CN102313556B - 环岛上的路径匹配的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种环岛上的路径匹配的方法及装置，属于导航技术领域，该方法包括：步骤1、根据车辆的定位信息，在电子地图数据库中获取与所述定位信息相关的环岛的形状参数；步骤2、利用所述环岛的形状参数和车辆行驶轨迹的形状参数进行路径匹配，在所述电子地图数据库中匹配得到车辆的当前行驶路径。通过利用车辆行驶轨迹的形状参数和环岛的形状参数进行匹配，有效增加了环岛上路径匹配的准确度。

Description

环岛上的路径匹配的方法及装置

技术领域

本发明属于导航技术领域，尤其涉及一种环岛上的路径匹配的方法及装置。

背景技术

路径匹配是利用车辆GPS(全球定位系统)、陀螺仪等定位装置，将接收到的定位信号与导航电子地图中的路网进行匹配，并将定位信号与电子地图中最有可能的一条代表当前行驶道路的Link(弧段)进行匹配。路径匹配功能是车载导航仪的基础核心功能，错误的匹配将导致其他导航功能无法进行或者给驾驶者提供错误的提示信息。

现有的路径匹配策略是基于定位信号中的定位坐标和定位方向与电子地图中的Link进行匹配。一般现有成熟的路径匹配过程包括初次定位匹配和候补拓展匹配两个过程：

初次定位匹配，是指导航软件启动后初次定位或者在没有路网的区域进入有路网的区域时，导航软件从非匹配状态开始进入匹配状态。初次定位时的路径匹配要进行候补道路生成，候补道路生成以当前接收到的定位信号的位置和方向在电子地图中进行搜索，依据距离最近和方向最接近的道路最优先的原则，获取到一系列车辆当前可能所在道路。对于初次定位如果在最大的误差范围内也没有搜索到候补道路，则此次初次定位不成功，在下次定位信号进来时再次重复进行此次定位的处理过程，如果初次定位有一条或者多条候补成功生成，则进入候补拓展匹配模式。

候补拓展匹配，在初次定位后，确定了车辆可能所处的几条候补道路，此时再次接收到定位信号后，在初次定位已经选定的候补道路的基础上，依据本次信号对车辆在各个候补道路上的位置进行更新，然后以此更新后的位置作为参照，对比此次传入的定位信号的坐标和方向对各个候补依据位置误差和方向误差进行评价，综合车辆上次所在候补的历史信息，计算出车辆候补综合评估值，综合评估值最优的候补就是车辆目前最有可能所在的位置，作为路径匹配的输出。导航系统的其他模块依据此信息完成地图上车辆位置显示和诱导信息等供驾驶者辅助驾驶。在进行候补拓展匹配时，需要按照电子地图存储的Link接续和交通规制规则，将一条或者多条候补道路Link进行拓展，从当前车辆所在道路根据电子地图的连接关系，找出车辆可能所在的其他道路。

然而，当车辆行进在环岛上，特别是复杂多层的环岛上时，如果在环岛上有高架路通过，或者环岛本身有上下两层环岛，或者多层环岛的地面层受到高架环岛的遮挡，会导致GPS(全球定位系统)定位误差增大。并且由于GPS的多路径效应，还会造成在复杂环岛处的实际定位中，GPS定位和实际定位有一个较大的整体平移。

如图1所示，整个环岛共有三层，其中离散圆点轨迹是测试车辆自北进入外层高架环岛后绕环岛一周向西驶出环岛的GPS示意轨迹，图中内层环为地面环岛，外层环为高架环岛，与地面环岛相连的为地面道路，与高架环岛相连的高架道路，东西横穿是高架环岛上的第三层东西直通高架路。

在使用现有的匹配策略进行路径匹配时，参照图1中的白色示意点1，在此处，如果按照当前点的位置和方向来评估，虽然此时车辆应该行驶在外圈环的高架环岛，但是由于此处复杂的高架和周边高层建筑物的遮，挡而导致GPS的多路径效应使得定位出现一个整体偏东偏北(图中偏右偏上)的平移误差。对于示意点1，在位置误差的衡量上，在GPS本身的定位精度范围内，内外层环岛和向东驶出外圈环岛高架路都在误差范围内，所以具有相同的距离误差；在方向误差上，在环岛处，一般的电子地图道路方向都有变形，比如内外层环岛在同方向脱出的道路属于高架路和高架地面路，在地理位置上是重合的，但是电子地图为了区别两条道路，会将地面道路向外变形，置于高架路外侧，方向上，车辆驶出环岛的方向转换非常平滑，而实际的电子地图连接会是一个突然的角度转换，这样在示意点1去参照图中所标识的环岛向西脱出的高架路和高架地面路，在角度误差范围内，因为电子地图的变形和电子地图中的Link记录方式和实际行车时候方向转弯时候的误差，方向也不能够作为一个很好的路径匹配的评估标准，故而路径匹配的结果会出现很多错误。

参照示意点2和示意点3，因为在环岛处定位点整体的向东北方向偏移，此时在示意点2和3的位置误差范围内，第三层高架东西直通道路向东方向的Link和内外层环岛Link都在误差范围内，不能够在位置上作为区分，对于方向，在方向误差范围内，参考点2和3对于东西直通路和内外层环岛在此处都是东向，也不能够做很好的区分，这样，在匹配中也会出现因为GPS的飘移产生具有随机性的错误匹配。

综上所述，在环岛特别是复杂环岛车辆路径匹配时，因为一般这种路口信号质量差，一般都表现为一个整体的具有随机性的位置漂移，另外这些环岛道路复杂度高，多层道路和环岛在电子地图的制作上又引入了地图变形，导致在环岛特别是复杂环岛情况下，单纯依靠位置和方向进行匹配，会出现很高的错配率。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种环岛上的路径匹配的方法及装置，通过利用车辆行驶轨迹的形状参数和环岛的形状参数进行匹配，有效增加了环岛上路径匹配的准确度。

为了达到上述目的，本发明还提供一种环岛上的路径匹配的方法，所述路径匹配的方法包括：

步骤1、根据车辆的定位信息，在电子地图数据库中获取与所述定位信息相关的环岛的形状参数；

步骤2、利用所述环岛的形状参数和车辆行驶轨迹的形状参数进行路径匹配，在所述电子地图数据库中匹配得到车辆的当前行驶路径。

优选地，所述方法还包括：预先计算出所述车辆行驶轨迹的形状参数。

优选地，所述步骤2包括：

若在车辆行驶方向的预定距离内有待驶入的环岛，利用所述待驶入环岛的形状参数和车辆行驶轨迹的形状参数进行路径匹配，得到匹配结果；

根据所述匹配结果，判断车辆是否处于环岛的进入阶段，若处于环岛的进入阶段，则在所述电子地图数据库中匹配出车辆在进入环岛阶段的行驶路径。

优选地，所述利用所述待驶入环岛的形状参数和车辆行驶轨迹的形状参数进行路径匹配的步骤为：

利用所述待驶入环岛的形状参数中的环岛曲率和车辆行驶轨迹的形状参数中轨迹曲率进行路径匹配。

优选地，所述步骤2具体为：

利用所述环岛的形状参数和所述车辆行驶轨迹的形状参数进行路径匹配，判断车辆是否处于环岛行驶阶段，若是，在所述电子地图数据库中匹配出车辆在环岛行驶阶段的行驶路径。

优选地，所述利用所述环岛的形状参数和所述车辆行驶轨迹的形状参数进行路径匹配，判断车辆是否处于环岛行驶阶段的步骤为：

利用所述环岛的形状参数中的环岛半径和所述车辆行驶轨迹的形状参数中的轨迹弧半径，来判断车辆是否处于环岛行驶阶段；

若所述轨迹弧半径与所述环岛半径相等，则所述车辆处于环岛行驶阶段。

优选地，所述步骤2具体为：

利用所述环岛的形状参数和所述车辆行驶轨迹的形状参数进行路径匹配，判断车辆是否处于环岛驶出阶段，若是，在所述电子地图数据库中匹配出车辆在环岛驶出阶段的行驶路径。

优选地，所述利用所述环岛的形状参数和所述车辆行驶轨迹的形状参数进行路径匹配，判断车辆是否处于环岛驶出阶段的步骤为：

利用所述环岛的形状参数中的环岛半径和所述车辆行驶轨迹的形状参数中的轨迹弧半径，来判断车辆是否处于环岛驶出阶段，若所述轨迹弧半径超出所述环岛半径，则车辆处于环岛驶出阶段。

优选地，所述利用所述环岛的形状参数和所述车辆行驶轨迹的形状参数进行路径匹配，判断车辆是否处于环岛驶出阶段的步骤为：

利用所述环岛的形状参数中的环岛曲率和所述车辆行驶轨迹的形状参数中的轨迹曲率，来判断车辆是否处于环岛驶出阶段，若所述轨迹曲率小于所述环岛曲率，则车辆处于环岛驶出阶段。

本发明还提供一种环岛上的路径匹配的装置，包括：

处理模块，用于根据车辆的定位信息，在电子地图数据库中获取与所述定位信息相关的环岛的形状参数；

匹配模块，用于利用所述环岛的形状参数和车辆行驶轨迹的形状参数进行路径匹配，在所述电子地图数据库中匹配得到车辆的当前行驶路径。

由上述技术方案可知，通过利用车辆行驶轨迹的形状参数和环岛的形状参数进行匹配，在电子地图数据库中匹配得到车辆的当前行驶路径，并将得到的当前行驶路径提供给车辆驾驶者，从而在环岛尤其是复杂环岛的路径匹配上，能够极大的增加环岛路径匹配的准确度，便于驾驶者准确掌握车辆行驶路线。并且还能够根据车辆处于环岛行驶的不同阶段，在电子地图数据库中匹配出与该阶段对应的行驶路径。

附图说明

图1为现有路径匹配策略进行环岛路径匹配的示意图；

图2为本发明的实施例中环岛上的路径匹配的方法流程图；

图3为本发明的实施例中路径匹配的三阶段示意图；

图4为本发明的实施例中判断车辆进入环岛的处理流程示意图；

图5为本发明的实施例中环岛的车道示意图；

图6为本发明的实施例中车辆行驶轨迹圆心和环岛圆心平移示意图；

图7为本发明的实施例中判断车辆在环岛上行驶的处理流程示意图；

图8为本发明的实施例中对应点P的象限划分示意图；

图9为本发明的实施例中判断车辆是否驶出环岛的处理流程示意图；

图10为本发明的实施例中环岛上路径匹配的装置的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明实施例做进一步详细地说明。在此，本发明的示意性实施例及说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

参见图2，为本发明的实施例中环岛上的路径匹配的方法流程图，具体步骤如下：

步骤201、计算出车辆行驶轨迹的形状参数；

在本实施例中，可根据获取得到的当前车辆的定位信息计算出车辆行驶轨迹的形状参数，其中该车辆行驶轨迹的形状参数中包括但不限于：轨迹曲率和轨迹弧半径。

上述车辆行驶轨迹是由一系列顺序周期采集的定位信号点组成，每次采集的当前车辆的定位信息包括但不限于：当前车辆的位置、估算的位置误差、当前车辆的速度、当前车辆行驶方向和其他定位信息。

步骤202、根据车辆的定位信息，在电子地图数据库中获取与该定位信息相关的环岛的形状参数；

在本实施例中，可根据当前接收到的车辆的定位信号在电子地图数据库中进行搜索，依据距离最近和方向最接近的环岛最优先的原则，获取到车辆可能驶入、正在行驶或已驶出的环岛。在本实施例中，环岛的形状参数中包括但不限于：环岛曲率、环岛圆心坐标和环岛半径。

步骤203、利用环岛的形状参数和车辆行驶轨迹的形状参数进行路径匹配，在电子地图数据库中匹配得到车辆的当前行驶路径。

也就是，分别利用步骤201中计算得到的车辆行驶轨迹的形状参数和步骤202中获取的环岛的形状参数进行路径匹配，并将在电子地图数据库中匹配得到的车辆的当前行使路径，并将得到的行驶路径提供给驾驶者辅助驾驶。

由上述技术方案可知，通过利用车辆行驶轨迹的形状参数和环岛的形状参数进行匹配，在环岛尤其是复杂环岛的路径匹配上，能够极大的增加路径匹配的准确度。

在本实施例中，基于环岛形状参数匹配的路径匹配工作流程可分为三个阶段：环岛进入阶段、环岛行驶阶段和环岛驶出阶段，如图3所示，其中1表示环岛进入阶段，2表示环岛行驶阶段，3表示环岛驶出阶段。下面结合上述三个阶段来详细介绍环岛上的具体路径匹配过程：

1)环岛进入阶段：

首先根据车辆的定位信息，判断在车辆行驶方向的预定距离内是否有待驶入的环岛，若有，则获取该待驶入的环岛的形状参数，然后利用待驶入环岛的形状参数和预先计算得到的车辆行驶轨迹的形状参数进行路径匹配，并得到匹配结果；最后根据匹配结果，判断车辆是否处于环岛进入阶段，若是，在电子地图数据库中匹配出车辆在进入环岛阶段的行驶路径。

例如：当车辆行驶所在道路前方30米有环岛路时，可获取前方环岛的形状参数，该形状参数包括：环岛曲率及其误差和圆心坐标，同时获取预先计算得到的最近20米(可根据环岛路的具体情况进行调整)车辆的轨迹曲率。在判断车辆行驶何时进入环岛时，可根据车辆轨迹曲率和环岛曲率来判断。

例如：若车辆在进入环岛时，20米车辆的轨迹曲率落会在环岛曲率的误差范围之内。若连续三次20米车辆的轨迹曲率都在前方环岛曲率误差范围之内时，即认为车辆已经驶入环岛，当然也可根据环岛路的具体情况，来选取判断的次数。如图4为本发明的实施例中判断车辆进入环岛的处理流程示意图，具体步骤如下：

步骤401、接收车辆的定位信息：

为了确保判断的准确性，可接收车辆在多个不同定位点G_i的定位信息，即多次接收定位信息；

步骤402、计算车辆行驶轨迹的轨迹曲率；

根据步骤401中获取的车辆的定位信息，分算出车辆在不同点位点G_i的轨迹曲率

，当然也可以根据多次接收的定位信息，计算出车辆行驶轨迹的平均轨迹曲率；

步骤403、判断计算得到的轨迹曲率与环岛曲率是否相等，若是，执行步骤404；否则，返回步骤401；

实际中，由于环岛上通常设置有不同的车道(包括：外车道、中车道和内车道)，因此为了提高判断的准确性，还可进一步考虑因不同车道而造成计算得到的环岛曲率的误差范围，若计算得到的轨迹曲率落在该环岛曲率的误差范围内，即可认为车辆已经驶入环岛。

步骤404、进入环岛行驶阶段匹配模式；

也就是，当判断出车辆处于进入环岛阶段后，接下来可进行车辆在环岛上行驶阶段的相关处理。例如：可利用待驶入环岛的形状参数中的环岛曲率和车辆行驶轨迹的形状参数中轨迹曲率进行路径匹配，得到匹配结果；然后根据匹配结果，判断车辆是否处于环岛的进入阶段，若处于环岛的进入阶段，则在电子地图数据库中匹配出车辆在进入环岛阶段的行驶路径。

下面介绍在本实施例中，车辆行驶轨迹的形状参数计算方法：

在本实施例中，车辆行驶轨迹是由一系列顺序周期采集的定位信号点组成，每次采集的定位信息包括但不限于：当前车辆的位置、估算的位置误差、当前车辆速度、当前车辆行驶方向和其他定位信息。在本实施例中，车辆行驶轨迹的形状参数包括但不限于：最近20米(可根据环岛路的具体情况进行调整)车辆行驶轨迹的轨迹曲率和轨迹弧半径。

在本实施例中，可通过将车辆行驶轨迹的轨迹曲率在和环岛曲率进行比较，来判断车辆是否行驶在环岛上。假设车辆当前定位点为G_i，在G_i之前有一系列定位点G₁～G_i-1，假设G₁～G_i对应的速度方向为D₁～D_i，并且对应的速度为V₁～V_i，假设周期性定位间隔为T，则在车辆收到G_i点的定位信息时，计算过去20米的车辆轨迹曲率过程如下：

首先在接收到一个当前定位点G_i的定位信息，包括定位点G_i在内，可搜索过去n个定位点，使得车辆行驶的距离刚好是20米(或者大于20米的最接近值)，然后计算包括G_i在内的n+1个信号的最晚信号和最早信号的方向差，再除以20米就可得到了过去20米车辆行驶轨迹的轨迹曲率，上述20米是预设值，可根据具体情况进行调整。车辆行驶轨迹的轨迹曲率计算的具体步骤如下：

步骤1、接收点位点G_i的定位信息，令j＝i-1；

步骤2、判断s是否大于或等于20米(预设值)，其中s＝V_j×T，若大于，则执行步骤3，否则，令j＝j-1，返回继续执行步骤2；

步骤3、计算在定位点G_i处的过去20米轨迹曲率K_i，其中 $K_i=\frac{D_i-D_j}{20};$

通过执行步骤1～3可计算得到车辆在过去20米的轨迹曲率。

在本实施例中，根据计算得到的轨迹曲率可计算出对应的轨迹弧半径。

下面详细介绍在本实施例中采用的计算环岛曲率及环岛曲率误差范围计算的方法。

一般的，环岛在电子地图中抽象成为一系列形状点组成的多边形来近似圆环。电子地图中的环岛Link形状是按照行驶在环岛路中心线的车辆轨迹为标准。在根据电子地图中环岛Link的形状点计算出环岛曲率后，还需要考虑到车辆在实际行驶过程中，因为车辆所在车道不同，导致车辆行驶轨迹的轨迹曲率与计算得到的电子地图中环岛曲率之间的误差，所以在计算环岛曲率时，可进一步根据环岛路的宽度计算出车辆行驶在环岛路上因为不同车道差别，而可能产生的环岛曲率误差范围。参见图5，为本发明的实施例中环岛的车道示意图。

在本实施例中，通过一系列首位相连的坐标点来表示环岛形状，在计算环岛曲率的时候，可通过上述一系列的环岛形状点(Shape Point)来计算环岛曲率。具体方式如下：环岛在电子地图里由一系列首尾相连组成环状的Link组成，将这一系列环岛Link上的所有形状点抽取成为一个数组P，数组P里面共有n个点P₁～P_n，其中P₁和P_n是重合点，下面介绍通过P₁～P_n坐标来计算环岛曲率和曲率误差的计算流程。

对于P₁、P₂、P₃而言，因为电子地图是利用多边形来近似圆弧，所以，可以认为P₁P₂是圆弧在P₁处的切线方向，P₂P₃是圆弧在P₂点上的切线方向，则车辆行驶在P₂点时的曲率应该通过如下公式得到：

$K_{P_2}=\frac{{\mathrm{\α}}_{P_2{P}_3}-{\mathrm{\α}}_{P_1{P}_2}}{L_{P_1{P}_2}}$

其中，

是P₂P₃与经度正方向的夹角(从经线正方向到P₂P₃逆时针方向)，

同理。L_P1P2为P₁和P₂之间的距离。

因为P₁和P_n重合，则有：

$K_{P_n}=\frac{{\mathrm{\α}}_{P_1{P}_2}-{\mathrm{\α}}_{P_{n-1}{P}_n}}{L_{P_{n-1}{P}_n}}$

这样对于从P₁到P_n的共有n个线段上的曲率，在此将所有n个曲率数组记做[K_n]，在实际匹配当中，计算曲率数组的平均值K作为车辆轨迹参考，将曲率数组中的曲率最大值K_max和曲率最小值K_min的集合[K_min，K_max]作为曲率误差范围。

在得到平均曲率K和曲率误差范围[K_min，K_max]后，还需要计算因为车辆在内道和外道行驶时产生的曲率误差，设环岛路宽为W，因为K是按照路线中线计算的曲率，所以最小曲率是在K_min所在处半径因为要增大

则此处最小曲率为最大曲率因为在K_max处要减小

半径，所以最小曲率为这样考虑到路宽后，整个曲率误差范围是

在计算出环岛平均曲率和曲率误差范围后，在实际路径匹配过程中，可以设置一个权重因子K当车辆轨迹曲率在

范围内，对于环岛Link候补的权重因子优化一个权重因子K(如果权重因子评价体系是越高越优，就是在环岛link候补权重因子加上K，反之就是减去K)，即降低环岛的置信度。如果车辆轨迹曲率在

或者

则不需要处理环岛Link候补的权重因子，如果在

范围内，则需要对环岛Link候补的权重因子恶化，即降低环岛的置信度。

2)环岛行驶阶段：

在判断车辆进入环岛后，此时每次接收到最新的定位点Gi的定位信息，可计算出最近20米车辆行驶轨迹的轨迹曲率，若计算得到的轨迹曲率落在环岛曲率误差范围之内，则可将该环岛的候补置信度增大。另外更新计算从定位点G₁到定位点G_i的平移误差，参见图6，并依据此平移误差得到环岛行车轨迹圆心坐标，继而得到当前定位点G_i处的轨迹弧半径，依据轨迹弧半径是否超出环岛半径误差范围，对环岛候补置信度进行调整。如图7为判断车辆在环岛上行驶的处理流程示意图，具体步骤如下：

步骤701、接收车辆最新的定位信息；

步骤702、计算当前车辆所在定位点的轨迹弧半径；

在本实施例中，可依据环岛行车轨迹圆心坐标，得到车辆定位点处的轨迹弧半径。

步骤703、判断计算得到的轨迹弧半径与环岛半径是否相等，若是，执行步骤704；否则，执行步骤705；

同样，由于环岛上有不同的车道，因此可进一步考虑因不同车道而造成计算得到的环岛半径的范围，若步骤702计算得到的轨迹弧半径落在该范围内，也可认为车辆处于环岛行驶状态，然后可增大该环岛的置信度。

步骤704、将状态设置为环岛行驶阶段，返回步骤701；

在将状态设置为环岛行驶阶段后，进行环岛行驶阶段的路径匹配，并将匹配得到的行使路径提供给驾驶者。例如可通过轨迹弧半径和环岛半径进行路径匹配，在电子地图数据库中匹配出车辆在环岛行驶阶段的行驶路径。

步骤705、进入环岛驶出阶段判断。

下面介绍在本实施例中在步骤702中采用的计算环岛的圆心坐标及环岛半径的方法：

如果将环岛近似成一个圆，那么此圆心坐标就是环岛圆心坐标，在实际行车中在环岛上行驶时，车辆行驶轨迹也可以近似成一个圆或者一个圆上的一段弧，这个圆的圆心就是在环岛上行驶的车辆轨迹圆心，如果在环岛上没有GPS信号的整体平移，则理论上车辆行驶轨迹的圆心和环岛圆心坐标应该是重合的，在有GPS整体平移的情况下。参见图6，两个圆心坐标应该有一个平移，两个圆心的矢量差就是GPS信号的整体平移量，在实际计算环岛圆心坐标时，可使用环岛Link上所有形状点的坐标平均值作为圆心坐标，以此圆心坐标到所有环岛形状点的距离平均值作为环岛的半径。

在具体计算过程中，设Oavg为环岛圆心坐标，(X_o，Y_o)为其坐标值，则有：

$X_0=\frac{\underset{n=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{ix}}}{n}$ $Y_0=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{iy}}}{n}$

其中P_ix为P_i的x坐标，P_iy为P_i的y坐标。

下面介绍在本实施例中，定位信号的平移误差和20米车辆行驶轨迹弧半径的方法。

参见图6当车辆行驶在环岛上时，因为可能存在的GPS信号的整体的平移误差，在环岛上行驶时，车辆轨迹弧圆心坐标和电子地图中的环岛圆心坐标会有一个偏移，当连续3次行车轨迹曲率参数在环岛曲率误差范围内，以此判定车辆已经进入环岛，设这三点为G₁，G₂，G₃，其各自在环岛上的对应点，分别为P₁，P₂，P₃，计算出G₁，G₂，G₃和其各自对应点的偏移，将其平均值作为定位信号平移误差。

参见图6，图中轨迹点序列中黑色点和电子地图中的虚线轨迹点就是一对对应点，P是电子地图中车辆所在位置的对应点，而G是车辆所在位置的定位侦测点，如果没有误差的情况下，则G和P应该是重合的，现在两者的矢量位移就是定位信号的平移误差，设点G的坐标为(G_x，G_y)，点P的坐标为(P_x，P_y)，则两者的矢量差(P_x-G_x，P_y-G_y)即为平移误差。

以下描述通过一个侦测点G求得其在环岛上的对应点P的计算过程，已知一个侦测点G并且已经判定此时车辆行驶在环岛上，因为速度方向比定位位置有更高的精确度，所以在此利用速度方向确定G点在环岛上的对应点P。设G点当前的速度方向是D，P₁～P_n为环岛的一系列形状点，通过以下流程来确定G点在环岛上对应点的坐标：

步骤1、计算P₁到P_n排列顺序的方向；

也就是，判断P₁到P_n一系列点是逆时针环岛还是顺时针环岛。为了快速的根据环岛形状点坐标，按照如下方法来计算P₁到P_n的方向：

首先，计算P₁到P_n的平均值点P_avg；然后，按照P₁到P_n的平均值点P_avg为原点的坐标系，将从P₁到P_n的点按照两个坐标轴分到四个象限，参见图8，将属于每个象限的点计算平均值，计算出四个象限点的平均值点(象限点是指P₁到P_n中所有在此象限内的点)。

设O₁到O₄为四个象限平均值点的平均序号，假设在P₁到P_n中有P_i到P_j属于象限1，则O₁定义为在该象限内所有点的序号，即i到j的平均值。

排除掉起始点P₁所在的象限，比较其他另外三个象限，考察三个象限的平均值点的平均序号增大方向，对于三个象限增大方向是逆时针，则环岛形状点方向即是逆时针，反之则是顺时针。

步骤2、在将P₁到P_n排序成为逆时针方向后，顺序从P₁到P_n找到两个点P_i，P_i+1，这两点的对应的行驶方向角度分别为A_i，A_i+1，找到两个连续的P_i，P_j，使得A_i≤D(G点当前的速度方向是D)并且使得A_i+1≥D，P在P_i，P_j之间的，因为行车角度是线性变化，所以可以根据角度的变化，按照角度比例算出P_i，P_j之间的点P。

P₁～P_n是代表环岛的一系列形状点，并且在前面已经按照逆时针排序过，确保P₁-P_n是按照逆时针方向排列，在P_i时刻的行驶方向为矢量P_i-1P_i的方向，设为A_i(对于P₁，因为和P_n重合，则为P_n-1P_n)，G时刻速度方向可以在A₂～A_n当中存在A_i≤D并且A_i+1≥D，则对于G点的对应点P的坐标就是：

$P_x=P_{(i-1)x}+\left(\frac{D-A_i}{A_{i+1}-A_i}\right)\·(P_{\mathrm{ix}}-P_{(i-1)x})$

$P_y=P_{(i-1)y}+\left(\frac{D-A_i}{A_{i+1}-A_i}\right)\·(P_{\mathrm{iy}}-P_{(i-1)y})$

其中(P_ix，P_iy)，(P_(i-1)x，P_(i-1)y)为P_i，P_i-1点坐标。

步骤3、在得到进入环岛后每个定位点在电子地图中环岛Link的对应点，将所有进入环岛后定位点，计算定位点和对应点之间的矢量位移，所有这些矢量位移的平均值即为定位平移误差。设E_G1Gn为定位信号轨迹G₁到G_n的计算得到的平移误差，并且G_i在环岛上的对应点为Pi，则应该有如下公式：

$E_{G1\mathrm{Gn}}=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(G_i-P_i)$

在得到车辆进入环岛以后的定位平移误差后，利用环岛的圆心坐标和定位信号的平移误差，可以算出车辆轨迹弧圆心坐标，当过去20米车辆轨迹弧半径仍然在误差范围内，则增大环岛的置信度，反之则降低环岛的置信度。

3)环岛驶出阶段

在环岛上行驶时，当20米车辆行驶轨迹弧半径超出环岛半径误差范围时，需要检查车辆驶出环岛条件是否满足，车辆驶出环岛的条件包括：

条件1、最近20米车辆行驶轨迹的轨迹弧半径大于环岛半径，也就是当轨迹弧半径超出环岛半径(若考虑车道时，即判断是否大于环岛半径的误差范围)，可判断出车辆处于环岛驶出阶段，否则，车辆仍然处于环岛行驶阶段；

条件2、最近20米车辆行驶轨迹的轨迹曲率是否小于环岛曲率(若考虑车道时，则判断是否小于环岛曲率的误差范围)，也就是当轨迹曲率小于环岛曲率时，即可判断出车辆处于环岛驶出阶段，若轨迹曲率等于环岛曲率时，该车辆仍然处于环岛行驶阶段；

车辆驶出环岛时，首先车辆轨迹会离开环岛，轨迹弧半径增大，超过环岛半径，另一方面，20米车辆轨迹平均曲率因为在车辆出环岛时已经接近直行，而会迅速的减小。利用这两个参数变化，可以判断车辆是否已经驶出环岛。上述两个条件可择一使用，也可综合来一起使用。

下面以轨迹曲率来判断车辆是否处于环岛驶出阶段为例进行介绍。参见图9，为本发明的实施例中判断是否驶出环岛的处理流程示意图，具体步骤如下：

步骤901、接收车辆最新的定位点信息；

步骤902、环岛行驶阶段判断失败，进行环岛驶出阶段判断；

也就是，当在步骤703判断出轨迹弧半径超出环岛半径后，此时可得出车辆已经不处于行驶环岛阶段，而进入环岛驶出阶段判断，即开始执行步骤903。若车辆仍然处于环岛行驶阶段，则在执行完步骤704，返回步骤701；

步骤903、判断过去20米车辆行驶轨迹的轨迹曲率是否超过环岛曲率，若是，执行步骤904；否则，执行步骤901；

因为车辆行驶在环岛上，则其定位信号轨迹弧半径会在环岛半径误差范围内(在考虑环岛车道时)，当驶出环岛时，轨迹弧半径会迅速的超出环岛半径误差范围，从而判定已经驶出环岛，驶入了环岛出路。

若过去20米车辆行驶轨迹的轨迹曲率仍然在环岛曲率的误差范围内，则该车辆还处于环岛驶入阶段。

步骤904、降低环岛的置信度，增加驶出道路的置信度。

也就是，将已驶出环岛的置信度降低，然后采用道路匹配方法匹配得到的驶出道路，并增加驶出道路的置信度。可采用现有的道路匹配方法得到驶出道路，在此不再敷述。

步骤905、环岛的路径匹配结束。

为了实现上述的方法实施例，本发明的其他实施例还提供了一种环岛上的路径匹配的装置。另需首先说明的是，由于下述的实施例是为实现前述的方法实施例，故该装置都是为了实现前述方法的各步骤而设，但本发明并不限于下述的实施例，任何可实现上述方法的装置和模块都应包含于本发明的保护范围。并且在下面的描述中，与前述方法相同的内容在此省略，以节约篇幅。

参见图10，为本发明的实施例中环岛上的路径匹配的装置的结构框图，该装置10包括：

处理模块110，用于根据车辆的定位信息，在电子地图数据库中获取与所述定位信息相关的环岛的形状参数；

匹配模块111，用于利用所述环岛的形状参数和车辆行驶轨迹的形状参数进行路径匹配，在所述电子地图数据库中匹配得到车辆的当前行驶路径。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种环岛上的路径匹配的方法，其特征在于，所述路径匹配的方法包括：

步骤1、根据车辆的定位信息，在电子地图数据库中获取与所述定位信息相关的环岛的形状参数；

步骤2、利用所述环岛的形状参数和车辆行驶轨迹的形状参数进行路径匹配，在所述电子地图数据库中匹配得到车辆的当前行驶路径；

所述步骤2包括：

若在车辆行驶方向的预定距离内有待驶入的环岛，利用所述待驶入环岛的形状参数和车辆行驶轨迹的形状参数进行路径匹配，得到匹配结果；

根据所述匹配结果，判断车辆是否处于环岛的进入阶段，若处于环岛的进入阶段，则在所述电子地图数据库中匹配出车辆在进入环岛阶段的行驶路径。

2.根据权利要求1所述的路径匹配的方法，其特征在于，所述方法还包括：

预先计算出所述车辆行驶轨迹的形状参数。

3.根据权利要求1所述的路径匹配的方法，其特征在于，所述利用所述待驶入环岛的形状参数和车辆行驶轨迹的形状参数进行路径匹配的步骤为：

利用所述待驶入环岛的形状参数中的环岛曲率和车辆行驶轨迹的形状参数中轨迹曲率进行路径匹配。

4.根据权利要求1所述的路径匹配的方法，其特征在于，所述步骤2具体为：

利用所述环岛的形状参数和所述车辆行驶轨迹的形状参数进行路径匹配，判断车辆是否处于环岛行驶阶段，若是，在所述电子地图数据库中匹配出车辆在环岛行驶阶段的行驶路径。

5.根据权利要求4所述的路径匹配的方法，其特征在于，所述利用所述环岛的形状参数和所述车辆行驶轨迹的形状参数进行路径匹配，判断车辆是否处于环岛行驶阶段的步骤为：

利用所述环岛的形状参数中的环岛半径和所述车辆行驶轨迹的形状参数中的轨迹弧半径，来判断车辆是否处于环岛行驶阶段；

若所述轨迹弧半径与所述环岛半径相等，则所述车辆处于环岛行驶阶段。

6.根据权利要求1所述的路径匹配的方法，其特征在于，所述步骤2具体为：

利用所述环岛的形状参数和所述车辆行驶轨迹的形状参数进行路径匹配，判断车辆是否处于环岛驶出阶段，若是，在所述电子地图数据库中匹配出车辆在环岛驶出阶段的行驶路径。

7.根据权利要求6所述的路径匹配的方法，其特征在于，所述利用所述环岛的形状参数和所述车辆行驶轨迹的形状参数进行路径匹配，判断车辆是否处于环岛驶出阶段的步骤为：

利用所述环岛的形状参数中的环岛半径和所述车辆行驶轨迹的形状参数中的轨迹弧半径，来判断车辆是否处于环岛驶出阶段，若所述轨迹弧半径超出所述环岛半径，则车辆处于环岛驶出阶段。

8.根据权利要求6所述的路径匹配的方法，其特征在于，所述利用所述环岛的形状参数和所述车辆行驶轨迹的形状参数进行路径匹配，判断车辆是否处于环岛驶出阶段的步骤为：

利用所述环岛的形状参数中的环岛曲率和所述车辆行驶轨迹的形状参数中的轨迹曲率，来判断车辆是否处于环岛驶出阶段，若所述轨迹曲率小于所述环岛曲率，则车辆处于环岛驶出阶段。

9.一种环岛上的路径匹配的装置，其特征在于，包括：

处理模块，用于根据车辆的定位信息，在电子地图数据库中获取与所述定位信息相关的环岛的形状参数；

匹配模块，用于利用所述环岛的形状参数和车辆行驶轨迹的形状参数进行路径匹配，在所述电子地图数据库中匹配得到车辆的当前行驶路径；

所述匹配模块具体用于若在车辆行驶方向的预定距离内有待驶入的环岛，利用所述待驶入环岛的形状参数和车辆行驶轨迹的形状参数进行路径匹配，得到匹配结果；

根据所述匹配结果，判断车辆是否处于环岛的进入阶段，若处于环岛的进入阶段，则在所述电子地图数据库中匹配出车辆在进入环岛阶段的行驶路径。

Images