CN102032910B - 一种车载导航地图实时自排查的新路生成方法 - Google Patents

一种车载导航地图实时自排查的新路生成方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种车载导航地图实时自排查新路生成方法，其特征在于：本发明在车辆行驶过程中，包括以下步骤：1)设置一信号点记录器，信号点记录器启动后自动记录一个信号点信息；2)通过信号点记录器对信号点进行实时记录与刷新，并完成增路过程；3)基于时间判据和距离判据对增路的信号点序列进行合理性判断；4)嵌入式导航设备中利用卡尔曼滤波和点列抽稀算法对增路信号点序列进行实时平滑处理。本发明在车辆行驶过程中保证了对地图新增道路的精确识别，减少了GPS信号的漂移或缺失对路段形状造成的影响，生成了较为准确的信号点序列，为地图的实时自更新奠定基础。

Description

一种车载导航地图实时自排查的新路生成方法
技术领域
本发明涉及一种导航地图更新方法，特别是关于一种车载导航地图实时自排查的新路生成方法。
背景技术
随着车辆工业的不断发展，我国的交通基础建设也发生着日新月异的变化，因此基于车载电子地图的自主导航系统如果不及时进行地图更新，就会因为地图数据过期而无法提供良好的导航服务。当前，导航电子地图的更新主要有两种方法：离线的版本式更新方法和在线的增量式更新方法。欧洲的ActMap项目已经在一些国家实现了在线增量式更新；而我国目前主要采用离线更新方法，更新周期为6～12个月，采用这种更新方式远远不能满足导航系统对电子地图现实性的需求。
利用车辆轨迹来更新地图数据可以实现电子地图的快速更新，现有的利用车辆轨迹来更新地图路网主要有两种方法：一种方法是将采集的轨迹生成全部的道路网络，记录器采集车辆经过的所有轨迹点的位置信息，通过对轨迹的处理形成整个路网，这种地图更新方法对车辆经过的所有轨迹点都进行了记录，对设备的存储能力要求较高，不适用于现有的车载嵌入式导航设备；另一种方法是将采集的轨迹生成局部路网，将局部路网与现有地图路网按照图像或数字化方式比较，若路网不一致，则用局部路网更新原路网的对应路网，这种地图更新方式没有涉及新路的发现，仍是对经过的所有轨迹点进行记录；另外，该方法将GPS(全球定位系统)获取的形状点生成的轨迹直接作为局部路网数据，没有考虑GPS信号漂移等对路径轨迹的合理性及路径形状造成的影响，生成的新路精度较差甚至是错误的。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种车载导航地图实时自排查的新路生成方法，该方法不仅能对生成的新路形状点进行修正，而且能对地图新增道路进行精确识别，还能减少因GPS信号的漂移对路段形状造成的不良影响。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：1、一种车载导航地图实时自排查的新路生成方法，包括以下步骤：
1)设置一信号点记录器，信号点记录器启动后自动记录一个信号点信息；
2)通过信号点记录器对信号点进行实时记录与刷新，并完成增路过程
①通过信号点记录器对接收的GPS信号进行实时记录，同时监测该信号点信息与导航地图上相应点信息是否匹配成功；
②若信号点信息匹配成功，则用当前信号点的信息刷新所述信号点记录器中的原有信息，然后回到步骤①；
③若信号点信息匹配失败，则判断接收该信号点信息时的车辆状态：
若车辆静止，则丢弃该信号点信息，回到步骤①；
若车辆正常行驶，信号点记录器变为增长状态，在满足以下三种情况中的一种情况之前，均在记录该信号点信息后，回到步骤①；
所述三种情况为：
当信号点记录器中信号点个数大于记录器点数上限Nt时，则信号点记录器将所有匹配失败的信号点信息清空另存，并回到步骤①；
当车辆处于停止状态，且车辆停止时间大于停车时间上限TM时，则信号点记录器将所有匹配失败的信号点信息清空另存，回到步骤①；
当匹配状态由匹配失败转变为匹配成功，则认为信号点记录器中记录的全部匹配失败的信号点序列已将原路网中前一段道路和后一段道路连接起来，增路结束，进入下一步；
3)基于时间判据和距离判据对增路的信号点序列进行合理性判断
①判断信号点序列的总记录时间T是否大于信号点记录时间最短门限值Tt，其中总记录时间为T＝te-tf；Tf为信号点记录器记录第一个信号点的时间，Te为记录最后一个信号点的时间，若T＜Tt，则信号点序列不符合要求，将其丢弃；
②判断信号点序列的总距离S是否大于信号点记录距离最短门限值ST，其中总距离i为信号点记录器中信号点序号，N为信号点总数，li，i+1为第i个信号点到第i+1个信号点之间的距离，若S＜ST，则信号点序列不符合要求，将其丢弃；
③将符合时间判据和距离判据的信号点序列送入下一步；
4)对增路信号点序列进行实时平滑处理
①在导航设备上使用卡尔曼滤波方法修正信号点序列组成的增路形状；
②在导航设备上使用点列抽稀算法减少增路形状中的形状点数量。
所述步骤2)的所述车辆静止是指车速小于1KM/h。
所述步骤2)的所述记录器点数上限Nt取2000。
所述步骤2)的所述停车时间上限TM取30s。
所述步骤3)的所述信号点记录时间最短门限值Tt取10秒。
所述步骤3)的所述信号点记录距离最短门限值ST取100米。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、由于本发明的实现依靠一信号点记录器，当导航设备接受的GPS信号点由上一点的匹配成功转为当前信号点的匹配失败时，该信号点记录器的增路策略开始启动，信号点记录器状态变为增长状态，不断记录匹配失败的信号点，因此，在车辆行驶过程中，本发明能实时、准确的发现新增道路。2、由于本发明具有实时自排查功能，因此在车辆行驶过程中，新路的信号点序列生成后，本发明能实时、自动地判断该序列是否合理并剔除不合理的道路。3、由于本发明在导航设备上利用卡尔曼滤波和点列抽稀算法对新路形状点进行修正处理，因此既保证了新增道路的平滑性和连续性，又能在保证路线特征的同时减少形状点的数量，从而提高了新增道路与实际道路的相似度。4、由于本发明在记录各信号点时，没有额外增加专门的传感器或检测设备，只依靠导航设备本身获取的数据对路网进行道路更新，因此使得本发明的实现更加方便。
附图说明
图1是本发明方法的流程框图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，车辆行驶过程中，本发明包括以下步骤：
1)在导航系统中设置一信号点记录器，信号点记录器启动后自动记录一个信号点信息；
2)信号点记录器对信号点进行实时记录与刷新，并完成增路过程；
3)基于时间判据和距离判据对增路信号点序列进行合理性判断；
4)在嵌入式导航设备中利用卡尔曼滤波和点列抽稀算法对增路形状点进行实时平滑处理。
上述各步骤的具体实现方法分别说明如下：
步骤2)信号点记录器对信号点的实时记录与刷新具体实现步骤如下：
21)接收GPS信号并监测该信号点与地图上相应点的匹配状态；
将原始点(GPS接收的信号点)与地图数据相比较，若该点匹配到地图路段或路口中，则认为匹配成功，反之亦然，这属于公知知识。
22)如果该信号点匹配成功，则信号点记录器为保持状态，它将删除其上原有的信号点信息，保存当前匹配成功的信号点信息，该信号点信息包括：原始点位置、原始点速度、接收时间、匹配点(与原始点对应的导航地图点)位置、匹配路段或路口ID，并转到步骤21)；
如果该信号点匹配失败，则判断接收该信号点信息时的车辆状态：若车辆静止(按经验取车速小于1KM/h认为车辆静止，但不限于此)，丢弃相应的匹配失败的信号点；若车辆正常行驶，信号点记录器进入增长状态，增路策略开始启动，信号点记录器记录匹配失败的信号点，该信号点信息包括：原始点位置、原始点速度和接收时间，再转到步骤21)。如此循环，则连续记录了匹配失败的信号点序列；
当匹配状态由匹配失败转变为匹配成功时，则认为信号点记录器中记录的匹配失败的信号点序列(新增道路)将原有路网中的两条道路连接起来，增路结束，进入步骤3)；
当信号点记录器中信号点个数大于记录器点数上限Nt(比如取为2000，但不限于此)时，则信号点记录器变为抛出状态，即信号点记录器将所有匹配失败的信号点信息清空另存并回到步骤1)继续循环；
当车辆处于停止状态，且车辆停止时间大于停车时间上限TM(经验值取30s，但不限于此)时，则信号点记录器变为抛出，即状态信号点记录器将所有匹配失败的信号点信息清空另存并回到步骤1)继续循环。
步骤3)基于时间判据和距离判据对新路信号点序列进行合理性判断的具体判断方法如下：
31)信号点序列的总记录时间T如式所示：T＝te-tf，其中，Te为信号点记录器记录最后一个信号点的时间，Tf为第一个信号点的时间，若T＜Tt，则信号点序列不符合要求，将其丢弃，其中Tt为信号点记录时间最短门限值，按经验值取10秒，但不限于此；
32)信号点序列的距离计算如下
Figure BSA00000319377800041
其中，i为信号点记录器中信号点序号，N为信号点总数，li，i+1为第i个信号点到第i+1个信号点之间的距离，若S＜ST，则信号点序列不符合要求，将其丢弃，其中ST为信号点记录距离最短门限值，按经验值取100米，但不限于此；
将符合增路信号点序列合理性判断的信号点序列送入步骤4)；
步骤4)对新路形状具体修正方法如下：
41)在导航设备上使用卡尔曼滤波方法修正信号点序列组成的增路形状，保证信号点序列的平滑性和连续性，减少新路形状与实际道路的偏差；
42)在导航设备上使用点列抽稀算法减少增路中形状中的形状点数量，在保证路线特征的同时减少形状点数量。
通过以上步骤便可以完成车载导航地图实时自排查的新路生成。

Claims (6)

1.一种车载导航地图实时自排查的新路生成方法，包括以下步骤：
1)设置一信号点记录器，信号点记录器启动后自动记录一个信号点信息的步骤；
2)通过信号点记录器对信号点进行实时记录与刷新，并完成增路过程的步骤，该步骤包括：
①通过信号点记录器对接收的GPS信号进行实时记录，同时监测该信号点信息与导航地图上相应点信息是否匹配成功；
②若信号点信息匹配成功，则用当前信号点的信息刷新所述信号点记录器中的原有信息，然后回到步骤①；
③若信号点信息匹配失败，则判断接收该信号点信息时的车辆状态：
若车辆静止，则丢弃该信号点信息，回到步骤①；
若车辆正常行驶，信号点记录器变为增长状态，在满足以下三种情况中的一种情况之前，均在记录该信号点信息后，回到步骤①或进入下一步；
所述三种情况为：
当信号点记录器中信号点个数大于记录器点数上限Nt时，则信号点记录器将所有匹配失败的信号点信息清空另存，并回到步骤①；
当车辆处于停止状态，且车辆停止时间大于停车时间上限TM时，则信号点记录器将所有匹配失败的信号点信息清空另存，回到步骤①；
当匹配状态由匹配失败转变为匹配成功，则认为信号点记录器中记录的全部匹配失败的信号点序列已将原路网中前一段道路和后一段道路连接起来，增路结束，进入下一步；
3)基于时间判据和距离判据对增路的信号点序列进行合理性判断的步骤，该步骤包括：
①判断信号点序列的总记录时间T是否大于信号点记录时间最短门限值Tt，其中总记录时间为T＝te-tf；tf为信号点记录器记录第一个信号点的时间，te为记录最后一个信号点的时间，若T＜Tt，则信号点序列不符合要求，将其丢弃；
②判断信号点序列的总距离S是否大于信号点记录距离最短门限值ST，其中总距离
Figure FSB00000826894000011
i为信号点记录器中信号点序号，N为信号点总数，li，i+1为第i个信号点到第i+1个信号点之间的距离，若S＜ST，则信号点序列不符合要求，将其丢弃；
③将符合时间判据和距离判据的信号点序列送入下一步；
4)对增路信号点序列进行实时平滑处理的步骤，该步骤包括：
①在导航设备上使用卡尔曼滤波方法修正信号点序列组成的增路形状；
②在导航设备上使用点列抽稀算法减少增路形状中的形状点数量。
2.如权利要求1所述的一种车载导航地图实时自排查的新路生成方法，其特征在于：所述步骤2)的所述车辆静止是指车速小于1KM/h。
3.如权利要求1所述的一种车载导航地图实时自排查的新路生成方法，其特征在于：所述步骤2)的所述记录器点数上限Nt取2000。
4.如权利要求1所述的一种车载导航地图实时自排查的新路生成方法，其特征在于：所述步骤2)的所述停车时间上限TM取30s。
5.如权利要求1所述的一种车载导航地图实时自排查的新路生成方法，其特征在于：所述步骤3)的所述信号点记录时间最短门限值Tt取10秒。
6.如权利要求1所述的一种车载导航地图实时自排查的新路生成方法，其特征在于：所述步骤3)的所述信号点记录距离最短门限值ST取100米。
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