[發(fā)明專利]一種基于駕駛員行為特性和分對數(shù)模型的交叉口處地圖匹配方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210009482.8
• 申請日: 2012-01-13
• 公開（公告）號: CN102589557A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 龔勃文;林賜云;楊兆升;于德新
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: G01C21/30
• 分類號: G01C21/30
• 代理公司: 長春眾益專利商標事務(wù)所(普通合伙) 22211
• 代理人: 趙正

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及車輛定位和地圖匹配領(lǐng)域，是一種車輛在交叉口處的定位技術(shù)和地圖匹配方法，具體涉及一種基于駕駛員行為特性和分對數(shù)模型的交叉口處地圖匹配方法。

背景技術(shù)

地圖匹配是提高車輛定位精度的一種有效手段。它主要是根據(jù)全球定位系統(tǒng)(Global?Position?System，簡稱GPS)提供的車輛位置點的經(jīng)度和維度坐標，在數(shù)字電子地圖上找到該位置點所在路段及路段上的位置點。城市交叉口是車輛改變行駛方向、變換行駛路段的關(guān)鍵樞紐，城市交叉口處的地圖匹配是地圖匹配方法研究的核心和難點。傳統(tǒng)的地圖匹配方法主要是從車輛位置點與路段之間的空間幾何關(guān)系分析入手，基于數(shù)字電子地圖中的路網(wǎng)幾何數(shù)據(jù)、拓撲關(guān)系數(shù)據(jù)以及GPS定位數(shù)據(jù)產(chǎn)生車輛位置點的最佳估計，較適用于普通路段上的地圖匹配，在交叉口處則顯得不盡如人意，經(jīng)常將轉(zhuǎn)向行駛的車輛位置定位點錯誤地匹配到直行路段上。

其中，致使交叉口處地圖匹配精度較低的根本原因：1)交叉口在小范圍內(nèi)同時連接多條分布密集的路段；2)各進口道方向中左轉(zhuǎn)彎車道、直行車道及右轉(zhuǎn)彎車道在交叉口范圍內(nèi)相切、相互干擾；3)車輛轉(zhuǎn)向行駛時存在慣性。目前，市場上的很多車載定位設(shè)備由于無法實現(xiàn)交叉口處車輛定位點的高精度、實時在線地圖匹配都省略了交叉口處的車輛位置定位，或是先跳過交叉口處的車輛位置點的定位，待后繼行駛路段上的定位點的匹配路段確定之后，再根據(jù)一致性原則，對交叉口處的車輛定位點進行離線定位。

發(fā)明內(nèi)容

針對目前交叉口處地圖匹配精度不高、實時性不強等問題，本發(fā)明提出一種基于駕駛員行為特性和分對數(shù)模型的交叉口處地圖匹配方法，實現(xiàn)了交叉口處高精度、實時定位。車載GPS接收器以一定的時間間隔接收GPS定位數(shù)據(jù)，通過輸入數(shù)據(jù)存儲、初始點地圖匹配、路段上的地圖匹配及交叉口處地圖匹配四個階段，完成車輛行駛軌跡的高精度、實時定位。

本發(fā)明的技術(shù)方案是根據(jù)車輛定位點的產(chǎn)生時序，將車輛定位分為輸入數(shù)據(jù)存儲、初始點地圖匹配、路段上的地圖匹配及交叉口處的地圖匹配四個階段。

第一階段：輸入數(shù)據(jù)存儲

輸入數(shù)據(jù)存儲是在地圖匹配之前將所需要的數(shù)據(jù)存儲到置頂數(shù)據(jù)庫表中，輸入數(shù)據(jù)包括數(shù)字電子地圖中的路段屬性數(shù)據(jù)、車輛位置的GPS定位數(shù)據(jù)及交叉口轉(zhuǎn)向限制數(shù)據(jù)。

第二階段：初始點地圖匹配

初始點地圖匹配包括初始定位點候選匹配路段識別模塊、初始定位點地圖匹配建模及權(quán)值系數(shù)估計模塊。初始定位點候選匹配路段識別模塊通過圓形誤差域確定候選匹配路段集合，初始定位點地圖匹配建模及權(quán)值系數(shù)估計模塊負責(zé)從候選匹配路段集合中選擇最佳匹配路段。

第三階段：路段上的地圖匹配

路段上的地圖匹配包括停車狀態(tài)判別模塊和車輛相對位置判別模塊，停車狀態(tài)判別模塊是判別車輛是否處于停車狀態(tài)，如果是，則當前定位點的匹配結(jié)果與前一個定位點的匹配結(jié)果相同，如果不是，則進行車輛相對位置判別。車輛相對位置判別模塊是判別車輛是否離開了前一個定位點所在的匹配路段，如果不是，則確定當前定位點的匹配路段與前一個定位的匹配路段相同，如果是，則進入交叉口處的地圖匹配。

第四階段：交叉口處的地圖匹配

交叉口處的地圖匹配包括交叉口關(guān)鍵定位點識別模塊、交叉口關(guān)鍵定位點候選匹配路段標記模塊、分對數(shù)地圖匹配建模及權(quán)值系數(shù)估計模塊。交叉口關(guān)鍵定位點識別模塊用于確定影響交叉口處地圖匹配精度的關(guān)鍵定位點集合；交叉口關(guān)鍵定位點候選匹配路段標記模塊根據(jù)交叉口所連接的路段與前一匹配路段的相對關(guān)系，將關(guān)鍵定位點的候選匹配路段確定為左轉(zhuǎn)候選匹配路段、直行候選匹配路段及右轉(zhuǎn)候選匹配路段，并根據(jù)交叉口轉(zhuǎn)向限制數(shù)據(jù)剔除了限制通行的候選匹配路段，使得交叉口關(guān)鍵定位點的有效候選匹配路段最多不超過3條；分對數(shù)地圖匹配建模及權(quán)值系數(shù)估計模塊，從三種不同候選匹配路段所對應(yīng)的駕駛員行為特性差異分析入手，提出將交叉口處最佳匹配路段的估計問題轉(zhuǎn)變成車輛對后繼行駛路段的選擇問題，以考慮駕駛員駕駛行為特性的權(quán)重(符號及數(shù)值大小)作為判別駕駛員對后繼行駛路段選擇的關(guān)鍵權(quán)重，根據(jù)分對數(shù)模型從三條候選路段中選擇最佳匹配路段，并采用最大似然估計法對權(quán)值系數(shù)進行估計。

通過采用上述方案，解決了制約交叉口處地圖匹配精度低的問題，克服了現(xiàn)有交叉口處地圖匹配方法的弊端，實現(xiàn)了交叉口處高精度、實時地圖匹配。

附圖說明

圖1為本發(fā)明框圖；

圖2為初始點地圖匹配流程；

圖3為路段上的地圖匹配流程；

圖4為交叉口處地圖匹配流程；

圖5為90度相交的十字形交叉口；