CN102901505A - 导航系统及道路匹配方法与装置 - Google Patents

Abstract

一种导航系统及道路匹配方法与装置，所述道路匹配方法包括：接收定位信息，所述定位信息包括车辆位置的经纬度、航向；基于经纬度以及航向在电子地图数据库中搜索出定位的车辆位置所在的预设区域内所有的路段中通行方向与航向接近的路段；在与航向接近的路段中选择与上次匹配的路段具有连接关系的路段；从具有连接关系的路段中确定与定位的车辆位置之间的距离最小且小于预设阈值的路段；若确定路段数量为一条，则匹配到该路段，否则获取用于定位的卫星的数量和/或信号强度，判断预定时间内卫星数量和/或信号强度的变化量是否超过各自的预定值，是则匹配到与上次匹配的路段的道路属性不同的路段，否则匹配与上次匹配的路段的道路属性相同的路段。

Description

导航系统及道路匹配方法与装置

技术领域

本发明涉及导航领域，特别涉及一种导航系统及道路匹配方法与装置。

背景技术

目前车辆导航定位的三大重要技术是全球定位系统(GPS，Global PositionSystem)、航位推算(DR，Dead Reckoning)以及地图匹配(MM，Map Matching)。

目前由于受GPS定位精度的影响，而且在城市路段复杂的情况下，往往会出现高楼和高架桥阻挡接收机的信号，使GPS定位信息有较大的偏差甚至失去信号，单纯用GPS定位很难得到满意的定位效果。航位推算可以实现车辆的自主导航，但是它需要车辆初始位置的输入，并且惯性器件(例如陀螺仪、加速度仪等)的漂移误差和标定误差将使累计误差随时间而增大。而地图匹配这一软件纠错技术恰恰避免了以上两种定位技术无法克服的局限性。地图匹配是一种通过软件方法和相应的匹配电路，校正定位(例如GPS定位或者航位推算定位)误差的技术，即将其他定位方法获得的车辆位置或行驶轨迹，与车载的电子地图数据库中的道路数据相比较、匹配，找到车辆所在的道路，计算出车辆在道路上的位置，进而校正定位误差，因而能够极大地提供车辆的定位精度，减少定位误差。

地图匹配，顾名思义，指的是两者的匹配，就是其他定位技术获得的定位信息(例如GPS定位信息)和电子地图数据库中的道路数据的匹配。地图匹配除了能将这两者匹配起来之外，它还可以满足一些终端用户的需要，比如说终端用户要求定位信息还能满足交通规则的要求，如车辆在我们国家应该是靠右行驶，某些路段只是单行道等。地图匹配根据其匹配目的的不同，可将其分为道路匹配和非道路匹配。道路匹配是将定位信息匹配到地理信息系统中的道路上，而非道路匹配是建立在道路匹配的基础上，是指车辆进入加油站、停车场或者其他地方作短暂的旅行，偏离道路时候的匹配。为了使道路匹配更加有效，在进行匹配之前首先提出两个前提：(1)车辆总是行驶在路上；(2)使用电子地图的精度要远大于GPS定位精度。对于这二个条件总是满足的，否则匹配结果会难以让人想象。事实上，在正常的交通情况下，和飞机导航与海洋运输不同，公路运输车辆局限于有限的公路网络系统，仅仅是进入停车场或其他的短暂旅行(如加油站)作为例外情况，因而条件(1)是可以满足的。条件(2)可以通过使用高精度的电子地图数据库来实现。很明显，用于车载导航的数字电子地图必须相对准确，否则导航系统将产生错误的位置输出，这种错误输出会严重降低导航系统的性能。因而数字电子地图允许的误差范围为15m(真实地面距离)。

传统的导航系统一般使用GPS提供的定位信息(主要是经纬度和航向)来进行路段匹配，其具体实现通常如下：

(1)设定匹配路段的最小阈值D，只有定位的车辆位置(通过GPS对车辆位置进行定位后，将经纬度转换为电子地图的坐标，显示于电子地图上的位置)与目标路段的距离小于此值，才认为是匹配到该路段。

(2)求定位的车辆位置到路段的距离的方法

路段是由一系列线段组成的折线，由当前点(定位的车辆位置)对这些线段依次作垂线，求出点到垂足的距离d1、d2、d3...dn，取这些距离中的最小值作为点到目标路段的距离。图1是定位的车辆位置到路段的距离的示意图，如图1所示，点P为定位的车辆位置，R1、R2、R3、R4分别为点P附近的4条路段，由点P分别对线段R1、R2、R3、R4作垂线，得到定位的车辆位置到路段的距离，即点P到垂足的距离分别为d1、d2、d3、d4。

(3)根据经纬度在电子地图数据库中搜索距定位的车辆位置较近的若干条路段的集合A，如图1所示，集合A包括路段R1、R2、R3和R4。

(4)根据航向扫描路段的集合A，从路段的集合A中选择出路段的通行方向与航向接近的路段的集合B，如图1所示，假设车辆的航向为东西航向(自东向西或者自西向东，如图1所示的均为双向通行的路段)，则选出的集合B包括R1和R3，从路段的集合B中确定距离最近的路段，从d1、d3取最小值作为点P到目标路段的距离，d1为最小值，则R1作为目标路段。

(5)如果d1＜D，则匹配到该条路段R1，可认为车辆行驶于路段R1上；否则匹配到空地。

这样的方法对于平面中的相距较远的路段可以很好的区分，但是对于平面中距离较近的且航向相同的平行路段就会无法区分，从而造成匹配错误的情况。此时，根据车辆行驶时，只能从一条道路运动到另一条与其有连接关系的道路，不可能从一条道路突然“飞行”到与其没有连接关系的道路这一事实，一般还可以通过道路网络拓扑关系(即连接关系)进行区分。具体地，在步骤(4)中，除了选择路段的通行方向与航向接近的路段的集合B，需要进一步在路段的集合B中选择出与上次匹配的路段具有连接关系的路段的集合C，再从路段的集合C中确定距离最近的路段，之后再进行步骤(5)。如此便能解决当车辆行驶在平面中距离较近且依靠平面坐标无法区分的路段上时，更准确地匹配到正确的路段。

然而，如果当航向相同的平行路段处于不同的水平面，并且处于较高水平面的路段覆盖了处于较低水平面的路段(即具有覆盖关系)，路段之间具有连接关系，那么从一个水平面的路段驶向另一个水平面的路段时，即使依靠道路网络拓扑关系也无法准确地匹配到正确的路段。最为典型的例子是高架道路与位于高架道路之下的地面道路。图2是具有覆盖关系以及连接关系的高架道路与地面道路示意图，如图2所示，当车辆由地面道路经上高架的匝道驶向高架道路时，获取卫星的定位信息进行道路匹配时，即使考虑道路网络拓扑关系也仍然无法区别出是驶向高架道路还是仍走地面道路。同理，当车辆由高架道路经下高架的匝道驶向地面道路时同样无法准确地匹配到正确的路段。

关于道路匹配的相关技术，还可参考公开号为CN101363907A的中国专利申请，该专利申请公开了一种基于卫星定位的道路匹配方法和系统。

发明内容

本发明解决的问题是现有技术中航向相同的平行路段处于不同的水平面，并且具有覆盖关系以及连接关系，当车辆从一个水平面的路段驶向另一个水平面的路段时，无法准确地匹配到正确的路段。

为解决上述问题，本发明的技术方案提供一种道路匹配方法，包括：

接收定位信息，所述定位信息包括车辆位置的经纬度信息以及航向信息；

基于所述经纬度信息以及航向信息在电子地图数据库中搜索出定位的车辆位置所在的预设区域内所有的路段中通行方向与航向接近的路段；

在所述通行方向与航向接近的路段中选择与上次匹配的路段具有连接关系的路段；

从所述与上次匹配的路段具有连接关系的路段中确定与定位的车辆位置之间的距离最小且所述距离小于预设阈值的路段；

若确定的路段的数量为一条，则匹配到该路段，否则获取用于定位的卫星的数量和/或信号强度，判断预定时间内卫星数量和/或卫星信号强度的变化量是否超过各自的预定值，是则匹配到与上次匹配的路段的道路属性不同的路段，否则匹配到与上次匹配的路段的道路属性相同的路段。

可选的，所述上次匹配的路段的道路属性为地面道路，若判断出预定时间内卫星数量的增加量和/或卫星信号强度的增强量超过各自的预定值，则匹配道路属性为高架道路的路段，否则匹配道路属性为地面道路的路段。

可选的，所述上次匹配的路段的道路属性为高架道路，若判断出预定时间内卫星数量的减少量和/或卫星信号强度的减弱量超过各自的预定值，则匹配道路属性为地面道路的路段，否则匹配道路属性为高架道路的路段。

可选的，所述道路匹配方法还包括存储所匹配的路段的历史记录。

可选的，所述定位信息为GPS卫星定位信息或北斗卫星定位信息。

为解决上述问题，本发明的技术方案还提供了一种道路匹配装置，包括：

接收单元，用于接收定位信息，所述定位信息包括车辆位置的经纬度信息以及航向信息；

搜索单元，用于基于所述经纬度信息以及航向信息在电子地图数据库中搜索出定位的车辆位置所在的预设区域内所有的路段中通行方向与航向接近的路段；

选择单元，用于在所述通行方向与航向接近的路段中选择与上次匹配的路段具有连接关系的路段；

确定单元，用于从所述与上次匹配的路段具有连接关系的路段中确定与定位的车辆位置之间的距离最小且所述距离小于预设阈值的路段；

获取单元，用于获取用于定位的卫星的数量和/或信号强度；

匹配单元，用于若确定的路段的数量为一条，则匹配到该路段，否则判断预定时间内卫星数量和/或卫星信号强度的变化量是否超过各自的预定值，是则匹配到与上次匹配的路段的道路属性不同的路段，否则匹配与上次匹配的路段的道路属性相同的路段。

可选的，所述道路匹配装置还包括：

分析单元，用于对预定时间内卫星数量和/或卫星信号强度的变化量进行分析，所述分析单元与所述获取单元、匹配单元连接；

道路属性识别单元，用于对路段的道路属性进行识别，所述道路属性识别单元与所述匹配单元连接。

可选的，所述道路属性识别单元识别出所述上次匹配的路段的道路属性为地面道路，若所述分析单元分析出预定时间内卫星数量的增加量和/或卫星信号强度的增强量超过各自的预定值，则由所述匹配单元匹配道路属性为高架道路的路段，否则匹配道路属性为地面道路的路段。

可选的，所述道路属性识别单元识别出所述上次匹配的路段的道路属性为高架道路，若所述分析单元分析出预定时间内卫星数量的减少量和/或卫星信号强度的减弱量超过各自的预定值，则由所述匹配单元匹配道路属性为地面道路的路段，否则匹配道路属性为高架道路的路段。

可选的，所述道路匹配装置还包括存储单元，用于存储所匹配的路段的历史记录，所述存储单元与所述选择单元、匹配单元连接。

可选的，所述定位信息为GPS卫星定位信息或北斗卫星定位信息。

为解决上述问题，本发明的技术方案还提供了一种包括上述道路匹配装置的导航系统。

与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：

通过对预定时间内卫星数量和/或卫星信号强度的变化量进行分析，基于卫星数量和/或卫星信号强度的变化情况确定所要匹配的路段，由此在航向相同的平行路段处于不同的水平面，并且具有覆盖关系以及连接关系，当车辆从一个水平面的路段驶向另一个水平面的路段时，能够实现准确地匹配到正确的路段。

附图说明

图1是定位的车辆位置到路段的距离的示意图；

图2是具有覆盖关系以及连接关系的高架道路与地面道路示意图；

图3是本发明实施方式提供的道路匹配方法的流程示意图；

图4是本发明实施方式提供的道路匹配装置的结构示意图。

具体实施方式

现有技术中，航向相同的平行路段处于不同的水平面，并且具有覆盖关系以及连接关系，当车辆从一个水平面的路段驶向另一个水平面的路段时，无法准确地匹配到正确的路段。本技术方案通过对预定时间内卫星数量和/或卫星信号强度的变化量进行分析，基于卫星数量和/或卫星信号强度的变化情况确定所要匹配的路段，由此能够实现准确地匹配到正确的路段。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

图3是本发明实施方式提供的道路匹配方法的流程示意图。如图3所示，所述道路匹配方法包括：

步骤S101，接收定位信息，所述定位信息包括车辆位置的经纬度信息以及航向信息；

步骤S102，基于所述经纬度信息以及航向信息在电子地图数据库中搜索出定位的车辆位置所在的预设区域内所有的路段中通行方向与航向接近的路段；

步骤S103，在所述通行方向与航向接近的路段中选择与上次匹配的路段具有连接关系的路段；

步骤S104，从所述与上次匹配的路段具有连接关系的路段中确定与定位的车辆位置之间的距离最小且所述距离小于预设阈值的路段；

步骤S105，判断确定的路段的数量是否为一条；

是则执行步骤S106，匹配到该路段，否则执行步骤S107，获取用于定位的卫星的数量和/或信号强度；

在步骤S107之后执行步骤S108，判断预定时间内卫星数量和/或卫星信号强度的变化量是否超过各自的预定值，是则执行步骤S109，匹配到与上次匹配的路段的道路属性不同的路段，否则执行步骤S110，匹配与上次匹配的路段的道路属性相同的路段。

下面结合具体实施例对上述道路匹配方法作详细说明。

首先，执行步骤S101，接收定位信息，所述定位信息包括车辆位置的经纬度信息以及航向信息。本实施例中，所述定位信息具体为GPS卫星定位信息，在其他实施例中，所述定位信息也可以为北斗卫星定位信息。具体地，可通过车载的GPS接收机接收GPS卫星传送的所述定位信息，该定位信息中包括用于确定车辆位置的经纬度坐标、行驶方向(航向)等信息。此外，所述定位信息中还包括所能接收到卫星信号的卫星数量、接收的卫星信号的强度等信息。

然后执行步骤S102，基于所述经纬度信息以及航向信息在电子地图数据库中搜索出定位的车辆位置所在的预设区域内所有的路段中通行方向与航向接近的路段。

本领域技术人员知晓，在车载导航系统中，通常以现有的城市地图作为背景，然后把车辆的定位信息实时显示在背景图(电子地图)上。导航过程中，由于车辆始终在道路上行驶，因此现有的电子地图数据库中的道路网络数据可以提供道路信息，而用其他信息作为背景显示。在车载导航过程中，要求实时地把车辆定位在电子地图上，而对于庞大的城市道路网络数据来说，不采取合理的数据结构来组织数据是难以满足导航的实时要求的。因此，一般可采取分带索引的方式，所谓分带索引就是对处于电子地图坐标系中的整个城市的道路网络，沿着X轴方向(或Y轴方向)按照一定的间隔进行分带，带宽可以根据实际需要而定(例如，可取100m或200m)；然后将每带的起始位置从小到大或从大到小进行存储，同时将每条道路赋予一个唯一的道路标识号(ID)，将道路边界矩形(道路的最大最小坐标范围)落在带内道路的ID号与该带的起始坐标对应存储。特别地，当对处于电子地图坐标系中的整个城市的道路网络，沿着X轴方向以及Y轴方向同时进行分带时，则形成了目前应用较为广泛的网格化存储结构。在这种结构中，每一块网格一般存储了一条或多条道路的某一段(也可能为整条道路)，又可称为路段。本实施例中正是基于网格化存储结构对路段进行搜索和匹配，步骤S102中所述的预设区域即指每一块网格。

将接收到的经纬度信息(经纬度坐标)经转换后对应到电子地图坐标系中后，可以根据转换后的坐标搜索出定位的车辆位置具体处于哪一块网格之中，由此可以获得该网格中存储的所有路段的集合a，然后再基于所述航向信息从路段的集合a中搜索出路段的通行方向与航向接近的路段，形成路段的集合b。例如，如果车辆当前正由西往东行驶(航向自西向东)，那么从路段的集合a中应该搜索出接近东西走向的路段，而南北走向的路段则不属于路段的集合b中的路段。此外，如果存在单向行驶的路段，那么限定自东向西通行的路段则同样不属于路段的集合b中的路段。至于判断路段的通行方向是否与航向接近，可根据现有技术中常用手段实现，在此不再赘述。

搜索出上述路段的集合b后，执行步骤S103，在所述通行方向与航向接近的路段中选择与上次匹配的路段具有连接关系的路段，即从路段的集合b中选择与上次匹配的路段具有连接关系的路段，形成路段的集合c。在道路网络中，一条道路虽然被分为多条路段存储于不同网格之中，但是这些路段与路段之间是具有连接关系的；另一方面，一条道路的路段与其他一条或多条道路的路段之间也可能存在连接关系。因此，路段的起点与终点都可称为结点，通过对道路网络中所有的结点进行编号，路段与路段之间的连接处因具有相同的结点，所以编的号是相同的，如此便能够将所有路段之间的连接关系存储于电子地图数据库中。举例来说，假设某条道路的ID号为302，这条路被分为4段，分别存储于4块网格之中，这4条路段具有5个不同编号的结点，如果编号分别为1、2、3、4、5，那么可以将这4条路段表示为1-2、2-3、3-4、4-5。另外，还能够表示出路段的通行方向，例如，1-2与2-1分别表示该路段不同的通行方向，如果该路段属于单向行驶的，那么存储的仅为1-2或者2-1，如果是双向行驶的，则将1-2和2-1同时存储。假设还有条道路的ID号为303，被分为2段，其中一条路段与ID号为302的道路连接，也具有编号为2的结点，那么ID号为303的道路的这两条路段表示为2-6、6-7。

由于上一次匹配的路段中包括其结点的编号(起点和终点)，因此只要根据搜索出的路段的集合b中的各路段的结点的编号，选择出结点的编号相同的路段，便是与上一次匹配的路段具有连接关系的路段，由此形成路段的集合c。

选择出上述路段的集合c后，然后执行步骤S104，从所述与上次匹配的路段具有连接关系的路段中确定与定位的车辆位置之间的距离最小且所述距离小于预设阈值的路段。具体地，从路段的集合c中确定与定位的车辆位置之间距离最小的路段，并将该距离值与预设阈值进行比较，判断是否小于所述预设阈值，是则确定匹配到该路段，否则匹配到空地。至于确定定位的车辆位置与路段的集合c中路段的距离，可通过当前点(定位的车辆位置)对路段的集合c中的路段依次作垂线，求出点到垂足的距离d1、d2、d3...dn，取这些距离中的最小值作为点到目标路段的距离。

最后执行步骤S105至S110。

步骤S105，判断确定的路段的数量是否为一条。如背景技术中所述，如果当航向相同的平行路段处于不同的水平面，路段之间具有连接关系以及覆盖关系，那么从一个水平面的路段驶向另一个水平面的路段时，即使依靠道路网络拓扑关系也无法准确地匹配到正确的路段。例如，当车辆由地面道路经上高架的匝道驶向高架道路时，获取卫星的定位信息进行道路匹配时，即使考虑道路网络拓扑关系也仍然无法区别出是驶向高架道路还是仍走地面道路，因为通过步骤S104确定出与定位的车辆位置之间的距离最小且所述距离小于预设阈值的路段的数量不止一条，既包括上高架的匝道以及高架道路，也包括继续行驶在地面道路。同理，当车辆由高架道路经下高架的匝道驶向地面道路时同样无法准确地匹配到正确的路段。因此，需要通过步骤S105进行判断，如果是则执行步骤S106，匹配到该路段，否则执行步骤S107，获取用于定位的卫星的数量和/或信号强度。

由于GPS系统依靠24颗卫星实现定位，要实现较为准确的定位，至少需要接收3颗以上的卫星传送的定位信息，当在高架道路下方的地面道路行驶时，由于受到高架的遮挡，可接收到卫星信号的卫星(可见的卫星)数量较少且强度较弱，而当在匝道或高架上行驶时，可接收到卫星信号的卫星数量较多且强度强，正是基于以上事实，发明人考虑，如果卫星信号在一段采样时间内呈增强或减弱的趋势，那么结合道路属性(高架道路、地面道路均为道路的属性之一)，应当匹配在与上次匹配的路段的道路属性不同的路段，如果卫星信号平稳无变化或变化不明显，则匹配到与上次匹配的路段的道路属性相同的路段。

获取用于定位的卫星的数量和/或信号强度之后，执行步骤S108，判断预定时间内卫星数量和/或卫星信号强度的变化量是否超过各自的预定值，是则执行步骤S109，匹配到与上次匹配的路段的道路属性不同的路段，否则执行步骤S110，匹配与上次匹配的路段的道路属性相同的路段。

车辆在行驶过程中，特别是行驶于地面道路时，由于城市高楼大厦的遮挡，也可能会对卫星数量以及卫星信号强度产生一定影响，但此时所产生的卫星数量以及卫星信号强度的变化量相对于从地面道路经上高架的匝道驶向高架道路时所产生的卫星数量以及卫星信号强度的变化量来说要小很多，因此可通过分别设置卫星数量以及卫星信号强度的变化量的经验预定值或预定范围，根据卫星数量和/或卫星信号强度的变化量与各自所设置的预定值进行比较的结果，从而实现准确地匹配正确的路段。

步骤S108至S110具体可分为两种实施情况，第一种为从地面道路经上高架的匝道驶向高架道路的情况，即：如果上次匹配的路段的道路属性为地面道路，若判断出预定时间内卫星数量的增加量和/或卫星信号强度的增强量超过各自的预定值，则匹配道路属性为高架道路的路段，否则匹配道路属性为地面道路的路段。第二种为从高架道路经下高架的匝道驶向地面道路的情况，如果上次匹配的路段的道路属性为高架道路，若判断出预定时间内卫星数量的减少量和/或卫星信号强度的减弱量超过各自的预定值，则匹配道路属性为地面道路的路段，否则匹配道路属性为高架道路的路段。

需要说明的是，所述判断预定时间内卫星数量和/或卫星信号强度的变化量是否超过各自的预定值，其具体是通过在一段时间内对卫星数量和/或卫星信号强度的采样数据进行分析，从而判断出这些采样数据的变化趋势，例如可利用最小二乘法对已知数据进行最佳直线拟合，根据所拟合直线的斜率即可判断出这组数据的变化趋势。下面以预定时间内卫星数量的变化量是否超过预定值为例进行说明。

表1

表1是预定时间内卫星数量的采样示例。从表1可知，预定时间内共有15个采样点(采样数据)，其采样点序号分别从1至15，根据这些采样数据进行直线拟合，设x和y之间的函数关系为：y＝a+bx；其中，a代表截距，b代表斜率。这里只要求出斜率b即可，其计算公式为：

$\hat{a}=\frac{\left(\mathrm{\Σ}{x}_i^2\right)\left(\mathrm{\Σ}{y}_i\right)-\left(\mathrm{\Σ}{x}_i\right)\left(\mathrm{\Σ}{x}_i{y}_i\right)}{N\left(\mathrm{\Σ}{x}_i^2\right)-{\left(\mathrm{\Σ}{x}_i\right)}^2}$

根据上面的采样数据，代入公式可计算出在地面道路驶往高架道路的过程中其拟合直线的斜率值为0.4，而在地面道路驶往地面道路的过程中其拟合直线的斜率值为0.1，假设上坡阈值(即所述预定值，具体为斜率值)为0.3，大于此值(变化量超过所述预定值)则可认为是由卫星数量由少到多的变化趋势，可确定是由地面道路驶向高架道路的过程；类似地，假设下坡阈值为-0.3(即所述预定值，具体为斜率值)，小于该值(变化量超过所述预定值)可认为是卫星数量由多到少的变化趋势，可确定是由高架道路驶向地面道路的过程；当拟合直线的斜率值在-0.3～0.3之间时，可认为卫星数量变化平缓，确定仍航行在同一个水平面的路段上，例如仍在地面道路或是在高架道路上行驶。

同理，判断卫星信号强度的变化量是否超过各自的预定值也可以通过上述方式进行实现，对此不再赘述。在实际实施时，可以通过判断预定时间内卫星数量的变化量是否超过预定值匹配到正确的路段，也可以通过判断卫星信号强度的变化量是否超过预定值匹配到正确的路段，还可以同时判断预定时间内卫星数量以及卫星信号强度的变化量是否超过各自的预定值匹配到正确的路段。

本实施例中，至少需要存储上一次匹配的路段的记录，以便执行步骤S109或者步骤S110时候，根据上次匹配的路段的道路属性确定所要匹配的道路。在其他实施例中，还可以存储所匹配的路段的历史记录，根据所匹配路段的历史记录能够在电子地图上显示出车辆的运行轨迹。

需要说明的是，本实施例中以具有覆盖关系以及连接关系的高架道路与地面道路为例进行说明，在其他实施例中，也可以是具有覆盖关系以及连接关系地面道路与地下道路，在这种情况下，当车辆驶入或驶出地下道路时，卫星数量以及卫星信号强度的变化量更为明显(因为车辆行驶在地下道路时，其几乎难以接收到卫星信号)，因此能更准确地匹配到正确的路段上。

为实现对上述道路匹配方法的具体实施，本发明实施方式还提供了一种道路匹配装置。图4是本发明实施方式提供的道路匹配装置的结构示意图。如图4所示，所述道路匹配装置包括：接收单元301，用于接收定位信息，所述定位信息包括车辆位置的经纬度信息以及航向信息；搜索单元302，用于基于所述经纬度信息以及航向信息在电子地图数据库中搜索出定位的车辆位置所在的预设区域内所有的路段中通行方向与航向接近的路段；选择单元303，用于在所述通行方向与航向接近的路段中选择与上次匹配的路段具有连接关系的路段；确定单元304，用于从所述与上次匹配的路段具有连接关系的路段中确定与定位的车辆位置之间的距离最小且所述距离小于预设阈值的路段；获取单元309，用于获取用于定位的卫星的数量和/或信号强度；匹配单元305，用于若确定的路段的数量为一条，则匹配到该路段，否则判断预定时间内卫星数量和/或卫星信号强度的变化量是否超过各自的预定值，是则匹配到与上次匹配的路段的道路属性不同的路段，否则匹配与上次匹配的路段的道路属性相同的路段。

此外，本实施方式中，所述道路匹配装置还可包括：分析单元306，用于对预定时间内卫星数量和/或卫星信号强度的变化量进行分析，所述分析单元306与所述获取单元309、匹配单元305连接；道路属性识别单元307，用于对路段的道路属性进行识别，所述道路属性识别单元307与所述匹配单元连接。由于一般所述定位信息中还包括卫星数量的信息以及卫星信号强度信息，因此所述获取单元309可以通过从所述接收单元301获取用于定位的卫星的数量和/或信号强度，即获取预定时间内所述卫星数量的信息和/或卫星信号强度信息，所述分析单元306对预定时间内接收的所述卫星数量的信息和/或卫星信号强度信息进行分析，并将分析后的结果传送给所述匹配单元305，所述匹配单元305基于所述分析的结果，再结合道路属性识别单元307识别出的上一次匹配的路段的道路属性，确定所要匹配的路段。需要说明的是，在其他实施例中，也可以直接由匹配单元对获取单元获得的卫星数量的信息和/或卫星信号强度信息进行分析，即所述分析单元306的功能集成于匹配单元之中。

当所述道路属性识别单元307识别出所述上次匹配的路段的道路属性为地面道路，若所述分析单元306分析出预定时间内卫星数量的增加量和/或卫星信号强度的增强量超过各自的预定值，则由所述匹配单元305匹配道路属性为高架道路的路段，否则匹配道路属性为地面道路的路段。

当所述道路属性识别单元307识别出所述上次匹配的路段的道路属性为高架道路，若所述分析单元306分析出预定时间内卫星数量的减少量和/或卫星信号强度的减弱量超过各自的预定值，则由所述匹配单元匹配道路属性为地面道路的路段，否则匹配道路属性为高架道路的路段。

此外，所述道路匹配装置还包括存储单元308，用于存储所匹配的路段的历史记录，所述存储单元308与所述选择单元303、匹配单元305连接。选择单元303可通过读取所述存储单元308所记录的上次匹配的路段的信息(获得路段的结点编号等)，从而在所述通行方向与航向接近的路段中选择与上次匹配的路段具有连接关系的路段。匹配单元305在每次完成匹配后，将所匹配的路段的相关信息记录于所述存储单元308。

基于上述道路匹配装置，本发明实施方式还提供一种包括上述道路匹配装置的导航系统，关于上述导航系统及道路匹配装置的具体实施可参考上述道路匹配方法的实施例，在此不再赘述。

综上，本发明实施方式提供的导航系统及道路匹配方法与装置，至少具有如下有益效果：

通过对预定时间内卫星数量和/或卫星信号强度的变化量进行分析，基于卫星数量和/或卫星信号强度的变化情况确定所要匹配的路段，由此在航向相同的平行路段处于不同的水平面，并且具有覆盖关系以及连接关系，当车辆从一个水平面的路段驶向另一个水平面的路段时，能够实现准确地匹配到正确的路段。

具体地，当车辆从地面道路经上高架的匝道驶向高架道路时，基于判断出预定时间内卫星数量的增加量和/或卫星信号强度的增强量超过各自的预定值，则匹配道路属性为高架道路的路段，否则匹配道路属性为地面道路的路段。当车辆从高架道路经下高架的匝道驶向地面道路时，基于判断出预定时间内卫星数量的减少量和/或卫星信号强度的减弱量超过各自的预定值，则匹配道路属性为地面道路的路段，否则匹配道路属性为高架道路的路段。由此能实现准确匹配高架道路还是地面道路。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (12)

1.一种道路匹配方法，其特征在于，包括：

接收定位信息，所述定位信息包括车辆位置的经纬度信息以及航向信息；

基于所述经纬度信息以及航向信息在电子地图数据库中搜索出定位的车辆位置所在的预设区域内所有的路段中通行方向与航向接近的路段；

在所述通行方向与航向接近的路段中选择与上次匹配的路段具有连接关系的路段；

从所述与上次匹配的路段具有连接关系的路段中确定与定位的车辆位置之间的距离最小且所述距离小于预设阈值的路段；

若确定的路段的数量为一条，则匹配到该路段，否则获取用于定位的卫星的数量和/或信号强度，判断预定时间内卫星数量和/或卫星信号强度的变化量是否超过各自的预定值，是则匹配到与上次匹配的路段的道路属性不同的路段，否则匹配到与上次匹配的路段的道路属性相同的路段。

2.根据权利要求1所述的道路匹配方法，其特征在于，所述上次匹配的路段的道路属性为地面道路，若判断出预定时间内卫星数量的增加量和/或卫星信号强度的增强量超过各自的预定值，则匹配道路属性为高架道路的路段，否则匹配道路属性为地面道路的路段。

3.根据权利要求1所述的道路匹配方法，其特征在于，所述上次匹配的路段的道路属性为高架道路，若判断出预定时间内卫星数量的减少量和/或卫星信号强度的减弱量超过各自的预定值，则匹配道路属性为地面道路的路段，否则匹配道路属性为高架道路的路段。

4.根据权利要求1所述的道路匹配方法，其特征在于，还包括存储所匹配的路段的历史记录。

5.根据权利要求1所述的道路匹配方法，其特征在于，所述定位信息为GPS卫星定位信息或北斗卫星定位信息。

6.一种道路匹配装置，其特征在于，包括：

接收单元，用于接收定位信息，所述定位信息包括车辆位置的经纬度信息以及航向信息；

搜索单元，用于基于所述经纬度信息以及航向信息在电子地图数据库中搜索出定位的车辆位置所在的预设区域内所有的路段中通行方向与航向接近的路段；

选择单元，用于在所述通行方向与航向接近的路段中选择与上次匹配的路段具有连接关系的路段；

确定单元，用于从所述与上次匹配的路段具有连接关系的路段中确定与定位的车辆位置之间的距离最小且所述距离小于预设阈值的路段；

获取单元，用于获取用于定位的卫星的数量和/或信号强度；

匹配单元，用于若确定的路段的数量为一条，则匹配到该路段，否则判断预定时间内卫星数量和/或卫星信号强度的变化量是否超过各自的预定值，是则匹配到与上次匹配的路段的道路属性不同的路段，否则匹配与上次匹配的路段的道路属性相同的路段。

7.根据权利要求6所述的道路匹配装置，其特征在于，还包括：

分析单元，用于对预定时间内卫星数量和/或卫星信号强度的变化量进行分析，所述分析单元与所述获取单元、匹配单元连接；

道路属性识别单元，用于对路段的道路属性进行识别，所述道路属性识别单元与所述匹配单元连接。

8.根据权利要求7所述的道路匹配装置，其特征在于，所述道路属性识别单元识别出所述上次匹配的路段的道路属性为地面道路，若所述分析单元分析出预定时间内卫星数量的增加量和/或卫星信号强度的增强量超过各自的预定值，则由所述匹配单元匹配道路属性为高架道路的路段，否则匹配道路属性为地面道路的路段。

9.根据权利要求7所述的道路匹配装置，其特征在于，所述道路属性识别单元识别出所述上次匹配的路段的道路属性为高架道路，若所述分析单元分析出预定时间内卫星数量的减少量和/或卫星信号强度的减弱量超过各自的预定值，则由所述匹配单元匹配道路属性为地面道路的路段，否则匹配道路属性为高架道路的路段。

10.根据权利要求6所述的道路匹配装置，其特征在于，还包括存储单元，用于存储所匹配的路段的历史记录，所述存储单元与所述选择单元、匹配单元连接。

11.根据权利要求6所述的道路匹配装置，其特征在于，所述定位信息为GPS卫星定位信息或北斗卫星定位信息。

12.一种包括权利要求6至11任一项所述道路匹配装置的导航系统。

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