CN102378899A - 使用道路平面数据进行地图匹配的装置及方法 - Google Patents

使用道路平面数据进行地图匹配的装置及方法 Download PDF

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Abstract

公开了使用道路平面数据进行地图匹配的装置及方法。该使用道路平面数据的地图匹配装置包括用以确定GPS信号被接收的GPS信号接收位置是否位于道路的平面数据中的位置确定单元；和用以根据该GPS信号接收位置是否位于该平面数据中来对该GPS信号接收位置执行地图匹配的地图匹配单元。

Description

使用道路平面数据进行地图匹配的装置及方法
技术领域
本发明的实施方式旨在一种导航系统，更具体而言旨在一种用于对GPS接收位置进行地图匹配的地图匹配装置及方法。
背景技术
一般来说，导航系统通过使用卫星来提供有助于驾驶车辆的信息。
导航系统包括GPS(全球定位系统)模块，该GPS模块从GPS卫星接收GPS信号并基于该GPS信号计算出车辆的位置。
导航系统提供其中GPS接收位置与道路进行了地图匹配的地图数据，并使用该地图数据对用户所需要的道路进行引导。地图数据包括具有很多插值点的线数据(此后，也称为“线性数据”)。传统的GPS系统使用这样的地图匹配方案，该地图匹配方案将GPS接收位置与该线性数据相匹配。
图1是示出了将GPS接收位置与线性数据进行地图匹配的方法的图。
参照图1，由于GPS信号的特性，GPS接收位置101可能具有总计几十米的距离误差，并且经常偏离道路。
导航系统强制性地将GPS接收位置101与对应于最接近该GPS接收位置101的道路103的位置105相匹配，并在位置105上做出标记以表示车辆的位置。
图2是示出了用于显示线性数据的数据的图。参照图2，为了以地图图像的形式提供线性数据，线性数据201被转换为平面数据，该平面数据被描述为考虑了道路宽度W的平面。
相比线性数据201，平面数据202可以提供更加逼真的地图图像。可是，虽然地图图像使用平面数据202，但是GPS接收位置还是基于线性数据201进行地图匹配。相应地，标记203最终定位在道路的中间或中间线上。因此，需要改善这种地图匹配方案。
导航系统可能差别地构建各条车道的线性数据，并考虑每条车道的线性数据来执行GPS接收位置的匹配。但是，当线性数据没有针对各车道进行差别化时，在宽阔道路或收费站处可能会出现将GPS接收位置匹配为其他邻近道路的错误。
出于例示目的，如在图3中所示，具有宽的宽度W1的高速公路301和具有窄的宽度W2的道路302相互邻近，并且有车在高速公路301上行驶。导航系统将GPS接收位置305校准为在GPS接收位置305附近的道路中的最邻近该GPS接收位置305的道路的线性数据。
可是，当GPS接收位置305和道路302的线性数据304之间的距离d2近于GPS接收位置305和高速公路301的线性数据303之间的距离d1时，虽然车辆行驶在高速公路301上并且GPS接收位置305位于高速公路的宽度W1以内，但是仍可能会出现将GPS接收位置305匹配为道路302的错误。
这样的地图匹配错误使得执行普通的路径引导很困难并降低了用户对该导航系统的信赖度。相应地，存在对于改善的地图匹配方案的需求，该方案使得导航系统具有较高的GPS接收与显示性能。
发明内容
课题
本发明的实施方式提供了一种使用道路平面数据的地图匹配装置及其方法，可以改善针对GPS接收位置的地图匹配性能。
技术手段
根据本发明的一种实施方式，提供了一种地图匹配装置，其包括：被配置为用以确定GPS接收位置是否位于道路的平面数据中的位置确定单元；和被配置为用以根据该GPS接收位置是否位于该平面数据中来对该GPS接收位置进行地图匹配的地图匹配单元。
根据本发明的一种实施方式，提供了一种由包括位置确定单元和地图匹配单元的地图匹配装置执行的地图匹配方法，所述方法包括：由所述位置确定单元确定GPS接收位置是否位于道路的平面数据中；以及由所述地图匹配单元根据所述GPS接收位置是否位于所述平面数据中来对所述GPS接收位置执行地图匹配。
发明效果
根据本发明的实施方式，通过使用道路的平面数据对GPS接收位置进行地图匹配可以改善地图匹配的性能，因此可以将导航系统中的地图匹配误差最小化并增强了用户对该导航系统的信赖度。
附图说明
将参照以下附图对本发明的实现方式进行详细描述，在附图中相同的数字表示相同的元素。
图1是示出了将GPS接收位置地图与线性数据相匹配的方法的图。
图2是示出了用于显示线性数据的数据的图。
图3是用于描述示例性地图匹配错误的图。
图4是示出了根据本发明的实施方式的使用道路平面数据的地图匹配装置的内部结构的框图。
图5是描述对GPS接收位置进行匹配的示例的图。
图6是描述对GPS接收位置进行匹配的示例的图。
图7是描述对GPS接收位置进行匹配的示例的图。
图8是描述对GPS接收位置进行匹配的示例的图。
图9是示出了根据本发明的实施方式的使用道路平面数据的地图匹配方法的流程图。
对附图的主要部分的符号说明
410：位置计算器
420：位置确定单元
430：子匹配单元
480：GPS接收器
490：存储器
具体实施方式
此后将参照附图对本发明的实施方式进行详细描述，其中在整个说明书及其附图中相同的参考数字表示相同或大体相同的元素。
图4是示出了根据本发明的一种实施方式的使用道路平面数据的地图匹配装置的内部结构的框图。
根据一种实施方式的使用道路平面数据的地图匹配装置包括GPS接收器480、存储器490和地图匹配单元400。
GPS接收器480包括GPS模块并从GPS卫星接收GPS信号。接收的GPS信号用来生成关于车辆的位置的位置(也称为“GPS信号位置”或“GPS接收位置”)。
地图匹配装置提供其中GPS接收位置与道路地图匹配的地图数据，并沿基于该地图数据的路径引导车辆。
存储器490存储针对全国范围内的地图的地图数据。例如，存储器490存储与道路相关的数据。
存储器490将全国范围内的道路存储为线状的线性数据，同时在线性数据和从线性数据转换为图像的平面数据之间进行一对一的匹配。
线性数据可以包括节点和构成道路的链接。平面数据是用于显示的数据并具有考虑到实际道路宽度的预先规定的宽度。平面数据可以形成为平面形状或具有立体形状的多边形数据。
线性数据和平面数据可以针对构成一条道路的各条车道进行差别化。即使线性数据是没有被差别化，针对每条车道，平面数据也可以是分开的。平面数据可以包括道路宽度信息和车道信息。
地图匹配单元400使用存储在存储器490中的地图数据对GPS接收位置执行地图匹配。
地图匹配单元400包括位置计算器410、位置确定单元420和子匹配单元430。
位置计算器410从GPS接收器480接收GPS信号并基于该GPS信号计算出该GPS信号的位置(例如，车辆的位置)。
位置确定单元420确定由位置计算器410计算出的GPS信号的位置是否在道路宽度以内。
位置确定单元420可以从存储器490载入该GPS接收位置附近的道路的线性数据和平面数据，并可以使用所载入的数据来确定该GPS信号的位置。
位置确定单元420可以通过识别该GPS信号的位置是否位于所载入的平面数据中来确定该GPS信号的位置是否位于道路宽度以内。
根据位置确定单元420所做出的确定结果，子匹配单元430对GPS接收位置执行地图匹配。
图5是描述对GPS接收位置进行匹配的示例的图。
参照图5，使用道路平面数据的地图匹配装置将平面数据503映射到道路的线性数据504以将线性数据504作为图像提供。
当GPS接收位置501位于平面数据内部503时，子匹配单元430可以将GPS接收位置501与相应的位置进行地图匹配。例如，当GPS接收位置501进入到平面数据503的宽度范围内时，子匹配单元430不经调整地将GPS接收位置501匹配到平面数据503上。
因而，当GPS接收位置位于道路宽度以内时，本实施方式可以直接地图匹配到平面数据上而不匹配到线性数据上。
图6是描述对GPS接收位置进行匹配的示例的图。
参照图6，使用道路平面数据的地图匹配装置可以有差别地构成分别用于车道601和603的平面数据602和604。
当GPS接收位置605位于对应于车道601和603中的车道603的平面数据604以内时，子匹配单元430不经调整地将GPS接收位置605匹配到第一车道603的平面数据604上。通过当GPS接收位置进入车道宽度以内时，使用针对各条车道差别化的平面数据来执行到车道的平面数据的直接地图匹配，本发明可以实现更加逼真的呈现，好像车辆位于真实车道上一样。
图7是描述对GPS接收位置进行匹配的示例的图。
参照图7，两条道路可能会相互交叉或者可能相互邻近，这样道路的平面数据701和702可能会相互交叠，因此形成交叠区704。
当GPS接收位置703位于交叠区704内时，子匹配单元430将GPS接收位置703匹配到这些道路中最接近该GPS接收位置的道路的线性数据上。
就此而言，对于相互交叉以致于它们的相应平面相互交叠的道路或者对于分享平面数据的道路来说，本实施方式可以使用该道路的线性数据来对GPS接收位置执行地图匹配。
图8是描述对GPS接收位置进行匹配的示例的图。
参照图8，例如由于GPS信号的误差，GPS接收位置801可能会位于道路宽度之外，偏离该道路的平面数据805。
在这种情况下，子匹配单元430使用周围道路的平面数据来对GPS接收位置801进行地图匹配。例如，子匹配单元430将GPS接收位置801匹配到位于GPS接收位置801周围的道路的平面数据中的、最接近该GPS接收位置801的道路(即，距离GPS接收位置801的距离为d1的道路)的平面数据上。
在平面数据针对道路的每条车道进行了差别化的情况下，当GPS接收位置801不在平面数据805中时，子匹配单元430可以将GPS接收位置801匹配到位于GPS接收位置801周围的道路的各条车道的平面数据中的、最接近该GPS接收位置801的车道(即，距离GPS接收位置801的距离为d1的车道)的平面数据上。
当GPS接收位置801偏离平面数据805时，子匹配单元430使用周边道路的线性数据来执行GPS接收位置801的地图匹配。子匹配单元430可以将GPS接收位置801匹配到位于GPS接收位置801周围的道路的线性数据中的、最接近该GPS接收位置801的道路(即，距离GPS接收位置801的距离为d2的道路)的线性数据上。
相应地，本实施方式在GPS接收位置在道路宽度以外时，可以通过测量GPS接收位置和该道路的线性数据或平面数据之间的距离来将GPS接收位置地图匹配到最接近该GPS接收位置的道路上。
图9是示出了根据本发明的实施方式的使用道路平面数据的地图匹配方法的流程图。这一地图匹配方法可以由在图4中所示的地图匹配装置来执行。
参照图9，使用道路平面数据的地图匹配方法包括以下步骤。
在步骤S910中，位置计算器410基于GPS信号计算出GPS接收位置，该位置是接收GPS信号的车辆的位置。
在步骤S920中，位置确定单元420使用在该GPS接收位置附近的道路的平面数据来确定该GPS接收位置是否位于道路宽度以内。
在步骤S920中，可以载入道路平面数据，并且可以确定该GPS接收位置是否在被载入的平面数据中。
在步骤S930中，子匹配单元430基于GPS接收位置是否在平面数据中对该GPS接收位置进行地图匹配。
在步骤S930中，当GPS接收位置在道路平面数据中时，不经调整地将该GPS接收位置匹配到平面数据上。
在步骤S930中，当GPS接收位置在道路平面数据以外时，将GPS接收位置匹配到GPS接收位置附近的道路的线性数据中的、最接近该GPS接收位置的道路的线性数据上。
另选地，在步骤S930中，当GPS接收位置在道路平面数据以外时，将GPS接收位置匹配到在GPS接收位置附近的道路的平面数据中的最接近该GPS接收位置的道路的平面数据上。
另选地，在步骤S930中，当GPS接收位置位于两条或更多条道路的平面数据相互交叠的区域中时，将GPS接收位置匹配到在这些道路的线性数据中的、最接近该GPS接收位置的道路的线性数据上。
另选地，在步骤S930中，当平面数据针对道路的各条车道进行了差别化并且GPS接收位置位于对应于这些车道中的一条车道的平面数据时，将GPS接收位置不经调整地匹配到该车道的平面数据上。
另选地，在步骤S930中，当平面数据针对道路的每条车道进行了差别化并且GPS接收位置偏离所有车道的平面数据时，将GPS接收位置匹配到这些车道的平面数据中的、最接近该GPS接收位置的车道的平面数据上。
相应地，当GPS接收位置进入到道路宽度以内时，本实施方式可以使用道路的平面数据直接将GPS接收位置匹配到该平面数据而不是线性数据上。另外，本实施方式可以在GPS接收位置波动的道路上，使用道路线性数据或平面数据中的一个来将地图匹配校准到接近该GPS接收位置的道路上。
本发明的实施方式可以实现为程序，而该程序可以由各种计算机部件执行并记录在计算机可读媒介中。计算机可读媒介可以单独地包括程序指令、数据文件和数据结构或者包括其组合。记录在媒介中的程序可以是为本发明的实施方式而专门设计或配置的或者是本领域技术人员所公知的程序。计算机可读媒介的例子可以包括诸如硬盘、软盘或磁带的磁媒介(magnetic media)、诸如CD-ROM或DVD的光媒介(opticalmedia)、诸如软光盘(floptical disk)的磁光媒介(magneto-optical media)、以及被配置为存储和执行程序指令的ROM、RAM、闪存或其他硬件设备。程序的例子可以包括诸如由编译器生成的机器语言代码，以及使用解释程序由计算机执行的高级语言代码。以上所列出的硬件设备可以被配置为作为用于执行根据本发明的实施方式的操作的一个或多个软件模块，反之亦然。
上面已经参照示例性的实施方式对本发明的实施方式进行了解释。对本领域技术人员而言显而易见，在不脱离该实施方式的更宽泛精神和范围的情况下可以对该实施方式进行各种改变。
另外，虽然实施方式已经在特定情况中的实现方式的上下文中进行了描述并用于特定用途，但是本领域技术人员应当理解，本发明的用途并不局限于此，其实施方式可以有益地在任何数量的情况和实现中得到采用。因此，以上说明和附图应被视为示例性的而不是起限制作用的。
工业应用性
根据这些实施方式，通过使用道路平面数据对GPS接收位置执行地图匹配而改善了地图匹配性能，因此将导航系统中的地图匹配误差最小化并增强了用户对该导航系统的信赖度。

Claims (21)

1.一种地图匹配装置，所述地图匹配装置包括：
位置确定单元，所述位置确定单元被配置为确定GPS接收位置是否位于道路的平面数据中；和
地图匹配单元，所述地图匹配单元被配置为根据所述GPS接收位置是否位于所述平面数据中来对所述GPS接收位置执行地图匹配。
2.根据权利要求1所述的地图匹配装置，其中所述位置确定单元被配置为载入位于所述GPS接收位置周围的道路的线性数据和平面数据。
3.根据权利要求2所述的地图匹配装置，其中所述平面数据是用于以图像的形式显示所述道路的多边形数据。
4.根据权利要求2所述的地图匹配装置，其中所述平面数据包括有关于所述道路的宽度的信息。
5.根据权利要求2所述的地图匹配装置，其中所述地图匹配单元被配置为当所述GPS接收位置位于所述平面数据中时将所述GPS接收位置地图匹配到所述平面数据上。
6.根据权利要求2所述的地图匹配装置，其中所述地图匹配单元被配置为：
当所述GPS接收位置位于所述平面数据以外时，使用所述道路的线性数据将所述GPS接收位置地图匹配到最接近所述GPS接收位置的道路的线性数据上。
7.根据权利要求2所述的地图匹配装置，其中所述地图匹配单元被配置为：
当所述GPS接收位置位于所述平面数据以外时，使用所述道路的平面数据将所述GPS接收位置地图匹配到最接近所述GPS接收位置的道路的平面数据上。
8.根据权利要求2所述的地图匹配装置，其中所述地图匹配单元被配置为：
当所述GPS接收位置位于两条或更多条道路的平面数据相互交叠的区域中时，使用所述道路的线性数据将所述GPS接收位置地图匹配到最接近所述GPS接收位置的道路的线性数据上。
9.根据权利要求2所述的地图匹配装置，其中所述平面数据针对包含在所述道路中的至少一条车道被差别化，其中所述地图匹配单元被配置为当所述GPS接收位置位于第一条车道的平面数据中时，将所述GPS接收位置地图匹配到所述第一条车道的平面数据上。
10.根据权利要求2所述的地图匹配装置，其中所述平面数据针对包含在所述道路中的至少一条车道被差别化，其中所述地图匹配单元被配置为当所述GPS接收位置位于所述道路的平面数据之外时使用车道的平面数据将所述GPS接收位置地图匹配到最接近所述GPS接收位置的车道的平面数据上。
11.一种由包括位置确定单元和地图匹配单元的地图匹配装置执行的地图匹配方法，所述方法包括以下步骤：
由所述位置确定单元确定GPS接收位置是否位于道路的平面数据中；和
由所述地图匹配单元根据所述GPS接收位置是否位于所述平面数据中来对所述GPS接收位置执行地图匹配。
12.根据权利要求11所述的地图匹配方法，其中由所述位置确定单元确定所述GPS接收位置包括从存储器载入位于所述GPS接收位置周围的道路的线性数据和平面数据，所述存储器以所述线性数据和所述平面数据分别一对一地与道路相匹配的方式存储道路的所述线性数据和平面数据。
13.根据权利要求12所述的地图匹配方法，其中所述平面数据是用于以图像的形式显示所述道路的多边形数据。
14.根据权利要求12所述的地图匹配方法，其中所述平面数据包括有关于所述道路的宽度的信息。
15.根据权利要求12所述的地图匹配方法，其中执行所述地图匹配包括当所述GPS接收位置位于所述平面数据中时将所述GPS接收位置地图匹配到所述平面数据上。
16.根据权利要求12所述的地图匹配方法，其中执行所述地图匹配包括：
当所述GPS接收位置位于所述平面数据以外时，使用所述道路的线性数据将所述GPS接收位置地图匹配到最接近所述GPS接收位置的道路的线性数据上。
17.根据权利要求12所述的地图匹配方法，其中执行所述地图匹配包括：
当所述GPS接收位置位于所述平面数据以外时，使用所述道路的平面数据将所述GPS接收位置地图匹配到最接近所述GPS接收位置的道路的平面数据上。
18.根据权利要求12所述的地图匹配方法，其中执行所述地图匹配包括当所述GPS接收位置位于两条或更多条道路的平面数据相互交叠的区域中时，使用所述道路的线性数据将所述GPS接收位置地图匹配到最接近所述GPS接收位置的道路的线性数据上。
19.根据权利要求12所述的地图匹配方法，其中所述平面数据针对包含在所述道路中的至少一条车道被差别化，其中执行所述地图匹配包括当所述GPS接收位置位于第一条车道的平面数据中时将所述GPS接收位置地图匹配到所述第一条车道的平面数据上。
20.根据权利要求12所述的地图匹配方法，其中所述平面数据针对包含在所述道路中的至少一条车道被差别化，其中执行所述地图匹配包括当所述GPS接收位置位于所述道路的平面数据之外时，使用车道的平面数据将所述GPS接收位置地图匹配到最接近所述GPS接收位置的所述车道的平面数据上。
21.一种存储执行根据权利要求11至20中任一权利要求所述方法的程序的计算机可读记录媒介。
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