專利名稱：導(dǎo)航系統(tǒng)中的一種快速地理坐標投影轉(zhuǎn)換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地理信息系統(tǒng)(GIS)和全球定位系統(tǒng)(GPS)領(lǐng)域，具體涉及一種高效快速的從GPS經(jīng)緯度坐標轉(zhuǎn)換到GIS圖形坐標的方法，能夠使GPS移動目標快速準確的顯示在圖形屏幕上面。
背景技術(shù)：
在信息社會中，80％的信息與位置信息有關(guān)，所以專門用來處理位置信息的系統(tǒng)(比如GIS系統(tǒng)、GPS系統(tǒng))的應(yīng)用現(xiàn)在十分廣泛。導(dǎo)航系統(tǒng)就是位置信息系統(tǒng)的一種應(yīng)用，在導(dǎo)航系統(tǒng)中首要解決的問題就是要將移動目標在現(xiàn)實世界具體位置和系統(tǒng)中的電子地圖內(nèi)容對應(yīng)起來。移動目標的實時具體位置是由GPS信號接受模塊確定，它是一種地心坐標(WGS經(jīng)緯度坐標)，如果要和導(dǎo)航系統(tǒng)中的電子地圖內(nèi)容對應(yīng)起來一般需要經(jīng)過下面的步驟1.通過空間大地坐標和空間直角坐標之間的轉(zhuǎn)換將WGS經(jīng)緯度坐標轉(zhuǎn)換為WGS空間直角坐標，有專門地理坐標轉(zhuǎn)換公式完成該轉(zhuǎn)換；2.通過不同基準面的空間直角坐標系間的轉(zhuǎn)換，將WGS空間直角坐標轉(zhuǎn)換為北京54或者西安80空間直角坐標，實現(xiàn)這種坐標轉(zhuǎn)換的主要方法有布爾沙模型及七參數(shù)法；3.將空間直角坐標轉(zhuǎn)換為空間大地坐標，就是前面步驟1的逆向過程這里就是將北京54或者西安80空間直角坐標轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的空間大地坐標；4.將北京54或者西安80空間大地坐標通過高斯投影正算轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的平面坐標；5.通過平面坐標之間的轉(zhuǎn)換將北京54或者西安80平面坐標轉(zhuǎn)換為地方坐標系統(tǒng)；6.將地方坐標系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為導(dǎo)航系統(tǒng)中的屏幕設(shè)備坐標。
從上面的過程中可以看出要將GPS模塊采集到的地理坐標轉(zhuǎn)換為導(dǎo)航系統(tǒng)中的屏幕坐標需要用到大量的復(fù)雜公式計算，不僅如此，在步驟3中的七參數(shù)轉(zhuǎn)換方法，需要知道X平移，Y平移，Z平移，而將X旋轉(zhuǎn)，Y旋轉(zhuǎn)，Z旋轉(zhuǎn)，尺度變化K七個參數(shù)，但是這七個參數(shù)是不公開的，并且不同的區(qū)域這七個參數(shù)值是不相同的，一般情況下是通過采集三個校準點(同時具有WGS空間直角坐標和北京54空間直角坐標)根據(jù)公式推導(dǎo)出這七個參數(shù)；同樣步驟5中的平面坐標之間轉(zhuǎn)換可能有標準北京、西安坐標和地方坐標(實際圖形坐標可以看作一種地方坐標)之間的轉(zhuǎn)換，這里也需要采集控制點計算轉(zhuǎn)換參數(shù)。
如果采用上面的地理坐標投影轉(zhuǎn)換方法將是一個十分繁瑣和緩慢的過程，并且會導(dǎo)致導(dǎo)航數(shù)據(jù)采集成本相對較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述存在的問題和不足，針對導(dǎo)航應(yīng)用提供一種快速簡單的地理坐標的轉(zhuǎn)換方法，將GPS信號采集模塊得到的位置信息方便的轉(zhuǎn)換到導(dǎo)航系統(tǒng)中并在屏幕上將信息用圖形的方式顯示出來。
本發(fā)明涉及到GPS信號處理、GIS地理坐標轉(zhuǎn)換和地圖投影、計算機圖形二維坐標轉(zhuǎn)換等內(nèi)容，包含GPS接收模塊、導(dǎo)航軟硬件系統(tǒng)、位置信息處理和誤差校正模塊、電子地圖四個組成部分，通過位置信息處理和誤差校正模塊，將GPS接收模塊中的位置信息通過快速簡單的地理坐標投影轉(zhuǎn)換，導(dǎo)入到導(dǎo)航系統(tǒng)中并且在電子地圖上顯示出來。具體方法如下1.通過GPS接收模塊得到移動目標位置信息，將位置信息通過處理轉(zhuǎn)換為標準格式的WGS經(jīng)緯度坐標，將WGS經(jīng)緯度坐標直接當作西安80經(jīng)緯度坐標，由于這兩個坐標系統(tǒng)近似平行，不會導(dǎo)致圖形扭曲，但還是會導(dǎo)致一些誤差，在后面會進行一些誤差處理；2.通過高斯投影將西安80經(jīng)緯度坐標轉(zhuǎn)換為西安80平面坐標，這里需要知道地球橢球參數(shù)和該位置的中央經(jīng)度；3.將西安80平面坐標轉(zhuǎn)換為導(dǎo)航系統(tǒng)中的電子地圖的圖形坐標，這里進行的就是誤差校正工作，由步驟1導(dǎo)致的誤差將在這里進行處理，采用的四參數(shù)坐標轉(zhuǎn)換方法，公式如下x＝(x′*cos(a)+y′*sin(a)+xd)*k；y＝(y′*cos(a)-x′*sin(a)+yd)*k；參數(shù)說明xdx平移，ydy平移，a旋轉(zhuǎn)角度，k縮放比例尺要計算出上面的四個參數(shù)需要找兩個已知控制點，這兩個已知控制點的西安80平面坐標和電子地形坐標都需要知道，然后根據(jù)上面的公式反向推導(dǎo)出四參數(shù)4.將電子地圖的圖形坐標轉(zhuǎn)換為導(dǎo)航系統(tǒng)中的屏幕設(shè)備坐標，簡單的二維坐標轉(zhuǎn)換，不涉及到圖形旋轉(zhuǎn)。


圖1導(dǎo)航系統(tǒng)中位置信息總體流程圖。
圖2地理坐標投影轉(zhuǎn)換流程圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明。
由圖1可見，導(dǎo)航所需的位置信息首先通過GPS接收模塊得到，然后將位置信息通過獨立的位置信息處理和誤差校正模塊進行處理得到標準格式的WGS經(jīng)緯度坐標，導(dǎo)航系統(tǒng)接收的是WGS經(jīng)緯度坐標，導(dǎo)航軟件系統(tǒng)再調(diào)用位置信息處理和誤差校正模塊，這里的WGS經(jīng)緯度坐標被直接當作西安80經(jīng)緯度坐標，通過高斯投影將西安80經(jīng)緯度坐標轉(zhuǎn)換為西安80平面坐標，再將西安80平面坐標轉(zhuǎn)換為電子地圖的圖形數(shù)據(jù)，電子地形數(shù)據(jù)要顯示在導(dǎo)航系統(tǒng)的屏幕上面，還要通過一個內(nèi)部的三參數(shù)坐標轉(zhuǎn)換，這一步驟是由導(dǎo)航軟件系統(tǒng)完成的。
圖2說明了本發(fā)明的具體處理流程，圖中共有三個坐標轉(zhuǎn)換過程高斯投影、四參數(shù)轉(zhuǎn)換和三參數(shù)轉(zhuǎn)換，高斯投影和四參數(shù)轉(zhuǎn)換是位置信息處理和誤差校正模塊處理的內(nèi)容，首先在高斯投影中，位置信息處理和誤差校正模塊中有固定的地球橢球參數(shù)，中央經(jīng)度根據(jù)移動目標位置信息動態(tài)確定，比如移動目標處于武漢市中央經(jīng)度就為114度或者117度(分別是采用三度分帶和六度分帶)，模塊確定了上面的參數(shù)之后就可以將位置信息從西安80經(jīng)緯度坐標轉(zhuǎn)換為西安80平面坐標。四參數(shù)轉(zhuǎn)換是將西安80平面坐標轉(zhuǎn)換為電子地圖的圖形坐標(這里的圖形坐標是平面坐標)，首先要計算四參數(shù)，通過在位置信息處理和誤差校正模塊處理中分別輸入兩個控制點的西安80經(jīng)緯度坐標(或者西安80平面坐標)和電子地形坐標(不同格式電子地圖坐標系統(tǒng)是不相同的)，模塊根據(jù)公式得到四個方程組從而可以計算出四參數(shù)(x平移、y平移、旋轉(zhuǎn)、縮放)。通過計算處理四個參數(shù)就可以將西安80平面坐標轉(zhuǎn)換為電子地圖的圖形坐標，這樣通過GPS接收模塊得到的位置信息就可以和電子地圖的內(nèi)容永久的對應(yīng)起來了。通過導(dǎo)航軟件的三參數(shù)坐標轉(zhuǎn)換就可以將電子地圖的內(nèi)容按照自己的需要在顯示設(shè)備上面顯示出來。
權(quán)利要求
1.導(dǎo)航系統(tǒng)中的一種快速地理坐標投影轉(zhuǎn)換方法，包括GPS信號接收模塊、導(dǎo)航軟硬件系統(tǒng)、電子地圖、位置信息處理和誤差校正模塊，其特征在于本方法按照以下步驟進行a.通過GPS接收模塊得到移動目標位置信息，將位置信息通過位置信息處理和誤差校正模塊處理轉(zhuǎn)換為標準格式的WGS經(jīng)緯度坐標，并將WGS經(jīng)緯度坐標直接當作西安80經(jīng)緯度坐標；b.通過高斯投影將西安80經(jīng)緯度坐標轉(zhuǎn)換為西安80平面坐標；c.將西安80平面坐標轉(zhuǎn)換為導(dǎo)航系統(tǒng)中的電子地圖的圖形坐標，并進行誤差校正工作；d.將電子地圖的圖形坐標轉(zhuǎn)換為導(dǎo)航系統(tǒng)中的屏幕設(shè)備坐標。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)航系統(tǒng)中一種快速地理坐標投影轉(zhuǎn)換方法，其特征在于通過專門的位置信息處理和誤差校正模塊使移動目標通過GPS信號接收模塊得到的位置信息經(jīng)過處理準確的匹配到各種導(dǎo)航系統(tǒng)和各種電子地圖中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)航系統(tǒng)中一種快速地理坐標投影轉(zhuǎn)換方法，其特征在于將西安80平面坐標轉(zhuǎn)換為導(dǎo)航系統(tǒng)中的電子地圖的圖形坐標中的誤差處理方法為四參數(shù)坐標轉(zhuǎn)換法，公式如下x＝(x′*cos(a)+y′*sin(a)+xd)*k；y＝(y′*cos(a)-x′*sin(a)+yd)*k；其中xdx平移，ydy平移，a旋轉(zhuǎn)角度，k縮放比例尺，計算出上面的四個參數(shù)只需要找兩個已知控制點，根據(jù)兩個已知控制點的西安80平面坐標和電子地形坐標從上面的公式推導(dǎo)出四參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于導(dǎo)航系統(tǒng)中的快速地理坐標投影轉(zhuǎn)換方法，包括GPS信號接收模塊、導(dǎo)航軟硬件系統(tǒng)、電子地圖、位置信息處理和誤差校正模塊，通過專門位置信息處理和誤差校正模塊可以將移動目標的位置信息快速的匹配到導(dǎo)航系統(tǒng)的顯示設(shè)備中，和以前的轉(zhuǎn)換方法相比，本發(fā)明步驟簡化、操作簡單、降低了導(dǎo)航數(shù)據(jù)采集成本，本發(fā)明還具有很好的兼容性，能夠?qū)⒁苿幽繕宋恢眯畔⑥D(zhuǎn)換到各種不同格式的電子地圖中。
文檔編號G01C21/26GK1595067SQ20041001333
公開日2005年3月16日 申請日期2004年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月23日
發(fā)明者廖德祥, 周訓(xùn)飛, 吳玲琦, 章文濤, 謝駿 申請人:武漢虹信通信技術(shù)有限責任公司