[发明专利]一种基于驾驶员行为特性和分对数模型的交叉口处地图匹配方法

说明书

技术领域

本发明涉及车辆定位和地图匹配领域，是一种车辆在交叉口处的定位技术和地图匹配方法，具体涉及一种基于驾驶员行为特性和分对数模型的交叉口处地图匹配方法。

背景技术

地图匹配是提高车辆定位精度的一种有效手段。它主要是根据全球定位系统(Global Position System，简称GPS)提供的车辆位置点的经度和维度坐标，在数字电子地图上找到该位置点所在路段及路段上的位置点。城市交叉口是车辆改变行驶方向、变换行驶路段的关键枢纽，城市交叉口处的地图匹配是地图匹配方法研究的核心和难点。传统的地图匹配方法主要是从车辆位置点与路段之间的空间几何关系分析入手，基于数字电子地图中的路网几何数据、拓扑关系数据以及GPS定位数据产生车辆位置点的最佳估计，较适用于普通路段上的地图匹配，在交叉口处则显得不尽如人意，经常将转向行驶的车辆位置定位点错误地匹配到直行路段上。

其中，致使交叉口处地图匹配精度较低的根本原因：1)交叉口在小范围内同时连接多条分布密集的路段；2)各进口道方向中左转弯车道、直行车道及右转弯车道在交叉口范围内相切、相互干扰；3)车辆转向行驶时存在惯性。目前，市场上的很多车载定位设备由于无法实现交叉口处车辆定位点的高精度、实时在线地图匹配都省略了交叉口处的车辆位置定位，或是先跳过交叉口处的车辆位置点的定位，待后继行驶路段上的定位点的匹配路段确定之后，再根据一致性原则，对交叉口处的车辆定位点进行离线定位。

发明内容

针对目前交叉口处地图匹配精度不高、实时性不强等问题，本发明提出一种基于驾驶员行为特性和分对数模型的交叉口处地图匹配方法，实现了交叉口处高精度、实时定位。车载GPS接收器以一定的时间间隔接收GPS定位数据，通过输入数据存储、初始点地图匹配、路段上的地图匹配及交叉口处地图匹配四个阶段，完成车辆行驶轨迹的高精度、实时定位。

本发明的技术方案是根据车辆定位点的产生时序，将车辆定位分为输入数据存储、初始点地图匹配、路段上的地图匹配及交叉口处的地图匹配四个阶段。

第一阶段：输入数据存储

输入数据存储是在地图匹配之前将所需要的数据存储到置顶数据库表中，输入数据包括数字电子地图中的路段属性数据、车辆位置的GPS定位数据及交叉口转向限制数据。

第二阶段：初始点地图匹配

初始点地图匹配包括初始定位点候选匹配路段识别模块、初始定位点地图匹配建模及权值系数估计模块。初始定位点候选匹配路段识别模块通过圆形误差域确定候选匹配路段集合，初始定位点地图匹配建模及权值系数估计模块负责从候选匹配路段集合中选择最佳匹配路段。

第三阶段：路段上的地图匹配

路段上的地图匹配包括停车状态判别模块和车辆相对位置判别模块，停车状态判别模块是判别车辆是否处于停车状态，如果是，则当前定位点的匹配结果与前一个定位点的匹配结果相同，如果不是，则进行车辆相对位置判别。车辆相对位置判别模块是判别车辆是否离开了前一个定位点所在的匹配路段，如果不是，则确定当前定位点的匹配路段与前一个定位的匹配路段相同，如果是，则进入交叉口处的地图匹配。

第四阶段：交叉口处的地图匹配

交叉口处的地图匹配包括交叉口关键定位点识别模块、交叉口关键定位点候选匹配路段标记模块、分对数地图匹配建模及权值系数估计模块。交叉口关键定位点识别模块用于确定影响交叉口处地图匹配精度的关键定位点集合；交叉口关键定位点候选匹配路段标记模块根据交叉口所连接的路段与前一匹配路段的相对关系，将关键定位点的候选匹配路段确定为左转候选匹配路段、直行候选匹配路段及右转候选匹配路段，并根据交叉口转向限制数据剔除了限制通行的候选匹配路段，使得交叉口关键定位点的有效候选匹配路段最多不超过3条；分对数地图匹配建模及权值系数估计模块，从三种不同候选匹配路段所对应的驾驶员行为特性差异分析入手，提出将交叉口处最佳匹配路段的估计问题转变成车辆对后继行驶路段的选择问题，以考虑驾驶员驾驶行为特性的权重(符号及数值大小)作为判别驾驶员对后继行驶路段选择的关键权重，根据分对数模型从三条候选路段中选择最佳匹配路段，并采用最大似然估计法对权值系数进行估计。

通过采用上述方案，解决了制约交叉口处地图匹配精度低的问题，克服了现有交叉口处地图匹配方法的弊端，实现了交叉口处高精度、实时地图匹配。

附图说明

图1为本发明框图；

图2为初始点地图匹配流程；

图3为路段上的地图匹配流程；

图4为交叉口处地图匹配流程；

图5为90度相交的十字形交叉口；