[發明專利]一種快速車載GPS軌跡精確地圖匹配的方法

有效

• 申請號: 202110005167.7
• 申請日: 2021-01-05
• 公開（公告）號: CN112327338B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 王元慶;吳洲豪;謝明輝;韋森;蘇娟;金書鑫;秦帆
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G01S19/39
• 分類號: G01S19/39;G01C21/30
• 代理公司: 西安正華恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 61271
• 代理人: 傅曉

本發明提供了一種快速車載GPS軌跡精確地圖匹配的方法，屬于交通技術領域，包括以下步驟：得到有效GPS軌跡點列表；得到首點至末點的最佳地圖匹配路徑；由末點回溯所述最佳地圖匹配路徑，并匯總輸出匹配結果統計表；輸出首點至中斷點的匹配結果，并從中斷點到末點執行匹配任務，直至完成全部車載GPS軌跡點的匹配。本發明提出了以GPS軌跡點作為空間加權的地圖匹配路徑搜索算法，實現了以“路徑搜索導向的GPS軌跡點匹配邏輯”替代了傳統的“GPS軌跡點導向的路徑搜索邏輯”，避免了傳統匹配邏輯中繁復低效的地圖數據調用過程，極大提升了地圖匹配工作效率，解決了現有技術GPS軌跡匹配方法中匹配精度及效率難以兼顧的問題。

技術領域

本發明屬于交通技術領域，尤其涉及一種快速車載GPS軌跡精確地圖匹配的方法。

背景技術

城市交通網絡系統是個復雜的巨系統，每時每刻都有數以萬計的交通流在其網絡結構上運行及轉移，如何全面準確對相關交通時空數據進行采集，分析預測各類城市的交通發生，進而為系統分析把握城市交通網絡運行規律、擁堵發生演變機理、完善大規模城市交通需求組成結構、優化相關交通網絡系統供給等交通系統分析難題提供強有力的數據及理論支撐，是近年來交通系統智能分析領域的主要議題之一。

其中車載GPS數據作為快速易得的交通信息數據源之一，具有覆蓋范圍廣、時間連續性強、與交通網絡直接相關等數據優勢，近年來已為各類交通大數據系統分析項目廣泛采用，通過將實時車載GPS軌跡信息映射至交通網絡，通過分析挖掘相關出行軌跡信息，相關統計結果既可有效覆蓋城市大范圍時空下的交通系統信息，也能在需要時較精確刻畫區域交通運行狀態。而系統分析的第一步即是基于車載GPS將車輛行駛軌跡與路網結構進行準確映射，稱為“Map Matching軌跡匹配”，相關算法即為軌跡匹配算法，一般分為四類：幾何、拓撲、概率、高級等。

快速準確刻畫“車輛行駛軌跡與道路網絡的匹配關系”對車載導航、基于位置的服務、交通網絡系統分析等工作的重要性不言而喻，然而縱觀現有各類匹配算法,算法邏輯仍存在一些技術性缺點。對于傳統步進式匹配算法，如HMM，隱式馬爾科夫匹配算法；MDP，多準則動態規劃匹配算法；LBMM，基于軌跡局部特征的匹配算法，存在缺點包括：1） 步進式匹配過程速度慢，由于該匹配過程需逐點展開路徑分析，較分段式匹配顯著較慢，從而極大限制了地圖匹配算法的應用效果，如車載導航及基于位置的服務中地圖路徑卡頓現象、以及基于離線地圖匹配在傳統交通規劃及系統分析應用領域尚無有效應用案例等。2）總體匹配比例較低，各類匹配算法匹配里程總體一般不到90%，產生原因包括路網拓撲中存在誤差、GPS軌跡點采樣誤差等；3）匹配精度與比例難以兼顧，若采用路徑搜索等算法精確匹配，往往由于網絡拓撲原因導致總體匹配比例較低，有時甚至低于50%，而若采用行駛方向對行駛軌跡進行估計，則又易產生局部匹配誤差；4）算法缺乏有效邏輯控制，局部匹配誤差不可控，尤其在交通網絡結構復雜的區域，如多條干路輔路并行路段、交叉口區域，匹配誤差難以避免；5） 對異常GPS軌跡點缺乏有效處理，如設備故障導致的GPS軌跡點異常等，有時可能嚴重影響匹配質量。

對于最新的分段式匹配算法，也有一些先天缺陷，包括：已有高級分段匹配算法依賴地圖編碼信息，實施難度大，局限了方法在不同數據平臺的應用，尤其是計算能力較小的平臺；以及分段過程受地圖質量干擾較大，匹配精度相對有一定下降，可能產生導致一定的應用失效。

發明內容

針對現有技術中的上述不足，本發明提供的一種快速車載GPS軌跡精確地圖匹配的方法，解決了現有技術GPS軌跡匹配方法中匹配精度及效率難以兼顧的問題。

為了達到以上目的，本發明采用的技術方案為：

本方案提供一種快速車載GPS軌跡精確地圖匹配方法，包括以下步驟：

S1、獲取任一車輛的GPS經過的若干個GPS軌跡點，并對所述若干個GPS軌跡點進行初始化操作，得到有效GPS軌跡點列表VP={vp（1）,vp（2）,…,vp（k）}；