[發明專利]導航系統及道路匹配方法與裝置

有效

• 申請號: 201110295878.9
• 申請日: 2011-09-30
• 公開（公告）號: CN103033832A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 李軍
• 申請（專利權）人: 上海博泰悅臻電子設備制造有限公司
• 主分類號: G01S19/39
• 分類號: G01S19/39;G01C21/30
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發明涉及導航領域，特別涉及一種導航系統及道路匹配方法與裝置。

背景技術

目前車輛導航定位的三大重要技術是全球定位系統(GPS，Global?Position?System)、航位推算(DR，Dead?Reckoning)以及地圖匹配(MM，Map?Matching)。

目前由于受GPS定位精度的影響，而且在城市路段復雜的情況下，往往會出現高樓和高架橋阻擋接收機的信號，使GPS定位信息有較大的偏差甚至失去信號，單純用GPS定位很難得到滿意的定位效果。航位推算可以實現車輛的自主導航，但是它需要車輛初始位置的輸入，并且慣性器件(例如陀螺儀、加速度儀等)的漂移誤差和標定誤差將使累計誤差隨時間而增大。而地圖匹配這一軟件糾錯技術恰恰避免了以上兩種定位技術無法克服的局限性。地圖匹配是一種通過軟件方法和相應的匹配電路，校正定位(例如GPS定位或者航位推算定位)誤差的技術，即將其他定位方法獲得的車輛位置或行駛軌跡，與車載的電子地圖數據庫中的道路數據相比較、匹配，找到車輛所在的道路，計算出車輛在道路上的位置，進而校正定位誤差，因而能夠極大地提供車輛的定位精度，減少定位誤差。

地圖匹配指的就是其他定位技術獲得的定位信息(例如GPS定位信息)和電子地圖數據庫中的道路數據的匹配。地圖匹配除了能將這兩者匹配起來之外，它還可以滿足一些終端用戶的需要，比如說終端用戶要求定位信息還能滿足交通規則的要求，如車輛在我們國家應該是靠右行駛，某些路段只是單行道等。地圖匹配根據其匹配目的的不同，可將其分為道路匹配和非道路匹配。道路匹配是將定位信息匹配到地理信息系統中的道路上，而非道路匹配是建立在道路匹配的基礎上，是指車輛進入加油站、停車場或者其他地方作短暫的旅行，偏離道路時候的匹配。為了使道路匹配更加有效，在進行匹配之前首先提出兩個前提：(1)車輛總是行駛在路上；(2)使用電子地圖的精度要遠大于GPS定位精度。對于這二個條件總是滿足的，否則匹配結果會難以讓人想象。事實上，在正常的交通情況下，和飛機導航與海洋運輸不同，公路運輸車輛局限于有限的公路網絡系統，僅僅是進入停車場或其他的短暫旅行(如加油站)作為例外情況，因而條件(1)是可以滿足的。條件(2)可以通過使用高精度的電子地圖數據庫來實現。很明顯，用于車載導航的數字電子地圖必須相對準確，否則導航系統將產生錯誤的位置輸出，這種錯誤輸出會嚴重降低導航系統的性能。因而數字電子地圖允許的誤差范圍為15m(真實地面距離)。

傳統的導航系統一般使用GPS提供的定位信息(主要是經緯度和航向)來進行路段匹配，其具體實現通常如下：

(1)設定匹配路段的最小閾值D，只有定位的車輛位置(通過GPS對車輛位置進行定位后，將經緯度轉換為電子地圖的坐標，顯示于電子地圖上的位置)與目標路段的距離小于此值，才認為是匹配到該路段。

(2)求定位的車輛位置到路段的距離的方法

路段是由一系列線段組成的折線，由當前點(定位的車輛位置)對這些線段依次作垂線，求出點到垂足的距離d1、d2、d3...dn，取這些距離中的最小值作為點到目標路段的距離。圖1是定位的車輛位置到路段的距離的示意圖，如圖1所示，點P為定位的車輛位置，R1、R2、R3、R4分別為點P附近的4條路段，由點P分別對線段R1、R2、R3、R4作垂線，得到定位的車輛位置到路段的距離，即點P到垂足的距離分別為d1、d2、d3、d4。

(3)根據經緯度在電子地圖數據庫中搜索距定位的車輛位置較近的若干條路段的集合A，如圖1所示，集合A包括路段R1、R2、R3和R4。

(4)根據航向掃描路段的集合A，從路段的集合A中選擇出路段的通行方向與航向接近的路段的集合B，如圖1所示，假設車輛的航向為東西航向(自東向西或者自西向東，如圖1所示的均為雙向通行的路段)，則選出的集合B包括R1和R3，從路段的集合B中確定距離最近的路段，從d1、d3取最小值作為點P至目標路段的距離，d1為最小值，則R1作為目標路段。

(5)如果d1＜D，則匹配到該條路段R1，可認為車輛行駛于路段R1上；否則匹配到空地。