[发明专利]集成时空邻近与改进权重圆的车载实时地图匹配计算方法

说明书

本发明提出了一种集成时空邻近与改进权重圆的车载实时地图匹配计算方法，通过GPS的采样间隔、位置坐标和行驶速度，构建立体圆锥，利用立体圆锥在二维平面的投影区域，提高候选匹配道路集的准确性；使用改进权重圆的计算方法，综合考虑车辆行驶方向与候选匹配道路的夹角，车辆到候选匹配道路的投影距离和车辆行驶轨迹与道路的相似性，可以选取最佳候选匹配道路，提高地图匹配的时效性和准确性。

技术领域

本发明涉及车载导航技术领域，尤其涉及一种集成时空邻近与改进权重圆的车载实时地图匹配计算方法。

背景技术

随着智能交通系统(Intelligent Transportation System，简称ITS)技术的应用，车载导航系统得到了迅速的发展，比如规划行驶路线、实时追踪车辆位置以及预测车辆的行驶轨迹等，准确的车辆定位是实现导航功能的先决条件。而地图匹配作为车辆定位中的一种重要技术，可以克服GPS误差、矢量电子地误差等因素的影响，使GPS轨迹匹配到矢量电子地图道路上的对应位置，为更高级的路径规划和导航提示功能提供定位基础。地图匹配计算方法的效果直接关系到车辆定位的精度。因此，为了提高车辆定位的精确性，如何快速、准确的选取候选匹配道路进行地图匹配就显得尤为重要。

地图匹配分为候选匹配道路的选取与最佳候选匹配道路的确定两个环节。在前一环节，很多学者研究了界定候选匹配道路的多种方法，包括：(1)基于路网领域的计算方法：该计算方法通过设置缓冲区或最小外包矩形等邻域获取候选匹配道路，但邻域范围很难客观确定且易造成错误匹配。(2)基于路网拓扑结构的计算方法：该计算方法基于路网连通性选取候选匹配道路，但该计算方法过度依赖道路的拓扑关系，导致该计算方法的适用性差。(3)基于空间不确定性的计算方法：此类计算方法使用GPS坐标、方差等静态参数建立置信区间，利用置信区间选取候选匹配道路，但此计算方法阈值设置存在很大的偶然性且置信区间的设置只具有概率统计意义不具有实际意义。尤其需要注意的是，以上各方法在选取候选匹配道路时，都是基于静态地图匹配的视角，并未考虑车辆实时行驶速度等实时参数，导致候选区域的大小均为固定值，造成大量冗余计算，如车辆在路口等候红灯时由于固定的候选区域会导致选取过多候选匹配道路。而实时调整候选匹配道路范围对实时地图匹配而言更具有实际意义。而在识别最佳候选匹配道路环节，相关计算方法包括：(1)直接投影计算方法。该计算方法将定位点直接投影到与其最近的道路上，但该计算方法过度依赖于GPS的定位精度，当道路复杂时，容易造成错误匹配。(2)曲线拟合计算方法。此计算方法计算行驶路径与候选匹配道路的相似度确定最佳候选匹配道路，但当车辆行驶在平行路段上时，匹配效果不佳。(3)高级地图匹配计算方法，此类计算方法是指采用复杂的数学模型或者滤波器确定最佳候选匹配道路，但此类计算方法原理复杂，复杂度高，计算量大，实现难度大，不能很好的支持实时匹配系统的广泛应用。(4)基于权重的计算方法，该计算方法通过对行驶方向及车辆到候选匹配道路投影距离两个参数设置不同的权重进行匹配，但相关传统计算方法需要大量实验以确定最佳权值；而权重圆计算方法根据道路实际情况建立不同的权重圆自适应设置权重，可以克服传统权重计算方法的不足，但针对连续的两个定位点可能都处在交叉口的角平分线上的特殊情况，该权重圆计算方法计算候选匹配道路权重相等导致无法准确匹配，不能很好的支持车载实时地图匹配系统。

因此，如何能准确高效的提供地图匹配，是目前的研究方向。

发明内容

为解决目前的问题，本发明提出一种集成时空邻近与改进权重圆的车载地图实时匹配计算方法，以提高地图匹配的准确性与时效性。

集成时空邻近与改进权重圆的车载实时地图匹配计算方法，包括如下步骤：

1)、将GPS定位点数据及矢量路网数据，进行地图投影计算，基于STP计算方法动态选取候选匹配道路：

车辆的真实位置与GPS的采样间隔t相关，车辆的真实位置还与车辆行驶速度v_i相关；STP计算方法使用车载GPS的位置坐标、GPS的采样间隔和车辆行驶速度三个算子构建动态候选区域，进而缩小候选范围筛选候选匹配道路；