專利名稱：行進(jìn)車隊的地圖匹配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及交通地理信息技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種行進(jìn)車隊的地圖匹配方法。
背景技術(shù)：
隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，軍隊或各企事業(yè)單位為應(yīng)對大規(guī)模的交通運(yùn)輸任務(wù)或執(zhí)行大規(guī)模的搶險救災(zāi)應(yīng)急任務(wù)時，通常將所屬車輛編為車隊行進(jìn)，以便高效地完成各類任務(wù)。為了使監(jiān)控中心更精確、更直觀地掌握車隊整體的運(yùn)輸狀態(tài)，有必要利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)對其進(jìn)行精確定位，實現(xiàn)被跟蹤車隊在電子地圖上的定位顯示，加強(qiáng)車隊的實時調(diào)度管理。由于目前各種衛(wèi)星定位技術(shù)和電子地圖均存在不同程度的誤差，造成了車隊的定位點通常沒有落在道路上，因此必須通過地圖匹配算法將車隊匹配到正在行駛的道路上， 解決運(yùn)輸車隊的準(zhǔn)確定位跟蹤問題。地圖匹配(Map Matching)是一種基于軟件技術(shù)的定位修正方法，其基本思想是將定位裝置獲得的車輛定位軌跡與電子地圖數(shù)據(jù)庫中的道路信息聯(lián)系起來，并由此確定車輛相對于地圖的位置。目前提高地圖匹配準(zhǔn)確率的途徑主要有兩種，一是對定位系統(tǒng)定位點進(jìn)行去噪處理，提高定位點的精度；二是通過合理選擇匹配道路，把定位點匹配到接近程度最大的待匹配道路上?，F(xiàn)有的地圖匹配算法主要是針對單點單臺車輛把GPS定位點匹配到接近程度最大的待匹配道路上而提出的，典型的有最近點估計算法、基于D-S證據(jù)理論的地圖匹配算法、基于代價函數(shù)的地圖匹配算法以及基于模糊邏輯的地圖匹配算法等。由于在實際應(yīng)用中，地圖匹配往往要求較高的實時性，最近點估計算法由于其算法簡單，運(yùn)算較快，得到了很廣泛的應(yīng)用，但是其匹配準(zhǔn)確率較低?；贒-S證據(jù)理論、模糊邏輯以及代價函數(shù)等的地圖匹配算法，由于增加了邏輯復(fù)雜度以及運(yùn)算量，相對于最近點估計算法匹配，雖然匹配的準(zhǔn)確率較高，但是實時性差，無法滿足實際應(yīng)用要求。傳統(tǒng)的車輛匹配定位技術(shù)是對單臺車輛進(jìn)行定位匹配，運(yùn)用該方法對車隊內(nèi)的多臺車輛進(jìn)行地圖匹配時，由于顯示的是單臺車輛裝備的定位點，不能很直觀地展現(xiàn)車隊整體的定位狀態(tài)，并且會出現(xiàn)定位誤差所導(dǎo)致的前后車輛位置重疊或順序錯亂的現(xiàn)象；其次， 由于車隊是一個整體，使用這種匹配方法沒有考慮到車隊內(nèi)部以及車隊間協(xié)調(diào)調(diào)度問題； 此外，對車隊交通流進(jìn)行定位時，更多的定位終端也將增加系統(tǒng)的開銷和實現(xiàn)的復(fù)雜度，增加設(shè)備購置成本。由于車隊交通流狀態(tài)是以線狀圖標(biāo)形式在電子地圖中進(jìn)行顯示，且定位數(shù)據(jù)至少來源于車隊頭車和車隊尾車兩個定位點，所以車隊行進(jìn)的地圖匹配技術(shù)也不同于傳統(tǒng)的單點車輛地圖匹配。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種行進(jìn)車隊的地圖匹配方法，實現(xiàn)準(zhǔn)確的車隊的定位跟蹤。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的行進(jìn)車隊的地圖匹配方法，包括如下步驟
1)至少在車隊的頭車和尾車各設(shè)置一臺衛(wèi)星定位設(shè)備；2)通過衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)獲取車隊頭車和尾車定位數(shù)據(jù)；3)根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)誤差建立搜索區(qū)域并搜索路段；4)根據(jù)搜索到的路段的路況，將車隊頭車定位點與尾車定位點匹配到正確的路段上，車隊頭車定位點與尾車定位點匹配到的路段為最佳匹配路段，車隊頭車定位點與尾車定位點之間的路段即為車隊行進(jìn)位置。進(jìn)一步，所述步驟2、中還包括對獲取的車隊頭車和尾車定位數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理的步驟，所述預(yù)處理包括對定位數(shù)據(jù)中的重復(fù)數(shù)據(jù)、錯誤數(shù)據(jù)和部分參數(shù)缺失的數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除，并修復(fù)缺失數(shù)據(jù)。進(jìn)一步，步驟幻中，根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的誤差確定搜索區(qū)域直徑，所述搜索區(qū)域為分別以車隊頭車定位點與尾車定位點為圓心的兩個圓形區(qū)域。進(jìn)一步，搜索區(qū)域直徑為衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的最大誤差值加上道路的寬度。進(jìn)一步，步驟4)具體包括如下步驟41)判斷車隊頭車搜索區(qū)域內(nèi)是否只有一條路段，如是，則使用基于車隊定位點直接投影的地圖匹配方法將車隊頭車定位點與尾車定位點匹配到該路段；如車隊頭車搜索區(qū)域內(nèi)包括多條路段，則執(zhí)行下一步；42)判斷車隊頭車搜索區(qū)域內(nèi)有無交叉節(jié)點，如有，則根據(jù)車隊頭車行駛方向與各道路方向夾角，將車隊頭車定位點與尾車定位點匹配到與車隊頭車行駛方向夾角最小的路段；如否，則執(zhí)行下一步；43)把車隊頭車定位點匹配到各路段時所得的各個匹配點與尾車定位點之間的距離數(shù)據(jù)，與上一時刻的車隊長徑數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，將與上一時刻的車隊長徑數(shù)據(jù)最接近的路段作為正確的匹配路段，以將車隊頭車定位點與尾車定位點匹配到正確的路段。進(jìn)一步，步驟4 之后還包括如下步驟44)將車隊頭車定位點與尾車定位點之間依行進(jìn)軌跡進(jìn)行連接并染色；步驟4)之后還包括如下步驟循環(huán)執(zhí)行步驟2-4)在電子地圖上輸出動態(tài)實時的車隊行進(jìn)軌跡。進(jìn)一步，當(dāng)車隊頭車或尾車搜索區(qū)域在指定采樣時刻閾值內(nèi)持續(xù)搜索不到道路時，跳轉(zhuǎn)到步驟44)。進(jìn)一步，在電子地圖上輸出動態(tài)實時的車隊行進(jìn)軌跡時，不同的車隊采用不同的著色和標(biāo)注信息。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點1)根據(jù)車隊行進(jìn)的整體性和連續(xù)性特點，有針對性地提出了一種車隊行進(jìn)的綜合地圖匹配技術(shù)，解決了車隊在電子地圖上的定位跟蹤問題，為車隊調(diào)度、路徑規(guī)劃、到達(dá)時間預(yù)測等打下了良好的基礎(chǔ)；2)通過將車隊當(dāng)前時刻的長徑、速度數(shù)據(jù)與GIS信息相結(jié)合，提出了車隊在衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)據(jù)缺失情況下(通過隧道時)的衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)預(yù)處理方法，有效解決了車隊交通流在電子地圖上的定位連續(xù)性問題；3)通過將車隊定位信息(長徑、投影距離、速度、方位角等)與道路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相聯(lián)系，有效地將車隊頭車與尾車串連了起來，提高了車隊在復(fù)雜路段上的匹配準(zhǔn)確率；4)通過將車隊頭車與尾車準(zhǔn)確地匹配到道路上，再將車隊頭車與尾車之間線段依路段進(jìn)行實時染色的方法來顯示車隊在電子地圖上的實時定位位置，車隊交通流在電子地圖上得到了直觀、精確的定位展現(xiàn)。本發(fā)明的其他優(yōu)點、目標(biāo)，和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點可以通過下面的說明書，權(quán)利要求書，以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。


為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述圖1為行進(jìn)車隊的地圖匹配方法的流程示意圖；圖2為基于車隊定位點直接投影的地圖匹配示意圖；圖3為基于路網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和車隊定位信息的地圖匹配示意圖；圖4為基于車隊定位點行駛方向角與道路方向夾角的地圖匹配示意圖。
具體實施例方式以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。參見圖1，本實施例的行進(jìn)車隊的地圖匹配方法包括如下步驟1)至少在車隊的頭車和尾車各設(shè)置一臺衛(wèi)星定位設(shè)備，本實施例以GPS作為衛(wèi)星定位設(shè)備為例進(jìn)行說明。2)通過衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)獲取車隊頭車和尾車GPS定位數(shù)據(jù)，并對所述GPS定位數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括對GPS定位數(shù)據(jù)中的重復(fù)數(shù)據(jù)、錯誤數(shù)據(jù)和部分參數(shù)缺失的數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除，并修復(fù)缺失數(shù)據(jù)。當(dāng)車隊在一般路段上行進(jìn)，GPS定位點數(shù)據(jù)缺失時，為了保證地圖匹配的連續(xù)性， 需要對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充。設(shè)數(shù)據(jù)缺失的時間為η秒，GPS定位點數(shù)據(jù)平均采樣時間為Τ， (Xi-i; Yi^1), (xi+1, yi+1)分別為相鄰兩點的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，根據(jù)公式m = n/T，將m取整可得缺失的數(shù)據(jù)組數(shù)間隔[m] ([m]取不大于m的整數(shù))，此段時間內(nèi)可以認(rèn)為車隊以一定長徑勻速通過隧道，而相鄰兩點的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)已知，對其進(jìn)行平均，可以得到缺失的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)。由式(1)可得缺失的第1組定位點經(jīng)緯度坐標(biāo)為
權(quán)利要求
1.行進(jìn)車隊的地圖匹配方法，其特征在于，包括如下步驟1)至少在車隊的頭車和尾車各設(shè)置一臺衛(wèi)星定位設(shè)備；2)通過衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)獲取車隊頭車和尾車定位數(shù)據(jù)；3)根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)誤差建立搜索區(qū)域并搜索路段；4)根據(jù)搜索到的路段的路況，將車隊頭車定位點與尾車定位點匹配到正確的路段上， 車隊頭車定位點與尾車定位點匹配到的路段為最佳匹配路段，車隊頭車定位點與尾車定位點之間的路段即為車隊行進(jìn)位置。
2.如權(quán)利要求1所述的行進(jìn)車隊的地圖匹配方法，其特征在于所述步驟2)中還包括對獲取的車隊頭車和尾車定位數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理的步驟，所述預(yù)處理包括對定位數(shù)據(jù)中的重復(fù)數(shù)據(jù)、錯誤數(shù)據(jù)和部分參數(shù)缺失的數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除，并修復(fù)缺失數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求1至2中任一項所述的行進(jìn)車隊的地圖匹配方法，其特征在于步驟3) 中，根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的誤差確定搜索區(qū)域直徑，所述搜索區(qū)域為分別以車隊頭車定位點與尾車定位點為圓心的兩個圓形區(qū)域。
4.如權(quán)利要求3所述的行進(jìn)車隊的地圖匹配方法，其特征在于搜索區(qū)域閾值為衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的最大誤差值加上道路的寬度。
5.如權(quán)利要求4所述的行進(jìn)車隊的地圖匹配方法，其特征在于步驟4)具體包括如下步驟41)判斷車隊頭車搜索區(qū)域內(nèi)是否只有一條路段，如是，則采用車隊定位點直接投影的地圖匹配方法將車隊頭車定位點與尾車定位點匹配到該路段；如車隊頭車搜索區(qū)域內(nèi)包括多條路段，則執(zhí)行下一步；42)判斷車隊頭車搜索區(qū)域內(nèi)有無交叉節(jié)點，如有，則根據(jù)車隊頭車行駛方向與各道路方向夾角，將車隊頭車定位點與尾車定位點匹配到與車隊頭車行駛方向夾角最小的路段; 如否，則執(zhí)行下一步；43)把車隊頭車定位點匹配到各路段時所得的各個匹配點與尾車定位點之間的距離數(shù)據(jù)，與上一時刻的車隊長徑數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，將與上一時刻的車隊長徑數(shù)據(jù)最接近的路段作為正確的匹配路段，以將車隊頭車定位點與尾車定位點匹配到正確的路段。
6.如權(quán)利要求5所述的行進(jìn)車隊的地圖匹配方法，其特征在于步驟43)之后還包括如下步驟44)將車隊頭車定位點與尾車定位點之間依行進(jìn)軌跡進(jìn)行連接并染色；步驟4)之后還包括如下步驟循環(huán)執(zhí)行步驟2-4)在電子地圖上輸出動態(tài)實時的車隊行進(jìn)軌跡。
7.如權(quán)利要求6所述的行進(jìn)車隊的地圖匹配方法，其特征在于步驟41)中，還包括如下步驟當(dāng)車隊頭車或尾車搜索區(qū)域在指定采樣時刻閾值內(nèi)持續(xù)搜索不到道路時，跳轉(zhuǎn)到步驟44)。
8.如權(quán)利要求6或7所述的行進(jìn)車隊的地圖匹配方法，其特征在于在電子地圖上輸出動態(tài)實時的車隊行進(jìn)軌跡時，不同的車隊采用不同的著色和標(biāo)注信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及交通地理信息技術(shù)領(lǐng)域，提出了一種行進(jìn)車隊的地圖匹配方法，實現(xiàn)準(zhǔn)確的車隊定位跟蹤，包括如下步驟1)至少在車隊的頭車和尾車各設(shè)置一臺衛(wèi)星定位設(shè)備；2)通過衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)獲取車隊頭車和尾車定位數(shù)據(jù)；3)根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)誤差建立搜索區(qū)域并搜索路段；4)根據(jù)搜索到的路段的路況，分別采用基于車隊定位點直接投影的地圖匹配、基于路網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和車隊定位信息的地圖匹配、基于車隊頭車行駛方向角與道路方向夾角的地圖匹配，將車隊頭車定位點與尾車定位點匹配到正確的路段上，車隊頭車定位點與尾車定位點匹配到的路段為最佳匹配路段，車隊頭車定位點與尾車定位點之間的路段即為車隊行進(jìn)位置。
文檔編號G01C21/30GK102183256SQ20111004751
公開日2011年9月14日 申請日期2011年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月28日
發(fā)明者劉衛(wèi)寧, 孫棣華, 廖孝勇, 溫存霆, 趙敏 申請人:重慶大學(xué)