[發明專利]集成時空鄰近與改進權重圓的車載實時地圖匹配計算方法

有效

• 申請號: 201910307121.3
• 申請日: 2019-04-17
• 公開（公告）號: CN110031011B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 滕文鑫;王艷慧;趙文吉;關鴻亮
• 申請（專利權）人: 首都師范大學
• 主分類號: G01C21/30
• 分類號: G01C21/30
• 代理公司: 北京東方匯眾知識產權代理事務所(普通合伙) 11296
• 代理人: 張淑賢;王慶彬

本發明提出了一種集成時空鄰近與改進權重圓的車載實時地圖匹配計算方法，通過GPS的采樣間隔、位置坐標和行駛速度，構建立體圓錐，利用立體圓錐在二維平面的投影區域，提高候選匹配道路集的準確性；使用改進權重圓的計算方法，綜合考慮車輛行駛方向與候選匹配道路的夾角，車輛到候選匹配道路的投影距離和車輛行駛軌跡與道路的相似性，可以選取最佳候選匹配道路，提高地圖匹配的時效性和準確性。

技術領域

本發明涉及車載導航技術領域，尤其涉及一種集成時空鄰近與改進權重圓的車載實時地圖匹配計算方法。

背景技術

隨著智能交通系統(Intelligent Transportation System，簡稱ITS)技術的應用，車載導航系統得到了迅速的發展，比如規劃行駛路線、實時追蹤車輛位置以及預測車輛的行駛軌跡等，準確的車輛定位是實現導航功能的先決條件。而地圖匹配作為車輛定位中的一種重要技術，可以克服GPS誤差、矢量電子地誤差等因素的影響，使GPS軌跡匹配到矢量電子地圖道路上的對應位置，為更高級的路徑規劃和導航提示功能提供定位基礎。地圖匹配計算方法的效果直接關系到車輛定位的精度。因此，為了提高車輛定位的精確性，如何快速、準確的選取候選匹配道路進行地圖匹配就顯得尤為重要。

地圖匹配分為候選匹配道路的選取與最佳候選匹配道路的確定兩個環節。在前一環節，很多學者研究了界定候選匹配道路的多種方法，包括：(1)基于路網領域的計算方法：該計算方法通過設置緩沖區或最小外包矩形等鄰域獲取候選匹配道路，但鄰域范圍很難客觀確定且易造成錯誤匹配。(2)基于路網拓撲結構的計算方法：該計算方法基于路網連通性選取候選匹配道路，但該計算方法過度依賴道路的拓撲關系，導致該計算方法的適用性差。(3)基于空間不確定性的計算方法：此類計算方法使用GPS坐標、方差等靜態參數建立置信區間，利用置信區間選取候選匹配道路，但此計算方法閾值設置存在很大的偶然性且置信區間的設置只具有概率統計意義不具有實際意義。尤其需要注意的是，以上各方法在選取候選匹配道路時，都是基于靜態地圖匹配的視角，并未考慮車輛實時行駛速度等實時參數，導致候選區域的大小均為固定值，造成大量冗余計算，如車輛在路口等候紅燈時由于固定的候選區域會導致選取過多候選匹配道路。而實時調整候選匹配道路范圍對實時地圖匹配而言更具有實際意義。而在識別最佳候選匹配道路環節，相關計算方法包括：(1)直接投影計算方法。該計算方法將定位點直接投影到與其最近的道路上，但該計算方法過度依賴于GPS的定位精度，當道路復雜時，容易造成錯誤匹配。(2)曲線擬合計算方法。此計算方法計算行駛路徑與候選匹配道路的相似度確定最佳候選匹配道路，但當車輛行駛在平行路段上時，匹配效果不佳。(3)高級地圖匹配計算方法，此類計算方法是指采用復雜的數學模型或者濾波器確定最佳候選匹配道路，但此類計算方法原理復雜，復雜度高，計算量大，實現難度大，不能很好的支持實時匹配系統的廣泛應用。(4)基于權重的計算方法，該計算方法通過對行駛方向及車輛到候選匹配道路投影距離兩個參數設置不同的權重進行匹配，但相關傳統計算方法需要大量實驗以確定最佳權值；而權重圓計算方法根據道路實際情況建立不同的權重圓自適應設置權重，可以克服傳統權重計算方法的不足，但針對連續的兩個定位點可能都處在交叉口的角平分線上的特殊情況，該權重圓計算方法計算候選匹配道路權重相等導致無法準確匹配，不能很好的支持車載實時地圖匹配系統。

因此，如何能準確高效的提供地圖匹配，是目前的研究方向。

發明內容

為解決目前的問題，本發明提出一種集成時空鄰近與改進權重圓的車載地圖實時匹配計算方法，以提高地圖匹配的準確性與時效性。

集成時空鄰近與改進權重圓的車載實時地圖匹配計算方法，包括如下步驟：

1)、將GPS定位點數據及矢量路網數據，進行地圖投影計算，基于STP計算方法動態選取候選匹配道路：

車輛的真實位置與GPS的采樣間隔t相關，車輛的真實位置還與車輛行駛速度v_i相關；STP計算方法使用車載GPS的位置坐標、GPS的采樣間隔和車輛行駛速度三個算子構建動態候選區域，進而縮小候選范圍篩選候選匹配道路；