CN101750081A - 移动体的地图匹配装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及移动体的地图匹配装置及其方法。本发明提供一种用于校正在道路上移动的车辆等移动体的位置坐标的地图匹配方法，尤其提供一种因地图数据上不存在道路数据而难以进行一般的地图匹配时将移动体的位置校正成道路上的点的地图匹配方法。本发明克服了地图数据上若不存在道路就不工作的现有地图匹配方法中所存在的问题，具有可根据建筑物或者地段编号(lot number)等多边形数据来进行地图匹配的效果。

Description

移动体的地图匹配装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种移动体的地图匹配方法，特别涉及在没有道路数据的地图上进行地图匹配的移动体的地图匹配装置及其方法。
背景技术
目前广泛使用的车辆导航仪系统是，计算从全球定位系统(GlobalPositioning System，以下简称“GPS”)的卫星接收的信号，从而实时地确认车辆或使用者的当前位置，并且与预先构建的地图信息、交通信息相关的数据库连动，而将当前位置所对应的数据库上的数据转换为图像/声音信息来显示的装置。
车辆导航仪系统包括GPS接收器，以此来计算车辆的当前位置。车辆导航仪系统若使用GPS接收器，就可以获得车辆的当前速度、时间、位置信息，并基于这些信息给使用者提供导航信息。
然而，利用这种GPS信号来计算当前位置的方式，由于GPS信号的特性通常会产生数十米的误差，从而将所述位置表示在地图上时，会错误地标在超出道路的位置上或者建筑物上面等位置上。
为了改善上述问题，现有车辆导航仪系统在计算车辆位置时采用了地图匹配(Map Matching)方法。
地图匹配方法是一种以下方法：假设车辆在道路上行驶的前提下，比较当前位置和道路数据，当两者之差在一定范围内时，就判断为车辆在该道路上行驶，从而将车辆的当前位置强制地校正到离其最近的道路数据上的点。
但是这种地图匹配方法存在的问题是，只能在包括道路中心线在内的道路数据存在的情况下，才可以执行地图匹配工作。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种可在没有道路数据的地图上进行地图匹配的移动体的地图匹配装置及其方法。
为了实现上述目的，本发明提供一种移动体的地图匹配装置，其包括：位置接收单元，其从全球定位系统接收器接收所述移动体的位置坐标；电子地图单元，用于存储地图数据，所述地图数据包括多个用于表示特定物体的多边形数据；虚拟道路中心线生成单元，其以所述移动体的位置坐标为中心计算预定距离范围内的第一周边区域，并针对所述已计算的第一周边区域，在所述地图数据中检索所述多个多边形数据，且在所述第一周边区域中排除所述检索出的多个多边形数据以作为第二周边区域后，将此第二周边区域分割成多个区域，并将所述分割的多个区域间的边界计算成线，以形成虚拟道路中心线；以及地图匹配单元，其查找所述移动体的位置坐标与所述生成的虚拟道路中心线之间的最短距离并用线段连接二者后，计算出所述连接线段和虚拟道路中心线相遇的点或者线段上的点作为经匹配的第1位置坐标。
本发明提供一种移动体的地图匹配方法，所述方法包括以下步骤：a)从全球定位系统(Global Positioning System：GPS)接收器接收所述移动体的位置坐标；b)以所述移动体的位置坐标为中心计算预定距离范围内的第一周边区域，并针对所计算出的第一周边区域，在地图数据中检索多个多边形数据，所述地图数据包含用于表示特定物体的多个多边形数据；c)在所述第一周边区域中排除所述检索出的多个多边形数据以作为第二周边区域后，将此第二周边区域分割成多个区域，并将所述分割的多个区域间的边界计算成线，以形成虚拟道路中心线；以及d)将所述移动体的位置坐标地图匹配到所述虚拟道路中心线上的特定地点上，并将其作为第1位置坐标。
基于上述结构，本发明克服了地图数据上若不存在道路就不工作的现有地图匹配方法上存在的问题，具有可根据建筑物或者地段编号(lot number)等多边形数据来进行地图匹配的效果。
本发明可应用于作为跟踪车辆导航仪或者地图上的移动体位置的系统，并具有还可应用于不在典型道路上行驶的特殊移动体上的效果。
本发明在地图数据中存在可通过与否属性灵活变化的多边形数据的区域上仍然可以准确地执行地图匹配。
附图说明
图1是本发明实施例涉及的地图匹配装置的内部结构方框示意图。
图2是用以说明本发明的第1实施例涉及的由多边形数据计算虚拟道路中心线并进行地图匹配的方法的示意图。
图3是用以说明本发明的第2实施例涉及的在具有方向性的道路上车辆朝一个方向行驶时进行地图匹配的方法的示意图。
图4是用以说明本发明的第3实施例涉及的具有可通过的多边形数据区域时进行地图匹配的方法的示意图。
图5是本发明的实施例涉及的地图匹配装置的工作流程图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明，以使所属技术领域的技术人员能够容易实施。然而，本发明可具有各种不同的实施方式，而并不局限于在此示出的实施例。另外，为了清楚说明本发明，图中省略了与说明无关的部分，并在说明书整体上类似部分用类似符号作了标记。
在全篇说明书中，若有某部分“包括”某技术特征之描述，在没有相反描述的情况下，该描述则指本发明除所提技术特征外，还可以包括其他技术特征。
本发明涉及可应用于在车辆导航仪或者在地图上跟踪移动体位置的系统，即使在地图数据中没有道路层的情况下也可以进行地图匹配的移动体的地图匹配装置及其方法。
图1是本发明的实施例涉及的地图匹配装置的内部结构方框示意图，图2是用于说明本发明的第1实施例涉及的由多边形数据计算虚拟道路中心线并进行地图匹配的方法的示意图。
本发明的实施例涉及的地图匹配装置包括位置接收单元100、电子地图单元110、虚拟道路中心线生成单元120以及地图匹配单元130。
位置接收单元100接收从GPS接收器检测到的移动体的位置坐标。
电子地图单元110存储建筑物、道路等地图数据。
虚拟道路中心线生成单元120以接收到的移动体的位置坐标为基准计算预定距离范围内的第一周边区域，并对计算出的第一周边区域，在地图数据中检索多个多边形数据。其中，多边形数据在地图数据中表示建筑物、块地、地段编号等车辆不能通过的区域，第一周边区域最好是以位置坐标为中心在预定距离范围内的圆形或正方形区域。
虚拟道路中心线生成单元120在所述第一周边区域中排除所述检索出的多个多边形数据以作为第二周边区域后，将此第二周边区域分割成多个区域，使得该区域中的各点分配到与其最近的多边形数据，并将所述分割的多个区域间的边界计算成线，以形成虚拟道路中心线。
例如，在如图2所示的形成虚拟道路中心线的一个例中，用虚线表示的RA210为多边形数据A200附近的第二周边区域中与该多边形数据A200最近的点的集合。
前述第二周边区域表示排除多个多边形数据外的其他区域。
上述RA210虽然用直线表示，然而根据多边形的形状或者布置还可以由曲线构成。
当生成本发明的实施例所涉及的虚拟道路中心线时，本发明不对道路数据的整体进行计算，而动态地仅在从当前位置预定距离范围内的周边区域上生成虚拟道路中心线。
地图匹配单元130基于所接收到的移动体的位置坐标计算出所生成的虚拟道路中心线上的经匹配位置坐标(即经过地图匹配的位置坐标)。
如图2所示，本发明的第1实施例所涉及的地图匹配单元130用于查找接收到的移动体的位置坐标和虚拟道路中心线之间的最短距离并用线段连接二者后，求出连接线段与虚拟道路中心线相遇的点作为经匹配位置坐标。
本发明的实施例涉及的地图匹配装置在地图数据中没有道路层(layer)时仍然可以进行地图匹配。
图3是用以说明本发明的第2实施例涉及的在具有方向性的道路上车辆朝一个方向行驶时进行地图匹配的方法的示意图。
对图3进行描述以前，首先假设使用者已通过位置接收单元100和虚拟道路中心线生成单元120分别获知移动体的位置坐标和虚拟道路中心线。
本发明的第2实施例所提供的是，根据前一段预定时间段的移动体的多个位置坐标或多个经匹配位置坐标来推测道路的方向性，并计算右行(或者左行)的车辆等移动体在一个方向(例如右行)上的经匹配位置坐标的方法。
地图匹配单元130在电子地图单元110上检索前一段预定时间段的移动体的多个位置坐标或多个经匹配位置坐标，从而推测移动体的移动方向。
地图匹配单元130考虑移动体的移动方向和右行或左行与否来检索移动体的位置坐标和虚拟道路中心线之间最短距离并用线段连接二者后，计算出所述连接线段的中点作为经匹配位置坐标。
图3中，用线段表示移动体的位置坐标与虚拟道路中心线之间的最短距离，并且将线段的中点表示成星状。
当所计算出的经匹配位置坐标位于多边形数据内部时(图3中的(甲)300，此时将线段的中点用三角形310表示，该点位于多边形数据的内部)，地图匹配单元130计算线段与多边形数据的边界线相遇的点(图3中用小四边形320表示)，并且将所计算出的点和虚拟道路中心线之间的最短距离用线段连接后，计算出所述最短距离连接线段的中点作为经匹配位置坐标(用星号表示)。
当经匹配位置坐标相对于移动体的移动方向和右行或左行等通行方向处于相反侧时(图3中的(乙)340)，地图匹配单元130用线段连接移动体的位置坐标和虚拟道路中心线之间的最短距离并计算出其中点(用三角形340表示)后，将所述线段朝虚拟道路中心线方向延长，并以该虚拟道路中心线为对称中心，在所述延长线上计算出与所述三角形点340对称的点作为经匹配位置坐标(用星号330表示)。
图4是用以说明本发明的第3实施例涉及的具有可通过的多边形数据区域时进行地图匹配的方法的示意图。
对图4进行描述之前，首先假设使用者通过位置接收单元100和虚拟道路中心线生成单元120已经获知移动体的位置坐标和虚拟道路中心线。
电子地图单元110将多边形数据分为特定区域上因有物体(车辆、集装箱、船舶板块等)放置而无法通过的多边形数据和没有物体占据而可以通过的多边形数据400，并存储如此对多边形数据赋予了可通过与否属性的地图数据。即，地图数据上存储多边形数据时，根据可通过与否属性来区分其能否通过。
在图4中，可通过的多边形数据用虚线400来表示。
当特定区域上放置有物体时，地图匹配单元130通过检索判断移动体能否通过，针对位于不可通过的多边形数据内部的位置坐标，通过将其地图匹配到道路上的方法来进行校正，而针对位于可以通过的多边形数据400内部的位置坐标，不进行地图匹配而维持原来的位置坐标值。
即，如图3所示，由于用四边形表示的点位于可通过的多边形数据400内部，地图匹配单元130不进行地图匹配，而使用原来的位置坐标值。
而且，作为本发明的另一实施例，即便是位于不可通过的多边形数据内部的坐标，如果其相对于虚拟道路中心线，与可通过的多边形数据400更接近，则地图匹配单元130可以不进行地图匹配。
虚拟道路中心线生成单元120在生成虚拟道路中心线时，判断多边形数据的可通过与否属性后，可以将可通过的多边形数据400从输入值中排除。
当有多边形数据增加或删除时，或者多边形数据的可通过与否属性有变更时，虚拟道路中心线生成单元120会对虚拟道路中心线进行更新，并且对地图数据的全部区域不预先生成虚拟道路中心线，而仅对预定距离范围内的周边区域生成虚拟道路中心线，从而减少地图匹配运算量。
本发明的实施例也可以对不在道路上行驶的特殊移动体进行地图匹配。
下面，参照图5详细说明本发明的实施例涉及的地图匹配装置的工作方法。
图5是用以说明本发明的实施例涉及的地图匹配装置的工作方法流程图。
位置接收单元100从GPS接收器接收移动体的位置坐标后将其传送到虚拟道路中心线生成单元120和地图匹配单元130(S100)。
虚拟道路中心线生成单元120以接收到的移动体的位置坐标为中心计算预定距离范围内的第一周边区域，并针对所述第一周边区域，在地图数据中检索多个多边形数据(S102)。
虚拟道路中心线生成单元120在所述第一周边区域中排除所述检索出的多个多边形数据以作为第二周边区域后，将此第二周边区域分割成多个区域，使得该区域中的各点分配到与其最近的多边形数据，并将所述分割的多个区域间的边界计算成线，以形成虚拟道路中心线(S104)。
地图匹配单元130以所生成的虚拟道路中心线和移动体的位置坐标为基础进行地图匹配过程。
当地图匹配过程如上述第1实施例所述情形时，地图匹配单元130查找移动体的位置坐标和虚拟道路中心线之间的最短距离并用线段连接二者后，计算出所述线段与虚拟道路中心线相遇的点作为经匹配位置坐标(S106、S108)。
当地图匹配过程如上述考虑移动体的移动方向的第2实施例所述情形时，地图匹配单元130查找移动体的位置坐标和虚拟道路中心线之间的最短距离并用线段连接二者后，计算出所述线段的中点作为经匹配位置坐标(S110、S112)。
而且，地图匹配单元130判断移动体的位置坐标是否位于和移动体的移动方向相反的一侧，若位于相反侧，就把线段朝虚拟道路中心线方向延长，并以虚拟道路中心线为对称中心，在所述延长线上对称移动所述经匹配的位置坐标。
当地图匹配过程如上述第3实施例所述情形时，地图匹配单元130检索多边形数据的可通过与否属性，当检索到的多边形数据是不可通过的多边形数据时，则进行第1实施例或第2实施例所述的地图匹配过程；当检索到的多边形数据为可通过的多边形数据时，不进行地图匹配过程，而维持所接收的移动体位置坐标(S114、S116)。
接着，位置接收单元100判断是否接收移动体的下一位置坐标，若位置坐标的接收动作已完成，就结束地图匹配工作(S118)。
当位置接收单元100接到移动体的下一位置坐标时，通过比较判断所述接到的位置坐标是否超出以前计算的周边区域，若未超出(S120)，则通过在前一步骤中生成的虚拟道路中心线对下一位置坐标进行地图匹配(第1实施例、第2实施例、第3实施例)。
当位置接收单元100接收的位置坐标超出了以前计算的周边区域时(S120)，进行步骤S102，并对下一位置坐标再次进行周边区域及多边形数据检索、虚拟道路中心线生成、地图匹配等过程。
上述实施例并不是仅通过装置及/或方法来实现，还可以通过为实现与本发明实施例的结构所对应功能的程序、储存有该程序的记录媒体等来实现。只要是本发明所属技术领域的普通技术人员就可以通过上述实施例容易实施。
以上，对本发明的实施例进行了详细说明，然而本发明的保护范围并不局限于此，凡在不脱离本发明精神的范围内所属技术领域的技术人员对本发明所作的各种变更及修饰均属于本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种利用地图数据对移动体位置进行校正的移动体的地图匹配装置，其特征在于，包括：
位置接收单元，其从全球定位系统接收器接收移动体的位置坐标；
电子地图单元，用于存储地图数据，所述地图数据包括多个用于表示特定物体的多边形数据；
虚拟道路中心线生成单元，其以所述移动体的位置坐标为中心计算预定距离范围内的第一周边区域，并针对所述计算出的第一周边区域，在所述地图数据中检索所述多个多边形数据，且在所述第一周边区域中排除所述检索出的多个多边形数据以作为第二周边区域后，将此第二周边区域分割成多个区域，并将所述分割的多个区域间的边界计算成线，以形成虚拟道路中心线；以及
地图匹配单元，其查找所述移动体的位置坐标与所述虚拟道路中心线之间的最短距离并用线段连接二者后，计算出所述连接线段和虚拟道路中心线相遇的点或者线段上的点作为经匹配的第1位置坐标。
2.根据权利要求1所述的移动体的地图匹配装置，其特征在于：
所述地图匹配单元用于检索前一段预定时间段的所述移动体的位置坐标，以推测所述移动体的移动方向，并且查找考虑到了所述移动体的移动方向的所述移动体的位置坐标与所述虚拟道路中心线之间的最短距离并用线段连接二者后，计算出所述连接线段的中点作为经匹配的第2位置坐标。
3.根据权利要求2所述的移动体的地图匹配装置，其特征在于：
当所述移动体相对于其移动方向及右行或左行的通行方向，其位置坐标位于相反的一侧时，所述地图匹配单元朝所述虚拟道路中心线方向延长所述连接线段，并且以所生成的虚拟道路中心线为对称中心，在该延长线上计算出与所述连接线段的中点对称的点作为所述移动体的位置坐标。
4.根据权利要求1所述的移动体的地图匹配装置，其特征在于：
所述地图匹配单元给所述多个多边形数据赋予用于表示所述移动体能否通过的可通过与否属性，当所述移动体的位置坐标位于不可通过的多边形数据的内部时，就执行地图匹配过程，而当位于可通过的多边形数据的内部时，就维持所述移动体的位置坐标。
5.根据权利要求1所述的移动体的地图匹配装置，其特征在于：
所述虚拟道路中心线生成单元判断所述移动体能否通过所述多个多边形数据，从而当生成所述虚拟道路中心线时，将可通过的所述多边形数据从所述地图数据的输入值中排除。
6.根据权利要求1所述的移动体的地图匹配装置，其特征在于：
所述虚拟道路中心线生成单元不在所述地图数据的全部区域上生成虚拟道路中心线，而仅在以所述移动体的位置坐标为中心预定距离范围内的周边区域上计算所述虚拟道路中心线。
7.根据权利要求1所述的移动体的地图匹配装置，其特征在于：
当有多边形数据增加或者删除时、或者当所述多边形数据的可通过与否属性有变更时，所述虚拟道路中心线生成单元更新所述虚拟道路中心线。
8.一种利用地图数据对移动体的位置进行校正的移动体的地图匹配方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)从全球定位系统接收器接收所述移动体的位置坐标；
b)以所述移动体的位置坐标为中心计算预定距离范围内的第一周边区域，并针对所计算出的第一周边区域，在地图数据中检索多个多边形数据，所述地图数据包含用于表示特定物体的多个多边形数据；
c)在所述第一周边区域中排除所述检索出的多个多边形数据以作为第二周边区域后，将此第二周边区域分割成多个区域，并将所述分割的多个区域间的边界计算成线，以形成虚拟道路中心线；以及
d)将所述移动体的位置坐标地图匹配到所述虚拟道路中心线上的特定地点上，并将其作为第1位置坐标。
9.根据权利要求8所述的移动体的地图匹配方法，其特征在于，所述d)步骤包括：
查找所述移动体的位置坐标与所述虚拟道路中心线之间的最短距离并用线段连接二者后，计算出所述连接线段和所述虚拟道路中心线相遇的点或者线段上的点作为所述经匹配的第1位置坐标。
10.根据权利要求8所述的移动体的地图匹配方法，其特征在于，所述d)步骤包括：
d1)检索前一段预定时间段的所述移动体的位置坐标或者经匹配的位置坐标，以推测所述移动体的移动方向，并且考虑所述移动体的移动方向和左行或右行的通行方向，查找所述移动体的位置坐标与所述虚拟道路中心线之间的最短距离并用线段连接二者作为第1线段，之后计算出所述第1线段的中点作为经匹配的第2位置坐标。
11.根据权利要求10所述的移动体的地图匹配方法，其特征在于，所述d1)步骤包括：
当所述第2位置坐标位于所述检索到的多个多边形数据内部时，计算出所述连接线段与所述检索到的多边形数据的边界线相遇的点，并查找所述计算出的点和所述虚拟道路中心线之间的最短距离后连接二者作为第2线段，之后计算出所述第2线段的中点作为经匹配的第3位置坐标。
12.根据权利要求8所述的移动体的地图匹配方法，其特征在于，所述d)步骤包括：
用所述多边形数据中的可通过与否属性来检索所述移动体是否可以通过所述多个多边形数据；以及
当所述移动体的位置坐标位于不可通过的多边形数据的内部时，就执行地图匹配过程；而当位于可通过的多边形数据的内部时，就维持所述移动体的位置坐标。
13.根据权利要求8所述的移动体的地图匹配方法，其特征在于，在所述d)步骤后还包括以下步骤：
从所述全球定位系统接收器接收所述移动体的下一位置的位置坐标；
通过比较判断所述下一位置的位置坐标是否超出所述计算出的第一周边区域；以及
当所述下一位置的位置坐标未超出所述第一周边区域时，对所述下一位置的位置坐标执行d)步骤；而当超出所述计算出的第一周边区域时，就对所述下一位置的位置坐标再次执行b)、c)、d)步骤。
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