[发明专利]一种基于圆弧缓冲带算法提取道路曲率半径的计算方法

说明书

本发明提出了一种基于圆弧缓冲带算法提取道路曲率的计算方法，其步骤包括：1)道路形状数据加载；2)路段划分；3)定义某待求路段的初始圆弧缓冲带；4)圆弧不断缩小，直到圆弧缓冲带所覆盖的道路坐标点覆盖率达到一定的阈值；5)获取圆弧半径作为起点处曲率。通过此类方法，可以使用非常简单高效的算法获取某路段上所有的曲率点。

技术领域

本发明涉及汽车导航技术领域，尤其涉及一种数字化地图数据中，对道路曲率的计算方法。

背景技术

随着面向主动安全和无人驾驶的下一代高精度导航地图的逐步应用，地图数据从基础的导航、引导作用，逐步走向车身控制和主动安全的高级功能，道路的曲率数据被充分应用于车辆安全转弯等高级主动安全领域。以此具有高精确的道路形状以及高级形状数据的高精度地图是满足主动安全和无人驾驶的基本需求。

在高精度地图制作过程中，会对从现实道路上采集的点(如激光点云数据)进行矢量化处理，最终构成矢量化的数字地图数据。在进行矢量化过程中，如何精确高效得获取弯曲道路上的曲率信息是一个重要的问题。现阶段，解决手段主要有以下两种：

1、参考工程施工图纸。这种办法虽然简单，但由于实际施工质量参差不齐，道路与图纸所设计的曲率存在一定的误差，而高精度数据对数据的精度要求是亚米级别的，甚至需要达到厘米级，因此无法保证误差在高精度地图数据所控制的误差范围之内。

2、对道路所采集的点，进行曲线拟合，通过曲线方程获取曲率。这是现实应用比较多的方法，但方法问题在于需要进行复杂的曲线拟合算法，计算过程复杂。另外，曲线拟合会存在道路形状的碎片化问题，如一段完整的道路形状，需要分为若干段的曲线方程来表达，在不同曲线方程之间的切换处会出现误差，另外该方法由于要进行曲线拟合，因此在制作效率上不能满足海量数据的处理。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于圆弧缓冲带算法提取道路曲率半径的计算方法，使用该方法可以使用圆弧缓冲带简单的计算方法，在可接受的精度需求、空间需求、时间需求范围内，有效提取弯曲道路上的曲率半径信息。

相关名词解释：

1.圆弧缓冲带由两个同心，并且半径不相同的圆弧面积相减构成的一个带状圆弧带，如图2所示。

2.道路形状坐标点

用于完整描述一条道路所必需的点的集合，每个点必须具有X，Y坐标。X，Y坐标可以是球心坐标系下的经纬度坐标，也可以是投影坐标系下的直角坐标系的X，Y坐标。集合中点与点之间都是离散的，不具有逻辑关联。

3.道路矢量化数据

将从原始采集的道路形状坐标点，进行人工(或自动)识别，提取能保持道路形状的坐标点，每个坐标点之间具有前后逻辑关系。道路数字化完成后便取得了道路的矢量化数据。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种基于圆弧缓冲带算法提取道路曲率半径的计算方法，以使用坐标点描述形状的道路为处理对象，提取道路形状曲率发生变化的点，包括以下步骤：

步骤一，道路矢量化数据读入

读入描述道路形状的坐标点数据，坐标为球心坐标系或投影坐标；

步骤二，根据种别或长度或形状变化对道路进行划分；

步骤三，取某段道路的起点坐标作为圆弧起点，道路终点坐标点为圆弧结束点，并求得两点之间的中间点，通过三点构成一个圆弧；

步骤四，定义该圆弧半径的阈值，构成一个缓冲带；