專利名稱：Gps定位信息和電子地圖收費(fèi)路段匹配的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種GPS定位信息和電子地圖收費(fèi)路段匹配的方法。
技術(shù)背景收費(fèi)用電子地圖在整個GPS衛(wèi)星收費(fèi)體系中起到核心的作用，針對不同 導(dǎo)航應(yīng)用往往會采用不同規(guī)格的電子地圖。通常電子地圖由記錄實(shí)際地物的 地理數(shù)據(jù)和與實(shí)際地物相關(guān)的標(biāo)識、屬性信息以及各類附加信息組成。電子 地圖主要由道路形狀數(shù)據(jù)、背景數(shù)據(jù)、拓?fù)鋽?shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)構(gòu)成，它們之間 緊密銜接，共同為車輛導(dǎo)航應(yīng)用提供服務(wù)。由于目前收費(fèi)是針對道路來說， 所以涉及道路的形狀數(shù)據(jù)、拓?fù)鋽?shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)是必不可少的要素。此外電 子地圖數(shù)據(jù)必須在保證地圖精度和收費(fèi)信息量不丟失的情況下盡可能的精 煉，同時其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也必須更加符合嵌入式設(shè)備顯示、運(yùn)算和分析的要求。 高速公路上行下行車道間距離很小，通常只有5米左右。就目前通常GPS定 位的精度僅僅在20米范圍，單純依靠GPS定位很難區(qū)分上下行兩個距離很近 的點(diǎn)，對兩條道路匹配混亂，對收費(fèi)路徑的判斷錯誤。上述問題解決方法1、 提高電子地圖精度制作高精度的專門用于GPS定位收費(fèi)的電子地圖；2、提 高GPS定位精度理論上這是提高匹配準(zhǔn)確性的最好辦法，但是GPS定位精度受車載設(shè)備成本限制，在車載設(shè)備中不太可能采用高精度的GPS模塊。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所述的GPS定位信息和電子地圖收費(fèi)路段匹配的方法，其硬件包 括GPS定位接收裝置和計(jì)算機(jī)處理器，步驟如下 步驟l，初始化；當(dāng)前路段收費(fèi)標(biāo)志值為沒有在收費(fèi)路段，通性費(fèi)用為0元，搜索范圍為 15米;步驟2，接收GPS定位信息，包括當(dāng)前坐標(biāo)值，當(dāng)前行駛速度，GPS接收 頻率為1次/秒；步驟3，根據(jù)當(dāng)前車輛的行駛速度確定搜索范圍-當(dāng)速度小于36公里/小時，搜索范圍為初始值15米；當(dāng)速度大于或等于36公里/小時，搜索范圍為速度X1000/3600+搜索 范圍初始值；步驟4，以當(dāng)前接收到的GPS位置點(diǎn)為中心，搜索范圍為半徑，在收費(fèi) 地圖上搜索路段數(shù)據(jù)，判斷收費(fèi)點(diǎn)和收費(fèi)路段；搜索地圖數(shù)據(jù)，如果有道路 節(jié)點(diǎn)在GPS位置點(diǎn)的搜索范圍內(nèi)，判斷該節(jié)點(diǎn)是否是收費(fèi)路段上的節(jié)點(diǎn) 如果收費(fèi)地圖上的節(jié)點(diǎn)在GPS位置點(diǎn)的搜索范圍內(nèi)，貝lj:繼續(xù)判斷是否是收費(fèi)路段上的節(jié)點(diǎn)，如果是，貝U:進(jìn)入步驟5;步驟5，如果是收費(fèi)節(jié)點(diǎn)，這里分兩個情況處理車輛當(dāng)前未在收費(fèi)路段上；車輛已經(jīng)行駛在收費(fèi)路段上。1) 當(dāng)車輛當(dāng)前未在收費(fèi)路段上時，判斷該收費(fèi)節(jié)點(diǎn)屬于哪一個收費(fèi)路段， 接著再判斷是否該收費(fèi)路段的路段類型是入口路段0,如果是，進(jìn)入收費(fèi)道 路開始計(jì)費(fèi)過程；否則返回上一步驟，繼續(xù)判斷；具體步驟如下如果該收費(fèi)節(jié)點(diǎn)屬于一個收費(fèi)路段 如果路段的收費(fèi)類型為0 置道路收費(fèi)標(biāo)志值為l;記錄入口路段ID， 開始計(jì)費(fèi)，通行費(fèi)=路段費(fèi)用值X費(fèi)率； 返回步驟2; 否則返回步驟2;2) 當(dāng)路段收費(fèi)標(biāo)志值在收費(fèi)路段時，車輛已經(jīng)進(jìn)入收費(fèi)路段，繼續(xù)判斷 在搜索范圍內(nèi)是否存在收費(fèi)節(jié)點(diǎn)，判斷該收費(fèi)節(jié)點(diǎn)和上一個收費(fèi)節(jié)點(diǎn)是否存 在鄰接關(guān)系，如果存在，車輛當(dāng)前行駛在這個收費(fèi)路段上，進(jìn)行計(jì)費(fèi)，最后 判斷該收費(fèi)路段類型是出口 1，之后設(shè)置路段收費(fèi)標(biāo)志值為0，說明車輛離開收費(fèi)路段，收費(fèi)結(jié)束，返回步驟2;否則返回步驟2; 具體步驟如下如果該收費(fèi)節(jié)點(diǎn)和上一個收費(fèi)節(jié)點(diǎn)屬于同一收費(fèi)路段 如果該收費(fèi)路段類型為1置路段收費(fèi)標(biāo)志值為0;記錄路段出口 ID號； 計(jì)費(fèi)通行費(fèi)二上次計(jì)算出的費(fèi)用+路段費(fèi)用值X費(fèi)率； 收費(fèi)結(jié)束，返回步驟2; 否則計(jì)費(fèi)通行費(fèi)=上次計(jì)算出的費(fèi)用+路段費(fèi)用值X費(fèi)率；返回步驟2;否則返回步驟2; 禾呈序結(jié)束.上述流程^費(fèi)用計(jì)算是按里程收費(fèi)的計(jì)算方法，對于按路段出入口收費(fèi)的情況下，只需在收費(fèi)路段出口處，將記錄的入口 ID和出口 ID，在費(fèi)率表 中匹配，即可得到入口到出口整條路段的通行費(fèi)用。如上所述的GPS定位信息和電子地圖收費(fèi)路段匹配的方法，所述電子地 圖通過精簡地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，去除不必要的形狀連接點(diǎn)，保留路段的拓?fù)?結(jié)構(gòu)，對地圖匹配來說，路段中包括組成路網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系和路段走向的關(guān)鍵點(diǎn)-節(jié)點(diǎn)即交點(diǎn)，去除對路段的拓?fù)潢P(guān)系路段走向沒有影響的形狀點(diǎn)，利用ARC GIS平臺編輯地圖修改去除形狀點(diǎn)。如上所述的一種GPS定位信息和電子地圖收費(fèi)路段匹配的方法，所述電 子地圖屬性定義根據(jù)存放位置的不同分兩部分 一部分存儲在車載單元，這部分存放精簡的屬性信息；另一部分存儲在管理中心數(shù)據(jù)庫中，這部分涉及 GPS定位收費(fèi)所需的詳細(xì)的地圖信息，包括路段編號，路段名稱，長度，路 段類型，限速，左節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)編號，右節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)編號，收費(fèi)類型，高速路名稱, 高速公路公司代碼；費(fèi)率計(jì)算分兩種情況，瘦客戶端和胖客戶端，兩種形式 下屬性信息的配置也不一樣，瘦客戶端是將費(fèi)率計(jì)算放在后臺完成，而胖客 戶端將費(fèi)率計(jì)算放在前端完成；瘦客戶端收費(fèi)地圖數(shù)據(jù)包括路段編號，路 段左節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，路段右節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，路段類型；胖客戶端收費(fèi)地圖數(shù)據(jù)的定義 要考慮增加收費(fèi)類型表和費(fèi)率表，根據(jù)收費(fèi)類型，査詢費(fèi)率表內(nèi)相關(guān)費(fèi)率， 基本表包括路段編號，路段名稱，路段長度，路段左節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，路段右節(jié) 點(diǎn)坐標(biāo)，路段類型即出入口信息，收費(fèi)類型。
本發(fā)明能夠大大的節(jié)省了存儲空間和提高了計(jì)算效率；以在京津塘高速 公路和交通部公路實(shí)驗(yàn)場進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)測試為例，京津塘高速公路電子地圖實(shí) 際路段有450多個，數(shù)據(jù)量有大概2M。經(jīng)過地圖精簡后僅剩余80多個路段， 5K數(shù)據(jù)。在京津塘高速公路有300臺正常的運(yùn)輸車輛參與了衛(wèi)星收費(fèi)實(shí)驗(yàn)過 程，地圖匹配準(zhǔn)確，收費(fèi)準(zhǔn)確，效果良好。在交通部公路實(shí)驗(yàn)場進(jìn)行了功能 測試，在各種情況下，對匹配算法準(zhǔn)確性和可靠性進(jìn)行了測試，主要的測試 條件為車輛在道路上以40公里一180公里/小時的速度范圍，單車連續(xù)長時 間測試，匹配準(zhǔn)確率達(dá)到了99%。


圖1是本發(fā)明的收費(fèi)地圖匹配方法的程序框圖。
圖2是精簡前的路段節(jié)點(diǎn)圖。
圖3是精簡后的路段節(jié)點(diǎn)圖。
圖4是GPS位置點(diǎn)和電子地圖對應(yīng)路段的對比情況圖。 圖5是高速公路上行下行車道的路段結(jié)構(gòu)圖。 圖6是高速公路的路段鄰接關(guān)系的節(jié)點(diǎn)表達(dá)圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的收費(fèi)電子地圖的精簡方案-
收費(fèi)用電子地圖在整個GPS衛(wèi)星收費(fèi)體系中起到核心的作用，針對不同 導(dǎo)航應(yīng)用往往會采用不同規(guī)格的電子地圖。通常電子地圖由記錄實(shí)際地物的 地理數(shù)據(jù)和與實(shí)際地物相關(guān)的標(biāo)識、屬性信息以及各類附加信息組成。電子 地圖主要由道路形狀數(shù)據(jù)、背景數(shù)據(jù)、拓?fù)鋽?shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)構(gòu)成，它們之間 緊密銜接，共同為車輛導(dǎo)航應(yīng)用提供服務(wù)。由于目前收費(fèi)是針對道路來說， 所以涉及道路的形狀數(shù)據(jù)、拓?fù)鋽?shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)是必不可少的要素。此外電 子地圖數(shù)據(jù)必須在保證地圖精度和收費(fèi)信息量不丟失的情況下盡可能的精 煉，同時其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也必須更加符合嵌入式設(shè)備顯示、運(yùn)算和分析的要求。 l.l電子地圖的形狀信息精簡
電子地圖可通過精簡地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，去除不必要的形狀連接點(diǎn)，保 留路段的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以大大縮減電子地圖的數(shù)據(jù)量，節(jié)省數(shù)據(jù)存儲空間和 減小程序計(jì)算量。對地圖匹配來說，圖2中路段1234中1， 4點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)(交點(diǎn))，是路網(wǎng)拓 撲關(guān)系和路段走向的關(guān)鍵點(diǎn)，不可缺少。而2， 3對路段的拓?fù)潢P(guān)系路段走向 沒有影響，反而會增大存儲空間，增加計(jì)算量，這樣的形狀點(diǎn)過多還會影響 GPS數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，引起處理算法判斷上出現(xiàn)問題。所以應(yīng)該去除2， 3點(diǎn)。 精簡后的地圖數(shù)據(jù)如圖3所示。
由于通常電子地圖數(shù)據(jù)中存在大量的類似2， 3連接點(diǎn)，去除這些點(diǎn)可以 大大縮減電子地圖的數(shù)據(jù)量，大大節(jié)省數(shù)據(jù)存儲空間和減小程序計(jì)算量。 這些地圖修改工作可以在ARC GIS平臺編輯完成。 1.2電子地圖的屬性信息精簡
地圖屬性信息的精簡就是首先確定收費(fèi)地圖所必需的信息，去除不必要 的其它信息，從而將電子地圖路段屬性進(jìn)行精簡。電子地圖屬性定義根據(jù)存 放位置的不同，分兩部分 一部分存儲在車載單元，這部分要求盡可能精簡 的屬性信息。另一部分存儲在管理中心數(shù)據(jù)庫中，這部分涉及GPS定位收費(fèi) 所需的盡可能詳細(xì)的地圖信息，包括路段編號，路段名稱，長度，路段類型， 限速，左節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)編號，右節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)編號，收費(fèi)類型，高速路名稱，高速公 路公司代碼。除以上屬性信息外其他的所有屬性信息均可去除，從而節(jié)省前 后臺的空間。
考慮到車載系統(tǒng)受成本限制硬件資源如RAM容量等非常有限，因此需要 盡量縮小存儲地圖的數(shù)據(jù)量。即車載端只存儲必要的用于收費(fèi)的基礎(chǔ)信息， 大量的時效性數(shù)據(jù)的查詢和計(jì)算量較大的操作都放到服后臺服務(wù)器上進(jìn)行。 所以需要對電子地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行裁減，僅保留收費(fèi)路段的必要信息。
費(fèi)率計(jì)算分兩種情況，瘦客戶端和胖客戶端。兩種形式下，屬性信息的
配置也不一樣，瘦客戶端是將費(fèi)率計(jì)算放在后臺完成，而胖客戶端將費(fèi)率計(jì) 算放在前端完成，從而減輕后臺的計(jì)算壓力。
瘦客戶端收費(fèi)地圖數(shù)據(jù)包括路段編號，路段左節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，路段右節(jié)點(diǎn) 坐標(biāo)，路段類型。
胖客戶端收費(fèi)地圖數(shù)據(jù)的定義要考慮增加收費(fèi)類型表和費(fèi)率表，根據(jù)收 費(fèi)類型，查詢費(fèi)率表內(nèi)相關(guān)費(fèi)率，基本表包括路段編號，路段名稱，路段 長度，路段左節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，路段右節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，路段類型(出入口信息)，收費(fèi) 類型。
結(jié)合我國實(shí)際情況，高速公路分屬不同的高速公路公司，收費(fèi)的費(fèi)率也存 在差異，這樣定義的優(yōu)點(diǎn)在于，按公里計(jì)費(fèi)，費(fèi)率可以隨時段(高峰時段與 正常時段)變化，也可隨地段變化(擁堵路段)?？梢暂^好的解決擁堵問題。 2.地圖匹配方法
使用GPS定位信息和電子地圖收費(fèi)路段進(jìn)行匹配計(jì)算。 2.1基于算法的高速公路收費(fèi)地圖匹配技術(shù)
路段匹配就是對GPS采集的位置點(diǎn)與收費(fèi)地圖收費(fèi)路段進(jìn)行分析匹配， 來判斷當(dāng)前車輛是否行駛在收費(fèi)路段，以決策是否對車輛進(jìn)行收費(fèi)。程序從 通過RS-232串口接收到GPS數(shù)據(jù)定位信息(NEMA0183語句)后，作譯碼處理(格式轉(zhuǎn)換)，提取位置、速度、方向、時間及其他環(huán)境數(shù)據(jù)信息。對接收
的GPS信息采用GPRMC指令，包括位置信息，經(jīng)緯度，時間，速度，可信度， 方向等信息，(其中經(jīng)度、緯度是車輛的地圖位置信息，表示為平面直角系的 x， y坐標(biāo)，在路段匹配中是至關(guān)重要的參數(shù))對路段進(jìn)行精確匹配，這樣就 可以清晰區(qū)分收費(fèi)路段和非收費(fèi)路段，達(dá)到較準(zhǔn)確的收費(fèi)效果。
圖4是真實(shí)情況下GPS位置點(diǎn)和電子地圖對應(yīng)路段的對比情況，當(dāng)前車輛 行駛在紅色的路段上，從地理位置投影可知GPS連續(xù)定位的位置點(diǎn)應(yīng)該和電 子地圖上的紅線重合，可是實(shí)際上由于電子地圖精度或GPS定位精度的不準(zhǔn) 確，造成GPS位置點(diǎn)和實(shí)際所在的道路相差很遠(yuǎn)。這樣就不能實(shí)現(xiàn)GPS定位 點(diǎn)和收費(fèi)路段的正確匹配，使收費(fèi)不正確。
高速公路上下行路段情況，這類布局情況在實(shí)際高速公路中非常普遍。 圖5高速公路上行下行車道間距離很小，通常只有5米左右，就目前通常 GPS定位的精度僅僅在20米范圍，單純依靠GPS定位很難區(qū)分上下行兩個距 離很近的點(diǎn)，對兩條道路匹配混亂，對收費(fèi)路徑的判斷錯誤。 解決方法
a. 提高電子地圖精度制作高精度的專門用于GPS定位收費(fèi)的電子地圖。
b. 提高GPS定位精度理論上這是提高匹配準(zhǔn)確性的最好辦法，但是GPS定 位精度受車載設(shè)備成本限制，在車載設(shè)備中不太可能采用高精度的GPS模 塊。
b.匹配算法的優(yōu)化目前GPS和電子地圖的精度很難滿足衛(wèi)星定位收費(fèi)的要 求。單純提高這兩種精度都不太現(xiàn)實(shí)。只能通過對路段進(jìn)行一些處理、路 段間鄰接關(guān)系得匹配算法來彌補(bǔ)定位精度的不足?？紤]前后節(jié)點(diǎn)相鄰關(guān) 系，避免對面無相鄰關(guān)系車道節(jié)點(diǎn)干擾。
2.2匹配中節(jié)點(diǎn)判斷范圍的選取
以GPS定位點(diǎn)G(x， y)為中心點(diǎn)， 一個值為半徑的區(qū)域內(nèi)，在收費(fèi)電子地
圖上搜索是否有收費(fèi)路段存在即收費(fèi)路段在此范圍內(nèi)，如果有收費(fèi)路段存在，
進(jìn)行判斷。搜索范圍的選取非常重要，范圍過大，容易造成誤判，且加重計(jì)
算量，如近距離平行的主輔路，使輔路行駛的車輛誤收費(fèi)。
如果搜索范圍過小，收費(fèi)路段點(diǎn)丟失。GPS數(shù)據(jù)接收頻率1次/秒，如果
車速過快，搜索范圍會跳過路段上的一些節(jié)點(diǎn)，造成漏點(diǎn)。影響匹配準(zhǔn)確性。
搜索范圍的選取應(yīng)考慮以下兩個原則
a. 和GPS定位精度及地圖精度有關(guān)，搜尋范圍應(yīng)大于GPS定位精度和地圖精 度的最大值。這樣才能保證所有節(jié)點(diǎn)都不會遺漏。
b. 實(shí)際操作可根據(jù)車速在一定范圍內(nèi)自動調(diào)節(jié)。車輛在高速公路行駛的特 點(diǎn)，快速120公里/小時，34米/秒，而GPS定位數(shù)據(jù)一秒頻率接收。所 以為不遺漏對任何路段的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行判斷，在這種情況下，算法判斷節(jié)點(diǎn)范 圍至少50米。高速公路雙方向路段的橫向距離通常大大小于50米。由此 可見車速和判斷范圍的選取對地圖匹配的準(zhǔn)確性影響很大。隨車速增加， 判斷范圍增大，車速減小，判斷范圍減小。這樣既保證在速度慢時匹配的精確，又使速度快時不遺漏節(jié)點(diǎn)。 下面是搜索范圍算法的詳細(xì)描述-符號意義
search—scope:表示GPS位置點(diǎn)，初始搜索范圍值 Bound:表示實(shí)際變化的搜索范圍 V:表示當(dāng)前行駛車速 算法
步驟l:初始化；
令初始搜索范圍值:search—sc叩e = 15米，此值由GPS精度決定。
步驟2:由速度確定搜索范圍；
當(dāng)V 〈 36公里/小時,bound = search—scope;
當(dāng)V>^ 36公里/小時，bound = V *1000/3600 + search—scope;
近距離平行收費(fèi)路段和非收費(fèi)路段的判別。 c.漏點(diǎn)的處理如果同一節(jié)點(diǎn)單獨(dú)處理前后兩段，或智能化整體考慮路徑，
根據(jù)整體路徑的鄰接關(guān)系判斷是否漏點(diǎn)，加以修正。 2. 3點(diǎn)與收費(fèi)路段的匹配
本算法的核心是通過修改收費(fèi)路段屬性，結(jié)合收費(fèi)路段之間的鄰接關(guān)系， 加以合理的算法處理，從而提高地圖匹配的準(zhǔn)確性，以彌補(bǔ)GPS定位精度的 不足。
假設(shè)條件收費(fèi)路段入口和出口點(diǎn)為單點(diǎn)(非交叉點(diǎn))，目前高速公路收費(fèi)點(diǎn) 設(shè)置基本符合這一設(shè)定。另外我們也可以通過對收費(fèi)路段出入口的設(shè)置來滿 足我們的要求。
收費(fèi)路段入口 0;收費(fèi)路段出口 1;
路段鄰接關(guān)系的表達(dá)如圖6所示節(jié)點(diǎn)1->節(jié)點(diǎn)2-〉節(jié)點(diǎn)3->節(jié)點(diǎn)4，其 中節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2組成路段(1)，存在鄰接關(guān)系，路段(1)的左節(jié)點(diǎn)為節(jié) 點(diǎn)l，右節(jié)點(diǎn)為2。
設(shè)定標(biāo)志值fee_status區(qū)分當(dāng)前車輛是否在收費(fèi)路段上fee—status 二0: 不在收費(fèi)道路上；標(biāo)志值fee—status =1:在收費(fèi)道路上。 下面是匹配算法的詳細(xì)描述
算法
步驟l:初始化；
fee—status = 0， i=0， j 二 0， F(all)=0， search—scope二15米；
步^2:接收GPS定位信息，坐標(biāo)值Gi (x， y)，—速度V，接收頻率為1次/
秒；
步驟3:根據(jù)當(dāng)前車輛的行駛速度V確定搜索范圍bound:
當(dāng)V 〈 36公里/小時，bound = search—scope;
當(dāng)V〉S 36公里/小時，bound = V *1000/3600 + search—scope; 步驟4:以GPS位置點(diǎn)Gi (x， y)為中心，搜索范圍bound i半徑，在收費(fèi) 地圖上搜索路段數(shù)據(jù)，判斷收費(fèi)點(diǎn)和收費(fèi)路段；如果有節(jié)點(diǎn)Node(i)在點(diǎn)G(x，y)搜索范圍bound內(nèi)，首先，判斷Nodei(x， y)是否是收費(fèi)路段上的節(jié)點(diǎn) N0de_feei(X, y)，再判斷是否是收費(fèi)路段上的節(jié)點(diǎn) 如果Nodei (x， y) e G (x， y) + bound 如果Nodei (x, y) = Node—feei (x， y) 進(jìn)入步驟5;
步驟5:如果是收費(fèi)節(jié)點(diǎn)Node—feei (x, y)，這里分兩個情況處理，車輛當(dāng)前 未在收費(fèi)路段上；fee status =0和車輛已經(jīng)行駛在收費(fèi)路段上fee status =1的情況。
1) 當(dāng)fee status = 0時，判斷該點(diǎn)Node—fee! (x， y)屬于哪一個收費(fèi)路段， 接著再判斷是否該收費(fèi)路段的路段類^是入口路段0，如果是，進(jìn)入收費(fèi) 道路開始計(jì)費(fèi)過程。否則返回前面，繼續(xù)判斷。
如果Node—feei (x， y) ESegmenti (u， v)
如果Segment! (type) = 0
置fee status = 1;記錄入口路段ID，
計(jì)費(fèi)Fee (all) = Fee (all) +Segmenti (L) XFee (i);
返回步驟2;
否則
返回步驟2;
2) 當(dāng)fee status為1時，進(jìn)入收費(fèi)路段后 接著判斷是否通過節(jié)點(diǎn)號，判斷該節(jié)點(diǎn)Node一Fee(j)和上個收費(fèi)節(jié)點(diǎn) Node—Fee(j-l)是否存在鄰接關(guān)系，如果存在，^輛當(dāng)前行駛在這個收費(fèi) 路段上,進(jìn)行計(jì)費(fèi)，最后判斷該收費(fèi)路段是出口 = l，之后設(shè)置fee status =0，車輛離開收費(fèi)路段，收費(fèi)結(jié)束，返回步驟2;否則返回步驟2。 如果(Node_Fee(j)禾卩Node—Fee (j—1) ) ESegmenti (u， v)
如果Segmenti (type) = 1
置fee status = 0;記錄路段出口 ID號；
計(jì)費(fèi)Fee(all)=Fee(all)+Segmenti (L) XFee (i);
收費(fèi)結(jié)束，返回步驟2;
否則
計(jì)費(fèi)Fee(all)=Fee(all)+Segmenti (L) XFee (i); 返回步驟2;
否則
返回步驟2;
禾呈序結(jié)束.
上^^程中費(fèi)用計(jì)算是按里程收費(fèi)的計(jì)算方法，對于按路段出入口收費(fèi)的
情況下，只需在收費(fèi)路段出口處，將記錄的入口 ID和出口 ID，在費(fèi)率表 中匹配，即可得到入口到出口整條路段的通行費(fèi)用Fee (all)。上述符號意 義見附表l。
電子地圖收費(fèi)運(yùn)行的實(shí)施例電子地圖可以運(yùn)行在衛(wèi)星定位+無線接入模塊上，車載設(shè)備攜帶簡單的可以表 征點(diǎn)線關(guān)系的道路信息，根據(jù)衛(wèi)星定位信息將車輛投影到當(dāng)前路段，并記憶 車輛行駛路段。實(shí)現(xiàn)嵌入專用電子收費(fèi)地圖，具備道路匹配算法，根據(jù)當(dāng)前 位置信息和歷史數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地確定車輛行駛路段，并記憶車輛行駛路段，根據(jù)
路段信息和費(fèi)率信息自動計(jì)算道路使用費(fèi)；具有簡單的液晶顯示功能，告知 司機(jī)收費(fèi)金額、帳戶余額及簡單的收費(fèi)道路提示功能并擴(kuò)展地圖顯示和服務(wù) 信息提示功能；按照文本或PDU格式的短信息編碼協(xié)議實(shí)現(xiàn)GSM短信收發(fā)功 能，并實(shí)現(xiàn)GPRS上網(wǎng)功能，并在此功能上實(shí)現(xiàn)收費(fèi)信息上傳和信息服務(wù)擴(kuò)展。
附表l: i， j
Fee_status
Search—scope Bound
Vi
Gi (x， y) Nodei (x， y) Node一feei (x， y) Segmenti (u， v)
Segmenti (type) Segmenti
(length) Fee (all) Node—Fee(j) Fee (i)
i為任一路段號，j為任一節(jié)點(diǎn)號
當(dāng)前路段收費(fèi)標(biāo)志值，1:行駛在收費(fèi) 路段；0:沒有在收費(fèi)路段。 GPS位置點(diǎn)，初始搜索范圍值 實(shí)際變化的搜索范圍 當(dāng)前i位置的行駛車速 GPS位置i的坐標(biāo)
任意搜索到的節(jié)點(diǎn)i
收費(fèi)路段i上的節(jié)點(diǎn)
收費(fèi)路段i，左節(jié)點(diǎn)號為u，右節(jié)點(diǎn)號
為v
收費(fèi)路段類型值，入口為0，出口為l 收費(fèi)路段長度(公里)
總通行費(fèi)用(元) 收費(fèi)路段上的節(jié)點(diǎn)號； 收費(fèi)路段費(fèi)率(元/公里)
權(quán)利要求
1. 一種GPS定位信息和電子地圖收費(fèi)路段匹配的方法，其硬件包括GPS定位接收裝置和計(jì)算機(jī)處理器，其方法如下步驟1，初始化；當(dāng)前路段收費(fèi)標(biāo)志值為沒有在收費(fèi)路段，通性費(fèi)用為0元，搜索范圍為15米；步驟2，接收GPS定位信息，包括當(dāng)前坐標(biāo)值，當(dāng)前行駛速度，GPS接收頻率為1次/秒；步驟3，根據(jù)當(dāng)前車輛的行駛速度確定搜索范圍當(dāng)速度小于36公里/小時，搜索范圍為初始值15米；當(dāng)速度大于或等于36公里/小時，搜索范圍為速度×1000/3600+搜索范圍初始值；步驟4，以當(dāng)前接收到的GPS位置點(diǎn)為中心，搜索范圍為半徑，在收費(fèi)地圖上搜索路段數(shù)據(jù)，判斷收費(fèi)點(diǎn)和收費(fèi)路段；搜索地圖數(shù)據(jù)，如果有道路節(jié)點(diǎn)在GPS位置點(diǎn)的搜索范圍內(nèi)，判斷該節(jié)點(diǎn)是否是收費(fèi)路段上的節(jié)點(diǎn)如果收費(fèi)地圖上的節(jié)點(diǎn)在GPS位置點(diǎn)的搜索范圍內(nèi)，則繼續(xù)判斷是否是收費(fèi)路段上的節(jié)點(diǎn)，如果是，則進(jìn)入步驟5；步驟5，如果是收費(fèi)節(jié)點(diǎn)，這里分兩個情況處理車輛當(dāng)前未在收費(fèi)路段上；車輛已經(jīng)行駛在收費(fèi)路段上。1)當(dāng)車輛當(dāng)前未在收費(fèi)路段上時，判斷該收費(fèi)節(jié)點(diǎn)屬于哪一個收費(fèi)路段，接著再判斷是否該收費(fèi)路段類型為入口0，如果是，進(jìn)入收費(fèi)道路開始計(jì)費(fèi)過程；否則返回上一步驟，繼續(xù)判斷；具體步驟如下如果該收費(fèi)節(jié)點(diǎn)屬于一個收費(fèi)路段如果路段的收費(fèi)類型為0置道路收費(fèi)標(biāo)志值為1；記錄入口路段ID，開始計(jì)費(fèi)，通行費(fèi)＝路段費(fèi)用值×費(fèi)率；返回步驟2；否則返回步驟2；2)當(dāng)路段收費(fèi)標(biāo)志值在收費(fèi)路段時，車輛已經(jīng)進(jìn)入收費(fèi)路段，繼續(xù)判斷在搜索范圍內(nèi)是否存在收費(fèi)節(jié)點(diǎn)，判斷該收費(fèi)節(jié)點(diǎn)和上一個收費(fèi)節(jié)點(diǎn)是否存在鄰接關(guān)系，如果存在，車輛當(dāng)前行駛在這個收費(fèi)路段上，進(jìn)行計(jì)費(fèi)，再判斷該收費(fèi)路段類型是否是出口1，如果是，設(shè)置路段收費(fèi)標(biāo)志值為0，說明車輛離開收費(fèi)路段，收費(fèi)結(jié)束，返回步驟2；否則返回步驟2；具體步驟如下如果該收費(fèi)節(jié)點(diǎn)和上一個收費(fèi)節(jié)點(diǎn)屬于同一收費(fèi)路段如果該收費(fèi)路段類型為1置路段收費(fèi)標(biāo)志值為0；記錄路段出口ID號；計(jì)費(fèi)通行費(fèi)＝上次計(jì)算出的費(fèi)用+路段費(fèi)用值×費(fèi)率；收費(fèi)結(jié)束，返回步驟2；否則計(jì)費(fèi)通行費(fèi)＝上次計(jì)算出的費(fèi)用+路段費(fèi)用值×費(fèi)率；返回步驟2；否則返回步驟2；程序結(jié)束。上述流程中費(fèi)用計(jì)算是按里程收費(fèi)的計(jì)算方法，對于按路段出入口收費(fèi)的情況下，只需在收費(fèi)路段出口處，將記錄的入口ID和出口ID，在費(fèi)率表中匹配，即可得到入口到出口整條路段的通行費(fèi)用。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種GPS定位信息和電子地圖收費(fèi)路段匹配的方法，所述電子地圖通過精簡地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，去除不必要的形狀連接點(diǎn)， 保留路段的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對地圖匹配來說，路段中包括組成路網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系和路 段走向的關(guān)鍵點(diǎn)-節(jié)點(diǎn)即交點(diǎn)，去除對路段的拓?fù)潢P(guān)系路段走向沒有影響的形狀點(diǎn)，利用ARC GIS平臺編輯地圖修改去除形狀點(diǎn)。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的一種GPS定位信息和電子地圖收費(fèi)路段匹配 的方法，所述電子地圖屬性定義根據(jù)存放位置的不同分兩部分 一部分存儲 在車載單元，這部分存放精簡的屬性信息；另一部分存儲在管理中心數(shù)據(jù)庫 中，這部分涉及GPS定位收費(fèi)所需的詳細(xì)的地圖信息，包括路段編號，路段 名稱，長度，路段類型，限速，左節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)編號，右節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)編號，收費(fèi)類 型，高速路名稱，高速公路公司代碼；費(fèi)率計(jì)算分兩種情況，瘦客戶端和胖 客戶端，兩種形式下屬性信息的配置也不一樣，瘦客戶端是將費(fèi)率計(jì)算放在 后臺完成，而胖客戶端將費(fèi)率計(jì)算放在前端完成；瘦客戶端收費(fèi)地圖數(shù)據(jù) 包括路段編號，路段左節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，路段右節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，路段類型；胖客戶端收 費(fèi)地圖數(shù)據(jù)的定義要考慮增加收費(fèi)類型表和費(fèi)率表，根據(jù)收費(fèi)類型，查詢費(fèi) 率表內(nèi)相關(guān)費(fèi)率，基本表包括路段編號，路段名稱，路段長度，路段左節(jié) 點(diǎn)坐標(biāo)，路段右節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，路段類型即出入口信息，收費(fèi)類型。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種GPS定位信息和電子地圖收費(fèi)路段匹配的方法，其方法如下初始化確定搜索范圍；接收GPS定位信息；根據(jù)當(dāng)前車輛的行駛速度確定搜索范圍；以當(dāng)前接收到的GPS位置點(diǎn)為中心，搜索范圍為半徑，在收費(fèi)地圖上搜索路段數(shù)據(jù)，判斷收費(fèi)點(diǎn)和收費(fèi)路段；搜索地圖數(shù)據(jù)；當(dāng)車輛當(dāng)前未在收費(fèi)路段上時，判斷該收費(fèi)節(jié)點(diǎn)屬于哪一個收費(fèi)路段，接著再判斷是否該收費(fèi)路段類型為入口，根據(jù)判斷結(jié)果開始計(jì)費(fèi)過程或返回上一步驟；當(dāng)路段收費(fèi)標(biāo)志值在收費(fèi)路段時，繼續(xù)判斷在搜索范圍內(nèi)是否存在收費(fèi)節(jié)點(diǎn)，判斷該收費(fèi)節(jié)點(diǎn)和上一個收費(fèi)節(jié)點(diǎn)是否存在鄰接關(guān)系，根據(jù)判斷結(jié)果進(jìn)行計(jì)費(fèi)或收費(fèi)結(jié)束。本發(fā)明能夠大大的節(jié)省了存儲空間和提高了計(jì)算效率。
文檔編號G07B15/06GK101286242SQ20081010474
公開日2008年10月15日 申請日期2008年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月23日
發(fā)明者楠 劉, 宋向輝, 朱書善, 李亞檬, 琪 楊, 王東柱, 王笑京, 儀 諶, 齊彤巖 申請人:交通部公路科學(xué)研究所