[发明专利]基于方向角的车辆轨迹地图匹配方法及系统

权利要求书

1.一种基于方向角的车辆轨迹地图匹配方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、利用有向图GV,E对城市路网进行建模，其中V表示城市路网中的交叉点，E表示城市路网中的路段，并根据该有向图构建空间索引；

步骤2、针对车辆轨迹中的每一个采样点p_i，在步骤1得到的城市路网中，在以p_i为中心、半径为R的区域内，利用所述空间索引加速搜索城市路网中采样点p_i的候选路段sg_t；

步骤3、求取采样点p_i的方向角和其候选路段sg_t的方向角之间的相似度，获得方向概率D(p_i|sg_t)；

步骤4、对采样点p_i的误差进行建模，获得误差概率N(p_i|sg_t)；

步骤5、将所述方向概率D(p_i|sg_t)和所述误差概率N(p_i|sg_t)相乘，获得观测概率I(p_i|sg_t)；

步骤6、基于城市路网的拓扑结构，对当前采样点p_i对应的候选路段sg_t到下一个采样点p_i+1对应的候选路段sg_m的转换进行建模，获得转换概率P(sg_m|sg_t)；

步骤7、根据所述观测概率和转换概率，利用维特比算法求取最优匹配轨迹，完成车辆轨迹地图匹配。

2.根据权利要求1所述的基于方向角的车辆轨迹地图匹配方法，其特征在于，步骤3所述求取采样点p_i的方向角和其候选路段sg_t的方向角之间的相似度，获得方向概率D(p_i|sg_t)，所用公式为：

D(p_i|sg_t)＝log(1+exp(-a))

式中，表示与的差值。

3.根据权利要求1所述的基于方向角的车辆轨迹地图匹配方法，其特征在于，步骤4所述对采样点p_i的误差进行建模，获得误差概率N(p_i|sg_t)，所用公式为：

式中，μ、δ分别表示采样点p_i的误差的期望和标准差，表示采样点p_i在候选路段sg_t上的投影点。

4.根据权利要求1所述的基于方向角的车辆轨迹地图匹配方法，其特征在于，步骤6中所述对当前采样点p_i对应的候选路段sg_t到下一个采样点p_i+1对应的候选路段sg_m的转换进行建模，获得转换概率P(sg_m|sg_t)，所用公式为：

式中，greatCircleDis(p_i,p_i+1)表示当前采样点p_i与下一个采样点p_i+1之间的大地距离，表示当前采样点p_i在候选路段sg_t上的投影点与下一个采样点p_i+1在候选路段sg_m上的投影点之间的路径长度。

5.基于权利要求1至4任意一项所述的基于方向角的车辆轨迹地图匹配方法的车辆轨迹地图匹配系统，其特征在于，所述系统包括：

建模模块，用于利用有向图GV,E对城市路网进行建模，其中V表示城市路网中的交叉点，E表示城市路网中的路段，并根据该有向图构建空间索引；

候选路段搜索模块，用于在建模模块输出的城市路网中，在以p_i为中心、半径为R的区域内，利用所述空间索引加速搜索城市路网中采样点p_i的候选路段sg_t；

第一计算模块，用于求取采样点p_i的方向角和其候选路段sg_t的方向角之间的相似度，获得方向概率D(p_i|sg_t)；

第二计算模块，用于对采样点p_i的误差进行建模，获得误差概率N(p_i|sg_t)；

第三计算模块，用于将所述方向概率D(p_i|sg_t)和所述误差概率N(p_i|sg_t)相乘，获得观测概率I(p_i|sg_t)；

第四计算模块，用于基于城市路网的拓扑结构，对当前采样点p_i对应的候选路段sg_t到下一个采样点p_i+1对应的候选路段sg_m的转换进行建模，获得转换概率P(sg_m|sg_t)；

匹配模块，用于根据所述观测概率和转换概率，利用维特比算法求取最优匹配轨迹，完成车辆轨迹地图匹配。