobile terminal

3.2 實(shí)驗(yàn)過程

在微波暗室中,衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)模擬器在基于電子地圖建立的計(jì)程計(jì)時(shí)誤差測(cè)試場(chǎng)景中運(yùn)行,需保證可見衛(wèi)星不少于6顆,信號(hào)功率不低于 -120 dBm。 啟動(dòng)模擬器定位偏差和定位偏差精密度測(cè)試場(chǎng)景,移動(dòng)終端輸出第1個(gè)有效定位值后,等待3 min,記錄移動(dòng)終端定位數(shù)據(jù)值,模擬路徑行駛結(jié)束后,需再等待3 min,再結(jié)束測(cè)試。為確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠,測(cè)試前后均需等待3 min。儀器連接如圖3所示。

圖3 儀器連接圖Fig.3 Connection diagram of instrument

4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

本文選取了高速公路、高速輔路、市區(qū)道路、機(jī)場(chǎng)周邊、火車站和工業(yè)園區(qū)6種場(chǎng)景,對(duì)滴滴、易到、首汽、神州這4家網(wǎng)約車平臺(tái)公司的計(jì)程誤差進(jìn)行了測(cè)試。6種場(chǎng)景具體為：高速公路(昌平科技園收費(fèi)站—西三旗收費(fèi)站),高速輔路(健德門—北沙灘),市區(qū)道路(雙井橋—馬甸橋),機(jī)場(chǎng)周邊(首都機(jī)場(chǎng)3號(hào)航站樓—五元橋),火車站(北京站—北京西站)和工業(yè)園區(qū)(新元科技園—生命科學(xué)園)。為減少實(shí)驗(yàn)過程中的偶然因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，GNSS模擬器(標(biāo)準(zhǔn)器)的數(shù)據(jù)均為多組數(shù)據(jù)求均值之后的結(jié)果。

4.1 高速公路場(chǎng)景

昌平科技園收費(fèi)站到西三旗收費(fèi)站主路路段是高速公路場(chǎng)景,在該路段全程信號(hào)良好,也沒有較強(qiáng)的外界干擾,因此4家網(wǎng)約車平臺(tái)公司的計(jì)程誤差都在規(guī)定的-4%～1%之間,見表1所示。

表1 高速公路場(chǎng)景計(jì)程計(jì)時(shí)結(jié)果Tab.1 The result of calculating mileage and time of highway scene

4.2 高速輔路場(chǎng)景

健德門到北沙灘為高速輔路路段,由于會(huì)經(jīng)過立交橋等衛(wèi)星信號(hào)較差的路段,所以4家網(wǎng)約車平臺(tái)計(jì)程誤差都超過了規(guī)定誤差范圍,見表2所示。

表2 高速輔路場(chǎng)景計(jì)程計(jì)時(shí)結(jié)果Tab.2 The result of calculating mileage and time of highway auxiliary road scene

4.3 市區(qū)道路場(chǎng)景

雙井橋到馬甸橋?yàn)槭袇^(qū)道路。由于市區(qū)道路建筑物較多,且會(huì)受到較多的信號(hào)干擾,首汽和神州的計(jì)程誤差都超過了+1%,滴滴和易到計(jì)程誤差在誤差范圍之內(nèi),見表3所示。

表3 市區(qū)道路場(chǎng)景計(jì)程計(jì)時(shí)結(jié)果Tab.3 The result of calculating mileage and time of urban roads scene

4.4 機(jī)場(chǎng)周邊場(chǎng)景

首都機(jī)場(chǎng)3號(hào)航站樓到五元橋?yàn)闄C(jī)場(chǎng)周邊場(chǎng)景,由于該路段高大建筑物較少,衛(wèi)星信號(hào)較強(qiáng),雖然沒有像市區(qū)內(nèi)那樣復(fù)雜的信號(hào)干擾,但是接近機(jī)場(chǎng)的部分路段,會(huì)受到一部分無線電干擾,造成計(jì)程出現(xiàn)誤差。首汽計(jì)程結(jié)果超出誤差范圍,其他3家計(jì)程結(jié)果在誤差范圍內(nèi),見表4所示。

4.5 火車站場(chǎng)景

北京站到北京西站北廣場(chǎng)為火車站場(chǎng)景。由于在該路段多為市區(qū)道路,且外界信號(hào)干擾較大,再加上周圍建筑物造成的多徑干擾,導(dǎo)致計(jì)程誤差較大。4家網(wǎng)約車平臺(tái)的計(jì)程誤差都超過了規(guī)定范圍,見表5所示。

表4 機(jī)場(chǎng)周邊場(chǎng)景計(jì)程計(jì)時(shí)結(jié)果Tab.4 The result of calculating mileage and time of airport perimeter scene

表5 火車站場(chǎng)景計(jì)程計(jì)時(shí)結(jié)果Tab.5 The result of calculating mileage and time of railway station scene

4.6 工業(yè)園區(qū)場(chǎng)景

新元科技園到生命科學(xué)園為工業(yè)園區(qū)場(chǎng)景。在工業(yè)園區(qū)內(nèi)用于科研和工業(yè)生產(chǎn)的無線電信號(hào)相對(duì)復(fù)雜,網(wǎng)約車在工業(yè)園區(qū)內(nèi)及周邊運(yùn)行時(shí)衛(wèi)星定位會(huì)出現(xiàn)較大誤差,導(dǎo)致計(jì)程誤差的存在。從表6可以看出,4家網(wǎng)約車平臺(tái)都出現(xiàn)了較大的誤差。

表6 工業(yè)園區(qū)場(chǎng)景計(jì)程計(jì)時(shí)結(jié)果Tab.6 The result of calculating mileage and time of industrial park scene

4.7 綜合比對(duì)

將不同網(wǎng)約車終端在不同場(chǎng)景下的計(jì)程數(shù)據(jù)誤差進(jìn)行比對(duì)如圖4所示。

綜合圖4數(shù)據(jù)可以看出:在衛(wèi)星信號(hào)較好的高速公路場(chǎng)景,4家網(wǎng)約車軟件計(jì)程誤差均在誤差范圍內(nèi);而在衛(wèi)星信號(hào)較差的高速輔路、火車站及工業(yè)園區(qū),4家網(wǎng)約車軟件計(jì)程誤差均超出誤差范圍;在市區(qū)道路和機(jī)場(chǎng)周邊道路,4家網(wǎng)約車軟件計(jì)程誤差各有差異。總體來看,滴滴軟件計(jì)程誤差基本符合要求。

網(wǎng)約車計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)雖然可以精確到秒,但是在結(jié)算時(shí)均以分鐘為結(jié)算單位,所以這4家網(wǎng)約車平臺(tái)計(jì)時(shí)結(jié)果均在誤差范圍內(nèi)。

圖4 不同網(wǎng)約車終端在6種場(chǎng)景下的誤差對(duì)比圖Fig.4 Comparison of errors of App-based Ride-hailing terminal in six scenarios

5 結(jié) 論

本文分析了網(wǎng)約車計(jì)程計(jì)時(shí)的誤差來源,并針對(duì)目前網(wǎng)約車平臺(tái)計(jì)程計(jì)時(shí)的現(xiàn)狀建立了一套網(wǎng)約車計(jì)程計(jì)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)裝置和標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)景庫。選取6種標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)景,以GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航模擬器的里程和時(shí)間為標(biāo)準(zhǔn)值,4種網(wǎng)約車平臺(tái)的在6種場(chǎng)景下的計(jì)程計(jì)時(shí)與標(biāo)準(zhǔn)里程和時(shí)間進(jìn)行比對(duì)。結(jié)果表明:衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的強(qiáng)弱對(duì)網(wǎng)約車計(jì)程計(jì)時(shí)的影響較大,在信號(hào)較好的路段,網(wǎng)約車計(jì)程數(shù)據(jù)誤差較?。涣硗饩W(wǎng)約車平臺(tái)公司的計(jì)程算法也影響著計(jì)程結(jié)果的準(zhǔn)確性,在信號(hào)較差的路段,網(wǎng)約車平臺(tái)公司通過優(yōu)化其算法,并借助地圖數(shù)據(jù)可以對(duì)衛(wèi)星定位誤差進(jìn)行修正,提高計(jì)程準(zhǔn)確度。

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（5）看近是引起近視的主要原因。因此，青少年閱讀寫作業(yè)時(shí)應(yīng)配戴低度凸透鏡可預(yù)防近視的發(fā)生和發(fā)展、控制眼軸的發(fā)育。根據(jù)三聯(lián)運(yùn)動(dòng)的理論，使低度凸透鏡的光學(xué)中心向內(nèi)移動(dòng)或在低度凸透鏡上附加適度的三棱鏡,可有效預(yù)防眼軸增長(zhǎng)，延緩近視的發(fā)展。

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