[發明專利]基于低精度GPS數據獲取交通道路信息的方法

有效

• 申請號: 201610334494.6
• 申請日: 2016-05-19
• 公開（公告）號: CN106056953B
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 李長樂;周珣;張思愜
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G08G1/0968
• 分類號: G08G1/0968
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心61205
• 代理人: 韋全生,王品華

技術領域

本發明屬于交通信息控制領域，涉及一種獲取交通道路信息的方法，具體涉及一種基于低精度GPS數據獲取交通道路信息的方法，可用于在較短時間內低成地獲取交通道路信息。

背景技術

交通道路信息是交通領域研究工作的必備數據材料，它需要能夠準確的描述道路拓撲結構以及道路寬度。具備精準的交通道路信息是研究車輛分布、車輛密度、節點度以及區域連通性等交通特性的前提條件。傳統的交通道路信息是通過地面測量的方式獲取，通常采用激光傳感器、視覺系統，通過專用數據采集車輛收集交通道路原始信息，然后對收集到的交通道路原始信息進行數據整合。由于地面測量受到地理因素的限制，采集數據進度較慢，采集成本較高且時間長，在許多交通道路信息尚未完成獲取完成時，該道路的拓撲結構就已經放生了變化，另外在后續的信息維護工作中也需要通過實際的地面工作采集數據，將耗費較高的勞動成本。為了解決地面測量方式獲取交通道路信息及維護信息工作周期過長的缺陷，當前航空測量已經被廣泛應用于交通道路信息獲取工作中。航空測量不會受到地理因素的影響，能夠一次性采集大量信息，加快數據采集進度，但是相對地面測量，利用航空設備采集信息會增加數據采集和數據傳輸成本，同時由于數據處理技術的不成熟，導致在后期的交通道路信息整合以及維護工作中，僅僅依靠圖像處理技術也將會花費較高時間成本。

隨著全球定位系統，即GPS的廣泛應用，大量移動終端的位置信息以及運動狀況能夠被及時采集，并且上傳到GPS數據中心。然而，最初由于數據存儲技術和數據處理技術的不成熟，僅僅只有部分在當時被認為有用的GPS數據，如旅游巴士的經緯度數據等會被保存下來，而大量其他的數據，如公交車和出租車的位置數據、速率數據以及方向數據等都被視為冗余數據，并未進行處理和存儲。直到本世紀初，基于大量GPS數據可用于維護交通道路信息的觀點，過去冗余的GPS數據開始被用來挖掘交通道路信息。由于裝備GPS設備的移動終端在移動過程中具有時空限制，如汽車必須行駛在車道上且在限定的速度以內，因此通過復雜的數據清洗過程，刪除誤差較大的數據后，將GPS數據點按時間戳順序連接后便能夠獲取簡單的道路拓撲信息。為了提高獲取道路信息的精度和信息量，對于GPS數據特性的數學分析逐漸被應用于信息獲取方法中。Tao Guo等人在論文“Towards High Accuracy Road Maps Generation from Massive GPS Traces Data，”(published in Proceedings of the 2007 IEEE International Geoscience&Remote Sensing Symposium,Barcelona,ESP,2007,pp.667-670.)提出了一種基于海量GPS軌跡數據繪制道路地圖的方法。該方法針對交通道路上GPS數據點呈現對稱分布的特性，利用最小二乘法直接擬合這些GPS數據點，將擬合出來的直線視為道路中線。論文中將該方法被稱為“ROAD Map Reverse Update”(反向地圖更新)，即通過采集的位置數據更新交通道路信息。然而，由于缺少對于數據特性的深入分析，導致交通道路的精度不夠高，內容不夠全面。雖然結果不夠理想，但是它依然開啟了獲取交通道路信息的新方向。目前，Kichun Jo等人在論文“Generation of a Precise Roadway Map for Autonomous Cars,”(published in Intelligent Transportation Systems,IEEE Transactions on,2014,vol.15,no.3,pp.925-937)中，提出了一種利用自動汽車生成道路地圖的方法。該方法首先通過專用車輛裝載高精度GPS接收機在特定區域內行駛，經過一段時間或行駛一定距離后采集車輛的GPS數據；其次，一種利用固定間隔最優平滑理論將GPS數據整合為交通道路幾何數據；最后，利用B-spline道路模型構成完整的道路信息。基于GPS數據采集快速和采集范圍廣闊的特性，將極大的縮短地圖繪制周期。然而高精度GPS數據獲取需要昂貴的專屬采集設備以及采集周期，同時缺乏利用GPS數據特性研究道路寬度的工作。因此，如何降低交通道路信息獲取成本以及獲取時間，如何增加獲取信息的完整性依舊是值得研究的方向。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術存在的缺陷，提出了一種基于低精度GPS數據獲取交通道路信息的方法，用于解決現有技術中存在的成本高和數據時效性低的技術問題。