[發(fā)明專利]基于智能手機(jī)的地圖匹配方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410495525.7
• 申請(qǐng)日: 2014-09-24
• 公開（公告）號(hào): CN104236566B
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃曉霞;陳新平;王維語(yǔ);黃浩權(quán);王珊珊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): G01C21/30
• 分類號(hào): G01C21/30
• 代理公司: 深圳市銘粵知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司44304
• 代理人: 孫偉峰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)字地圖及地圖匹配技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于智能手機(jī)的地圖匹配方法。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，道路交通日益發(fā)達(dá)，人們的出行變得更加便利，傳統(tǒng)的地圖早已成為歷史，全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System,GPS)為現(xiàn)今人們出行提供了導(dǎo)航輔助。GPS系統(tǒng)利用多顆衛(wèi)星傳輸?shù)慕邮斩说奈恢眯盘?hào)的傳輸和校正來(lái)實(shí)現(xiàn)接收端的位置定位，24顆衛(wèi)星構(gòu)成的星座系統(tǒng)已經(jīng)幾乎可以覆蓋全球。而現(xiàn)在我們常見的車載系統(tǒng)就是GPS系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System，GIS)的結(jié)合，利用電子地圖中的道路位置的地圖信息在一定程度上補(bǔ)償民用GPS定位精度偏低的問題。伴隨無(wú)線通信技術(shù)的提升，GPS接收端可以縮小到一個(gè)傳感器大小封裝到手機(jī)中，因此智能手機(jī)平臺(tái)搭載導(dǎo)航系統(tǒng)的模式也日益普及，并且催生出大量先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)的應(yīng)用，它們能夠提供更加舒適、更好高效,更加安全的服務(wù)。現(xiàn)在已經(jīng)可以用手機(jī)取代傳統(tǒng)車載地圖的功能。

然而在復(fù)雜路況的情況下，無(wú)論是傳統(tǒng)的車載地圖還是手機(jī)導(dǎo)航，都存在定位不準(zhǔn)確、部分地理信息缺失的情況，尤其是車輛過(guò)隧道、經(jīng)過(guò)彎道等情況下這種不足更加明顯。因此本專利提出一種基于智能手機(jī)平臺(tái)，利用手機(jī)傳感器判斷車輛彎道狀態(tài)位置信息的修正車載導(dǎo)航駕駛輔助定位系統(tǒng)。

智能手機(jī)迅猛發(fā)展，全球市場(chǎng)研究公司(Gartner)數(shù)據(jù)顯示，2013年第二季度全球智能手機(jī)銷量首次超越了功能手機(jī)。同時(shí)去年第二季度調(diào)查顯示開源手機(jī)操作系統(tǒng)安卓(Android)系統(tǒng)全球市場(chǎng)占有率為79％，形成了一家獨(dú)大的局面。人們?nèi)绱绥娗橛谥悄苁謾C(jī)的原因之一就是，和傳統(tǒng)手機(jī)比較，智能手機(jī)內(nèi)置許多簡(jiǎn)單便捷的手機(jī)應(yīng)用程序(Application，APP)，能夠給人們提供更舒適、便捷的生活體驗(yàn)。而這些APP不少得益于智能手機(jī)內(nèi)部集成的諸多傳感器。一般情況下，智能手機(jī)內(nèi)部會(huì)集成溫度傳感器、重力感應(yīng)、距離傳感器、電子羅盤、光線傳感器、三軸陀螺儀、紅外線傳感器等傳感器裝置等，這就給后續(xù)APP開發(fā)提供了一個(gè)強(qiáng)大而便捷的平臺(tái)。

GPS系統(tǒng)起源于上世紀(jì)五十年代末期的美國(guó)，與六十年代投入使用，最初是為軍事用途設(shè)計(jì)，后逐漸開放民用領(lǐng)域，但定位精度遠(yuǎn)低于軍用。整個(gè)系統(tǒng)由24顆衛(wèi)星組成星座，定位范圍覆蓋全球98％的區(qū)域。一般來(lái)講，完成常用的導(dǎo)航功能需要導(dǎo)航衛(wèi)星和地面接收設(shè)備，導(dǎo)航衛(wèi)星不停的發(fā)出時(shí)間和衛(wèi)星的位置，間隔三十秒循環(huán)發(fā)射；由地面的接收機(jī)接收導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)出的消息，測(cè)量出已知位置衛(wèi)星和接收機(jī)之間的距離，通過(guò)綜合多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，一般修正過(guò)程至少需要4顆衛(wèi)星的信息。一般車載地圖正是利用GPS系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)航。然而對(duì)于開放的民用碼來(lái)說(shuō)，由于衛(wèi)星鐘差、衛(wèi)星星歷誤差、電離層延遲誤差、對(duì)流層延遲誤差、多徑效應(yīng)誤差、接收機(jī)噪聲誤差、遮擋物等原因，精度只能達(dá)到約20m左右；在地圖精度較高的情況下，導(dǎo)航精度會(huì)相應(yīng)的提高。然而在彎道，尤其是盤山路等危險(xiǎn)路況下的彎道情況，導(dǎo)航的定位精度仍然不理想，這就需要結(jié)合彎道檢測(cè)等技術(shù)的修正來(lái)提升精度。

現(xiàn)有技術(shù)《基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的地圖匹配算法研究》中通過(guò)利用軟件糾偏的方法對(duì)車輛的定位數(shù)據(jù)與電子地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)糾正，來(lái)減小電子地圖的道路信息和GPS定位信息間的顯示誤差。計(jì)算待匹配道路權(quán)重、采用模糊匹配策略、去除不連通道路最后采用線性插值法進(jìn)行地圖匹配。通過(guò)試驗(yàn)該匹配算法的匹配正確率不低于96％，單點(diǎn)匹配時(shí)間不超過(guò)10ms。該方法已應(yīng)用于實(shí)際的工程應(yīng)用，并取得了良好的效果。

現(xiàn)有技術(shù)《GPS導(dǎo)航系統(tǒng)中的地圖匹配算法》中利用權(quán)值選出匹配路段，并將全球定位系統(tǒng)(GPS)軌跡點(diǎn)投影到匹配路段上，在交叉路口以平行四邊形匹配準(zhǔn)則消除車輛軌跡點(diǎn)沿道路方向的誤差，通過(guò)動(dòng)態(tài)偏差更新，解決衛(wèi)星換星、大氣云層遮擋、多路徑效應(yīng)等因素造成的偏差問題。引入該算法的GPS車載系統(tǒng)在合肥市實(shí)地跑車實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，其對(duì)于復(fù)雜路況仍能進(jìn)行正確匹配，真實(shí)再現(xiàn)車輛行駛情況。

由上可見，現(xiàn)有技術(shù)多數(shù)采用地圖匹配對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行誤差修正，提升精度。地圖匹配主要解決：尋找車輛當(dāng)前行駛的道路以及將當(dāng)前定位點(diǎn)投影到車輛行駛的道路上。盡管現(xiàn)有的地圖匹配算法匹配正確率較高，然而仍存在以下不足：

(一)行駛道路的選定會(huì)影響算法性能，對(duì)于不同路段算法的性能存在明顯差異；

(二)耗時(shí)較多，由于GPS誤差等原因，在尋找匹配道路的過(guò)程中存在較大的時(shí)間損耗；

(三)GPS能耗高，GPS更新速度在1～50hz不等，因此實(shí)時(shí)性能優(yōu)勢(shì)不明顯；