[发明专利]浮动车定位数据自适应缓冲路径匹配系统及其方法

说明书

本发明公开浮动车定位数据自适应缓冲路径匹配系统，包括：定位数据获取单元；电子地图；路网数据库；分时变权重路径连接库，根据历史浮动车移动轨迹和当前当前定位点稀疏度动态设定连接域范围，按照连接域范围将路网进行切割，并依据分时道路等级加权计算出每条路段在连接域内到达另一条非直连路网的路径；以及路径匹配单元。路径匹配单元包括：历史定位数据集获取单元，从路网数据库提取与由定位数据获取单元实时接收的定位数据的多个缓冲范围匹配的路段路网数据，得到历史定位数据集；初次匹配单元，根据当前定位数据采样频次对历史定位数据集进行初次匹配；拟合单元，基于分时变权重路径连接库，进行拟合矫正来得到最终路径匹配结果。

技术领域

本发明属于智能交通领域，特别涉及适合采样频率较低且漂移范围较大时的浮动车定位数据自适应缓冲路径匹配系统及其浮动车定位数据自适应缓冲路径匹配方法。

背景技术

出租车(浮动车)在安装定位系统(例如，GPS定位系统或北斗定位系统等，在下文中以GPS定位系统为例进行说明)等车载设备后，可实现将车辆的行驶浮动数据通过无线通信方式实时地传送到浮动车信息中心，该浮动数据包括车辆位置、时间、方向和速度等信息，应用地图匹配、路径推测等相关的计算模型和算法进行处理，使浮动车位置数据和城市道路在时间和空间上关联起来，最终得到浮动车所经过道路的车辆行驶速度以及道路的行车旅行时间等交通拥堵信息，可广泛服务于各交通部门，如可作为交警部门掌握道路实时交通情况、制定缓解拥堵措施的凭证，也可为城市交通规划、市政道路建设提供数据基础支撑。

出租车长期在室外运行，数据的采集及传输容易受到地域、路况、天气等因素影响，会产生一些比如数据丢失、冗余、错误等质量问题，另外各城市出租车受设备、运行环境、营运状态等影响，GPS数据上传频次、位置偏差率各不相同，如何解决在低频次采样条件下，并且位置漂移范围较大的情况下进行地图匹配是一个核心难题。

地图匹配从根本上来说是一种修正技术，核心内容是以具有网络拓扑结构的电子地图路网信息为准，依靠地图匹配算法来对接收到的GPS数据来进行修正^[2]，地图匹配的误差来源主要分为以下四个方面：外部突变误差、GPS系统内部误差、电子地图误差和坐标转换误差^[3]，由于以上各种因素的影响，地图匹配的精度会遭到损害，因此就需要寻找一种合适的地图匹配方法来对抗这种精度误差，实现精准匹配。

目前地图匹配算法可以简单地分为以下几种：简单投影地图匹配算法、基于权重的拓扑理论匹配算法、基于概率统计原理的地图匹配算法和虚拟差分算法。

1)直接投影法只考虑路段的形状、距离，将GPS位置信息，投影到电子地图中距离最近的路段，如果是在比较复杂和繁密的城市路网中，直接投影法的匹配效率低，稳定性和自我修正能力差。

2)基于权重的拓扑匹配算法主要通过是参考前一时刻车辆的位置和行驶方向，基于电子地图道路网络拓扑结构，确定候选路段权重，依据权重系数并参考历史GPS轨迹计算出这一时刻最终匹配点，权重系数主要靠经验来确定，而权重系数会直接影响地图匹配的精准度。

3)基于概率统计原理的地图匹配算法基于概率统计的原理和方法不断循环比较GPS点的位置和候选道路路段位置，计算当前数据点的置信区域，通过比较、判断在误差区域中的候选道路选择最终的匹配路段和匹配点，这种算法不能有效利用车辆行驶历史信息，也无法解决GPS点漂移问题。

4)虚拟差分算法会利用前一时刻的修正量来进行当前时刻状态下修正量的估计和计算，当前时刻的位置会参考上一时刻的修正量得到预匹配估计点，再利用简单的几何匹配原理将预匹配点投影到匹配道路上获得最终的真实匹配点，虚拟差分算法可以在一定程度上减少错误识别比例，但会极大增加了运算时间，对地图匹配实时性和可靠性有一定影响。

发明内容