CN103376114A - 由点数据产生对地理对象的路线进行连续描述的几何数据 - Google Patents

Abstract

本申请涉及由点集产生对地理对象的路线进行连续描述的几何数据。该技术可用于对导航设备或驾驶辅助系统产生数据。这种技术的实施方式包括由两个或多个道路点的子集确定初级基本要素的序列。针对相邻的初级基本要素，连续性连接到一连接点的用以互连的次级基本要素得到确定，该次级基本要素在该连接点处具有与每个被互连的初级基本要素相同的梯度。此外，针对相邻的初级和次级基本要素，连续性连接到一连接点的用以互连的过渡曲线得到确定，该过渡曲线在该连接点处具有与每个被互连的初级和次级基本要素相同的梯度和相同的曲率。通过初级基本要素、一个或多个次级基本要素和一条或多条过渡曲线，对地理对象的路线进行连续描述的几何数据得到确定。

Description

由点数据产生对地理对象的路线进行连续描述的几何数据

技术领域

本发明大体上涉及表示扩展的地理对象(如道路)的路线的点数据的处理。尤其涉及用于由这种点数据产生对地理对象的路线进行连续描述的几何数据的技术。本文中所给出的技术可实现为方法、装置或计算机程序产品。

背景技术

现代导航系统和诸如先进驾驶辅助系统(ADAS)等的其他系统均依赖于地图数据。地图数据通常包括表示某种地理对象的地理坐标的点数据，所述地理对象例如道路、铁路、街道地址、河流和特别兴趣点(如旅馆、饭店和加油站)。对于道路和其他扩展的地理对象，通常来说不连续的点数据并不适于执行所需的处理或显示功能。因此，本文提出了通过线性几何要素(如圆弧、线段和回旋曲线)的连续序列来表示扩展的几何对象的路线。

DE10114412C1教导了一种用于将道路点转换为描述道路的连续路线的回旋曲线序列的技术。DE102005024558A1描述了一种用于决定两个相邻道路点的集合是选择线条、圆弧还是回旋曲线作为对这两个道路点之间道路的路线进行局部地描述的几何要素的方法。由此确定的有关每个几何要素的信息用于计算每个几何要素的最高车速。

发明内容

用于由一组点数据产生对地理对象的路线进行连续描述的几何数据的一种数学上的鲁棒和快速的技术，这是必要的。

根据第一方面，提供一种由点集产生对地理对象的路线进行连续描述的几何数据的方法，其中，所述方法包括由两个或多个点的子集确定两个或多个初级基本要素的序列；针对相邻的初级基本要素，确定连续性连接到一连接点的用以互连的次级基本要素，该用以互连的次级基本要素在所述连接点处具有与每个被互连的初级基本要素相同的梯度；针对相邻的初级和次级基本要素，确定连续性连接到一连接点的用以互连的过渡曲线，该用以互连的过渡曲线在所述连接点处具有与每个被互连的初级和次级基本要素相同的梯度和相同的曲率；以及由所述初级基本要素、所述次级基本要素和所述过渡曲线确定对所述地理对象的路线进行连续描述的几何数据。

地理对象可以是通过两个或多个点描述的扩展的地理对象。作为一个实例，地理对象可以是道路、铁路线、河流等。描述所述地理对象的点可设置为地理坐标的形式(如，作为地图数据)。

对用以互连的过渡曲线进行确定的步骤可包括：对所述相邻的初级和次级基本要素中的至少一个基本要素进行操作，以在它们的连接点处实现所述相邻的初级和次级基本要素之间的位置偏移。由此实现的所述位置偏移可通过所述用以互连的过渡曲线进行桥接。所述位置偏移可以以下述方式来桥接：用以互连的过渡曲线连续地连接到一连接点，且在所述连接点处具有与每个被互连的初级和次级基本要素相同的梯度和相同的曲率。

操作步骤可以以多种方式进行。作为一个实例，所述相邻的初级和次级基本要素中的至少一个要素可通过移动效果进行操作。所述移动可通过平移运动来实现。此外，或作为一个替代性实例，可对所述相邻的初级和次级基本要素中的至少一个要素进行旋转，以实现所述位置偏移。作为另一替代性实例，或另外地，可改变所述相邻的初级和次级基本要素中的至少一个要素的半径。

所述位置偏移可通过所述过渡曲线的选定长度、相关的初级基本要素的长度和相关的次级基本要素中至少其一进行定义。作为一个实例，所述过渡曲线的特定长度可在第一步中选定，进而对所述位置偏移进行选择，以便将所述相邻的初级和次级基本要素进行互连的所述过渡曲线能够对选定长度进行设定。所述过渡曲线的长度可静态地或动态地进行选择。

在一种实施方式中，所述过渡曲线的长度根据所述被互连的初级和次级基本要素中的至少一个要素的长度进行动态地选择。在实施方式中，所述过渡曲线的长度可通过选定的位置偏移进行定义。还可以将这两种实施方式组合，例如通过定义最大位置偏移和在不超过所述最大位置偏移的限制的基础上对所述过渡曲线的长度进行选择。

所述过渡曲线可选自过渡曲线集合，包括回旋曲线、正弦波和抛物线，还包括其任何近似。此外，所述初级和次级基本要素可选自基本要素集合，包括线条、线段、圆周和圆弧，还包括其任何近似。应了解的是，例如，线段可由具有很大半径的圆弧来近似。以类似的方式，圆弧可由具有几乎是恒定曲率的回旋曲线来近似，等等。

所述初级基本要素可通过多种方式来确定。作为一个实例，确定所述初级基本要素可包括内插点的各个子集。应当指出的是，用于确定单个基本要素的点的单个子集的大小可静态地配置或动态地确定。内插方法可包括最小二乘法或任何其他基于度量的方法。要使用的所述初级基本要素的种类可静态地配置(如，通常使用圆周或圆弧)或可动态地选择。以类似的方式，将相邻的初级基本要素相互连接的所述次级基本要素的种类也可静态地配置或动态地选择。

确定初级基本要素的步骤可进一步包括在点的单个子集的附近定义廊道。所述廊道可具有预先设定的宽度(如，0.25m至3m)。此外，例如，所述廊道可与点的数量的动态确定相关而使用，单个初级基本要素将通过点的数量进行确定。

将相邻的初级基本要素相互连接的所述次级基本要素也可通过多种方式进行确定。作为一种实例，确定用以互连的次级基本要素可包括确定所述相邻的初级基本要素之间的交叉点。如果这样的交叉点能够得到确定，则所述用以互连的次级基本要素可根据由此确定的所述交叉点进行计算。

本发明还提供一种计算机程序产品，包括在计算设备(即，处理器或处理器组)上执行所述计算机程序产品时，用于执行本文提出的任何方法或方法的一方面的步骤的程序编码部分。所述计算机程序产品可存储在计算机可读记录介质上，如硬盘、CD-ROM、DVD或半导体存储器。此外，所述计算机程序产品可提供以经由网络(如互联网)下载。

本发明还提供一种具有连续描述道路路线的几何数据的数据库，其中，在数据库中的几何数据根据本文提出的方法来产生。所述数据库可用以ADAS，且可安装在车辆上。或者，所述数据库可安装在导航设备中或可通过导航设备进行访问。所述导航设备可以是便携式或是内置类型。

本发明还提供一种用于由点集产生对地理对象的路线进行连续描述的几何数据的装置。所述装置包括处理器，所述处理器被配置为：由两个或多个点的子集确定初级基本要素的序列；针对相邻的初级基本要素，确定连续性连接到一连接点的用以互连的次级基本要素，该用以互连的次级基本要素在所述连接点处具有与每个被互连的初级基本要素相同的梯度；针对相邻的初级和次级基本要素，确定连续性连接到一连接点的用以互连的过渡曲线，该用以互连的过渡曲线在所述连接点处具有与每个被互连的初级和次级基本要素相同的梯度和相同的曲率；以及由所述初级基本要素、所述次级基本要素和所述过渡曲线确定对地理对象的路线进行连续描述的几何数据。

所述装置可进一步包括或访问具有用于通过处理器确定初级基本要素的序列的点数据的数据库。所述点数据可采用地理坐标(如，使用移动地图和/或诸如环球定位系统GPS或伽利略系统等基于卫星的系统)的方式。

附图说明

通过结合示例性附图对如下的示例性实施例进行描述，本发明的更多方面、细节和优势将会更为清楚，其中：

图1示出了用于产生对道路路线进行连续描述的几何数据的装置的一个实施例；

图2示意性示出了在由图1中所述装置产生的几何数据的基础上操作的基于车辆的ADAS的一个实施例；

图3示出了对图1中所述装置进行操作的一种方法实施例的流程图；

图4为示出被互连的道路点的序列的示意图；

图5为示出用于被互连的道路点集的廊道设置的示意图；

图6为示出用于道路点的每个子集的初级基本要素的序列的示意图；

图7为示出初级基本要素的操作的示意图；

图8A和8B为示出由两个相邻的初级基本要素来确定次级基本要素的实例的示意图；

图9为示出初级基本要素和次级基本要素的序列的示意图；

图10为示出图9中初级基本要素或次级基本要素的序列的曲率图的示意图；

图11示出将相邻的初级基本要素和次级基本要素的进行互连的过渡曲线的确定的示意图；

图12为示出初级基本要素、次级基本要素的序列和过渡曲线的示意图；以及

图13为对图12中初级基本要素、次级基本要素的序列和过渡曲线的曲率图进行说明的示意图。

具体实施方式

在示例性实施例的如下描述中，以说明而非限制的方式提出了具体实施方式，例如具体处理步骤及其形象化，以提供对本发明的深入理解。对所属领域技术人员是明晰的是，本文所提出的技术可在脱离于这些具体实施方式的其他实施例中实现。例如，在下面的实施例主要地用以对不连续地描述道路路线的点数据进行描述时，则本文给出的技术也可通过结合其他扩展的地理对象(如铁路线或河流)的点数据来实现，这是明晰的。

此外，所属领域的技术人员应当了解本文所讨论的方法、步骤和功能可通过使用单独的硬件电路、使用与可编程处理器或通用计算机配合使用的软件功能、使用一个或多个专用集成电路(ASIC)、一个或多个数字信号处理器(DSP)和/或一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)来实现。

图1以计算机或计算机系统的形式示出了装置10的一个实施例，该装置被配置为由道路点的集合产生对道路路线进行连续描述的几何数据。装置10包括处理器12和可由处理器12访问的数据库14。而且，装置10包括存储器(未示出)来存储控制处理器12操作的程序编码。

在图1中，数据库14作为装置10中不可分割的组成部分而示出，在其他实施例中，数据库14可位于远离装置10的位置且可由处理器12经由网络接口访问。数据库14对表示道路的地理坐标的点数据进行存储。在下述中，这种点数据也被称作道路点(有时在现有技术中也使用术语“形态点(shape points)”)。在某些实施中，数据库14可进一步包括表示其他地图对象的地理坐标的点数据，其他地图对象如街道地址和兴趣点(points of interest)。点数据可以以世界大地坐标系(World Geodetic System，WGS)或统一横轴墨卡托投影(UniversalTransverse Mercator，UTM)的形式存储于数据库14中。

处理器12被配置为访问数据库14以检索所述道路点。而且，处理器12被配置为处理检索到的道路点以产生连续描述道路路线的几何数据。由处理器12产生的几何数据可再次存储在数据库14中或可经由网络接口(未示出)输出至另一系统。

例如，由处理器12产生的几何数据可用于导航或先进驾驶辅助目的。作为一个实例，图2示出了通过ADAS18由车辆16中的处理器12产生的所述几何数据的使用。ADAS18包括处理器20和存储器22，其中，所述几何数据存储在存储器22中以备处理器20访问。处理器20可基于几何数据执行一个或多个先进驾驶辅助功能。这些功能可包括自适应曲线光(adaptive curve light)、自适应巡航控制等。在其他结构中，处理器20和存储器22可隶属于车载导航设备或便携式导航设备。

下面将参照图3的流程图300对图1中示出的装置10的操作进行详细描述。流程图300示出了通过处理器12由存储在数据库14中的道路点的集合来产生连续描述道路路线的几何数据的一种方法实施例。

在第一步302中，处理器12从由数据库14中检索到的两个或多个道路点的子集来确定两个或多个初级基本要素的序列。由于从一个初级基本要素到相邻的初级基本要素的过渡就位置、梯度和曲率中的一个或多个来说可以是不连续的，因此该初级基本要素的序列可以是“松散(loose)”的。由于确定初级基本要素的序列无需考虑连续性限制，因此步骤302具有数学上的鲁棒性且允许对道路点的每个可能子集的特定初级基本要素进行可信地确定。

可以针对两个、三个、四个或多个道路点的每个子集确定单独的初级基本要素。该初级基本要素通常可以是线性要素，如线条、线段、圆周、圆弧或回旋曲线，包括其任何近似。在某些结构中，可能存在如下限制：定义了仅有某种(如圆周)初级基本要素可被确定。在其他结构中，该限制可明确说明步骤302中的确定被限制为两种或多种初级基本要素(如线条和圆周)的特定集合。在步骤302中确定的初级基本要素可具有专用长度(如线段和圆弧)或不具有专用长度(如线条和圆周)。

两个或多个初级基本要素的序列在步骤302中一经确定，处理器12则继续进行步骤304并确定将相邻的初级基本要素相互连接的一个或多个次级基本要素。所述初级基本要素根据道路点进行直接确定，而由于所述次级基本要素是根据初级基本要素而确定的(因而“间接地”来自道路点)，因此它们可以是“次级的”。

以与所述初级基本要素类似的方式，所述次级基本要素可以是线性几何要素，如线条、线段、圆周、圆弧、回旋曲线等，包括其任何近似。相邻的初级基本要素(针对该初级基本要素的用以互连的次级基本要素在步骤304中确定)可在步骤304中保持它们在步骤302中已确定的位置或可改变位置和方向中的至少一个。

下面将对在步骤302中已确定的序列的两个相邻初级基本要素的(单个)进行互连的次级基本要素的确定进行详细描述。如果步骤302中已确定的序列包括两个以上初级基本要素，则在步骤304中可理所当然地确定多个次级基本要素。

处理器12被配置为在步骤304中对用以互连的次级基本要素进行确定，以便该用以互连的次级基本要素连续连接到一连接点，且在该连接点具有与两个被互连的初级基本要素中的每一初级基本要素相同的梯度。也就是说，步骤304将产生三个基本要素的序列，该序列中包括第一初级基本要素，该第一初级基本要素在一连接点连接到一次级基本要素，其中，所述次级基本要素在另一连接点连接到第二初级基本要素。

连接点的存在意味着存在经由所述用以互连的次级基本要素从所述第一初级基本要素到所述第二初级基本要素的位置上的连续性。此外，对所述用以互连的次级基本要素进行挑选，以便在其到所述第一初级基本要素和第二初级基本要素的连接点处也存在梯度上的连续性。但通常在两个连接点处仍存在曲率上的不连续性。

在步骤304中通过所述处理器已对一个或多个用以互连的次级基本要素确定之后，处理器12继续进行步骤306并确定针对单独的初级基本要素和与该初级基本要素相邻的单独的次级基本要素的用以互连的过渡曲线。对该用以互连的过渡曲线进行确定，以便其连续地连接到所述初级基本要素和次级基本要素。也就是说，在每个初级基本要素与所述过渡曲线之间以及所述过渡曲线与次级基本要素之间存在位置上的连续性。此外，对所述过渡曲线进行确定，以便：在其到所述初级基本要素的连接点处具有与所述初级基本要素相同的梯度和相同的曲率；而在其到所述次级基本要素的连接点处，同样如此。

在步骤306中已确定的过渡曲线可以是可连接到具有曲率上连续性的相邻的初级和次级基本要素的任何线性几何要素。作为一个实例，过渡曲线可以是回旋曲线、正弦波、抛物线等，包括其任何近似。

步骤306产生关于位置、梯度和曲率连续的初级基本要素、过渡曲线和次级基本要素的至少一个序列。此外，由于初级基本要素的原始位置在多数情况下将不进行改变或仅作轻微改变(例如，相对于基本要素总长度进行微小的移动)，道路的路线通常得到很好地近似。

应当了解的是，如果三个或多个初级基本要素的序列已在步骤302中确定，则步骤304可基于每对相邻的初级基本要素而完成。此外，如果对于多对相邻的初级基本要素的多个次级基本要素在步骤304中确定，则步骤306对于包括初级基本要素和相邻的次级基本要素的任何一对均可完成，以确定多个用以互连的过渡曲线。通常，对于n个初级要素的序列，可确定的次级基本要素和过渡曲线分别多达(n-1)个和(n-1)*2条。

在步骤308中，处理器12进而根据在步骤302中确定的所述初级基本要素、在步骤304中确定的所述一个或多个次级基本要素以及在步骤306中确定的所述一条或多条过渡曲线对连续描述道路路线的几何数据进行确定。在上述实例中，几何数据可包括n个初级要素、多达(n-1)个次级基本要素和多达(n-1)*2条过渡曲线的数据再加上根据需要的任何补充数据。所述几何数据可以以地理坐标的方式明确指定。

由此，通过处理器12在步骤308中确定的几何数据可包括表示端到端连接的专用长度的线性基本要素序列的几何数据，其中，两个相邻的基本要素在其连接点处具有相同的梯度和相同的曲率。这种几何数据对道路的路线进行连续(关于位置、梯度和曲率)描述且可用于图2中示出的ADAS18或任何导航设备中。

步骤308中确定的几何数据可通过处理器12存储在数据库14或任何其他存储器中。而且，由此确定的所述几何数据可被克隆到ADAS18的存储器22或导航设备的存储器中。

应当指出的是在步骤308中用来确定所述几何数据的初级基本要素和次级基本要素通常不同于分别在步骤302和304中确定的初级基本要素和次级基本要素。相反实际上，例如，随着在步骤304中次级基本要素插入至初级基本要素的序列中，且在步骤306中过渡曲线插入至初级基本要素和次级基本要素的交错序列中，处理器12可将初级基本要素和次级基本要素截断或“缩短”。而且，一个或多个平移移动和旋转操作以及半径变化可(例如，在图3中未示出的中间步骤中)对在步骤302中确定的一个或多个初级基本要素、在步骤304中确定的次级基本要素和在步骤306中确定的过渡曲线产生影响。

下面将参照图4至图13对产生连续描述道路路线的几何数据的更为详细的方法实施例进行描述。这一方法实施例可通过与图3中示出的步骤302至308的一般顺序相关的图1中的装置10来实现，为此将对图3进行反复地参考。但下面的方法实施例并不限于必须通过装置10和图3的方法实施例的内容来实现。

图4示出了标识为21至27的道路点的序列。所述道路点序列以平面UTM坐标的形式存储在数据库14中。应当指出的是所述平面UTM坐标可由球面WGS坐标得到。通过类似的方式，本文中描述的由平面UTM坐标产生的几何数据可重新转换为WGS坐标。

在图4中，每对相邻的道路点通过线段相互连接以对道路路线作近似。应当了解的是，在图4中相邻的线段之间存在相对于梯度和曲率的不连续性。因此，图4中的线段近似在许多情况下不适合复杂的导航或先进驾驶辅助功能。

使用图4中示出的道路点作为输入参数，处理器12根据道路点的单个子集初步确定初级基本要素的序列(参见图3中的步骤302)。图5以作为五个或多个道路点的一个示例性子集的线条(或线段)的方式示意性示出了初级基本要素的确定。图5中示出的线条为最小二乘线，意思是放置所述线条使得所述道路点和所述线条之间距离的平方和最小。通常，最小二乘线能够由至少三个道路点产生，而对于直线，两个道路点即可。通常，处理器12可对作为初级基本要素的可能替代项的简单线条和最小二乘线进行估计。

作为图5中的可选性限制，所有道路点必须落在由位于所述最小二乘线的相对两侧的与所述最小二乘线等距离(例如1m)的两条平行线定义的预先设定的廊道以内。也就是说，如果道路点落在所述廊道以外，则该道路点将不作为单独的初级基本要素(即，将不包括在该道路点的相关子集中)予以考虑。

通常，随着所述距离的平方和的增大以及可容纳于预先设定的廊道以内的道路点的增多，图5中示出的最小二乘线的质量也会提高。通过对根据距离的平方和以及对于给定廊道宽度被视为最小二乘线的道路点数量的质量指标的定义，且通过对基于此的中止标准(abortion criterion)的定义，可确定除了图4中示出的简单线条之外的图4中示出的道路点情况的一条或多条最小二乘线。由此产生的每条简单线条和最小二乘线均为初级基本要素。

除了将最小二乘线确定为初级基本要素之外，还将一个或多个最小二乘圆确定为初级基本要素。最小二乘圆的确定遵循图5中示意性示出的最小二乘线的确定。即，在最小二乘圆的周围定义廊道并定义用于最小二乘圆的质量指标。再者，随着所述距离的平方和的减小以及被视为单独的最小二乘圆的道路点的增多，最小二乘圆的质量随之提高。通常，四个或多个道路点被视为每个最小二乘圆。

包括简单线条、最小二乘线和最小二乘圆的一组初级基本要素一经确定为道路点的既定序列，则需作出选择以确定是简单线条、最小二乘线还是最小二乘圆会更好地局部近似于针对道路点序列的道路路线。进而，该选择对用于下面处理步骤(即，图3的步骤304中次级基本要素的确定)的单独的初级基本要素(简单线条、最小二乘线或最小二乘圆)进行识别。

该选择可对与每个简单线条(如有)、最小二乘线和最小二乘圆相关的所述质量指标进行考虑。该选择还对被选为用于下面处理步骤的初级基本要素的单独的简单线条(线段)、最小二乘线(线段)或最小二乘圆(圆弧)的长度进行定义。所述长度通常可被选择，以使得两个相邻的初级基本要素具有至少很小的重叠或交叉(这是由于两个相邻的初级基本要素之间的缝隙通常不易闭合)。此外，可考虑过滤以使得相应的初级基本要素应具有一定的最小长度(如，对于其相邻的初级基本要素)。

图6示出了针对图4的道路点场景的多个选择程序的可能结果。如图6所示，线段(来自最小二乘线)被确定为道路点21及其先行道路点的初级基本要素。圆弧被选为道路点22、23和24的初级基本要素。另一圆弧被选为道路点25、26和27的初级基本要素。

在某些场景下，由此确定的初级基本要素可能需要校正以对非现实的道路路程(例如，由于在初级基本要素的确定中错误的道路点或数学模拟)进行补偿。图7示出了位于两个圆弧之间的倾斜线段的这一校正。通常，该校正的目的在于降低两个相邻初级基本要素的端点之间梯度上的不连续性(接受位置上的不连续性和梯度上的不连续性)。在图7所示的示例性场景中，倾斜的初级基本要素将由此进行轻微地旋转，使得旋转后的初级基本要素的梯度(虚线)，与其两个相邻初级基本要素在它们朝向旋转后的初级基本要素的端点处的梯度更好地匹配。

图7示出了初级基本要素的旋转，而在其他场景下可能用到移动(如平行移动)或半径的变化以确保两个相邻的初级基本要素在其朝向彼此的端点处具有至少近似相同的梯度。

初级基本要素的序列一经确定，且必要的话对其进行校正后，则处理器12为每对相邻初级基本要素确定用于建立位置上的连续性和梯度上的连续性的用以互连的次级基本要素(参见图3中的步骤304)。应当指出的是，在某些情况下次级基本要素的确定可被省略。这种情况可包括两个相邻的初级基本要素已在连接点处相交且在该连接点处具有相同或几乎相同的梯度的情形。但在多数情况下，初级基本要素序列的两个相邻的初级基本要素在其朝向彼此的端点处将不相交或具有明显不同的梯度，这样，用以互连的次级基本要素则需要确定。

通常，将用以互连的次级基本要素确定为光滑拟合于两个相邻的初级基本要素之间的线条/线段或圆周/圆弧。这样，最初的初级基本要素的长度在用以互连的次级基本要素插入其间的基础上将被缩短。

图8A和8B示例性示出了构成初级基本要素的两个相邻圆弧之间(分别包括通常也与道路点不一致的点A和B以及C和D)的作为次级基本要素的用以互连的圆弧(包括通常与道路点不一致的点B和C)的确定。由上所述，对中心点的位置和“次级”圆弧的半径进行选择，以便其连续地连接到相应的连接点B和C，且在该连接点B和C处具有与两个相互连接的“初级”圆弧中的每一个“初级”圆弧至少大体上相同的梯度。在次级基本要素确定之后，分别通过点对A和B、B和C和C和D为随后的处理操作对三个弧的长度(之和)进行定义。这意味着初级基本要素必须被截断以拟合于次级基本要素。

图8A示出了两个初级基本要素在点Pi处相交的情况。这里，对将被拟合的次级基本要素进行定义的“辅助圆”的半径可被定义为先验的(如，根据图5中示出的廊道宽度)。该辅助圆的中心可根据点Pi(即，两个初级基本要素的交叉点)来定义。图8B示出了两个初级基本要素不具有交叉点的情况。这里，辅助圆的半径可再次定义为先验的(根据对线条进行估计的廊道宽度)。该辅助圆的中心可通过将两个初级基本要素中每一初级基本要素的半径扩大直至产生一个或两个交叉点来定义。

图8A和8B以圆周或圆弧的方式示出了次级基本要素的确定，在其他情况下，线条或线段(取决于有待被互连的初级基本要素的类型)可能为更佳选择。因此，可执行判定机制以对与给定的相邻初级基本要素对进行互连的特定类型的次级基本要素进行选择。应当指出的是，初级基本要素可能仍存在轻微校正(如，移动、旋转或半径上的变化)以便促进用以互连的次级基本要素的确定。

图9示出了对于图6中示出的初级基本要素序列的用以互连的次级基本要素的确定，其中，用以互连的次级基本要素连续地连接到其连接点，且在该连接点处具有与其相邻的初级基本要素相同的梯度。如图9所示，圆弧被确定为与道路点21相关的线段和与道路点23相关的圆弧之间的次级基本要素。通过类似的方式，线段被确定为与道路点23相关的圆弧和与道路点25相关的圆弧之间的用以互连的次级基本要素。

图10示出了图9中初级和次级基本要素序列的曲率图。由该曲率图明显可见，在每对相邻的初级和次级基本要素之间存在曲率上的不连续性。

为了消除曲率上的不连续性，处理器12在下一步骤中对每对相邻的初级和次级基本要素之间的用以互连的过渡曲线进行确定。对该过渡曲线进行选择，使其连续地连接到其连接点，且在该连接点处具有与用以互连的初级和次级基本要素相同的梯度及相同的曲率(参见图3中的步骤306)。

图11以线段和圆弧间的回旋曲线的方式示意性示出了过渡曲线的确定。为此，在第一步中，通过对线段和圆弧中的其一或对二者均进行轻微移动以取得线段和圆弧二者之间的位置偏移f，以有意地放弃之前建立的线段和弧之间的位置上的不连续性。通常对位置偏移f进行选择以不超过约20或30cm。这样，位置偏移f在现实应用(如导航设备或ADAS18)中是可忽略的。

根据位置偏移f，不同长度的回旋曲线可插入至图11示例性场景中的线段和圆弧之间。通常，可对位置偏移f进行选择，以便产生用以互连的过渡曲线的所需长度，其中，过渡曲线的所需长度取决于图11中特定情况下有待被连接的线段和圆弧的长度。

在一个示例性场景中，回旋曲线的长度Lc可根据Lc＝0.33*min(L1，L2)进行确定，其中，L1和L2分别为有待通过所述回旋曲线连接的初级基本要素和次级基本要素的长度。在下一步中，位置偏移可根据f＝(Lc*Lc)/24*dC)进行确定，其中，dC为初级基本要素和次级基本要素之间的曲率差。在由圆周或圆弧到线条或线段过渡的情况下，dC＝1/R，其中R为所述圆周或圆弧的半径。在由半径为R1的圆周或圆弧到半径为R2的圆周或圆弧过渡的情况下，dC＝1/R2-1/R1。作为一个实例，在长度为100m的回旋曲线插入至线段和R＝1000m的圆弧之间的情况下，产生0.42m的位置偏移f。一般而言，位置偏移将在1m以下，典型地在0.5m以下。

图12示意性示出了对于图9中初级和次级基本要素的示例性序列在每对初级和次级基本要素之间插入相互连接的回旋曲线。由图13的相关曲率图明显可见，相互连接的回旋曲线确保了每一基本要素对在曲率上的连续性。图13中示出的单个几何要素对由图4中示出的不连续道路点定义的道路路线进行连续性描述。为此，图13中示出的几何要素的几何数据能够(以WGS形式)用于导航设备或ADAS18中，或者用作任何其他目的(参见图3中步骤308)。应当了解的是，为了得到图13中示出的几何要素，最初确定的初级和次级基本要素可能需根据需要进行校正(如，通过一个或多个平行移动、旋转、半径变化和截断)。

由示例性实施例的上述描述中明显可见，本文提出的技术可使得连续描述道路路线的几何数据得到确定。由于无硬约束强加于初级基本要素的产生，因此几何数据可以以数学上的鲁棒方式来获得。此外，根据预先确定的初级基本要素对次级基本要素的确定同样与很多数学方面的信息不相关。这些在次级基本要素已经被确定的基础上同样适用于用以互连的过渡曲线。因此，本文提出的技术不仅具有数学上的鲁棒性而且是快速的。

在根据特定的实施例对本文提出的技术进行描述的同时，所属领域的技术人员应当了解本发明不限于本文描述及示出的特定实施例。应当理解本发明仅为说明性的。相应地，本文旨在本发明仅受限于所附的权利要求的范围。

Claims (16)

1.一种由点集产生对地理对象的路线进行连续描述的几何数据的方法，所述方法包括：

由两个或多个点的子集确定两个或多个初级基本要素的序列；

针对相邻的初级基本要素，确定连续性连接到一连接点的用以互连的次级基本要素，该用以互连的次级基本要素在所述连接点处具有与每个被互连的初级基本要素相同的梯度；

针对相邻的初级和次级基本要素，确定连续性连接到一连接点的用以互连的过渡曲线，该用以互连的过渡曲线在所述连接点处具有与每个被互连的初级和次级基本要素相同的梯度和相同的曲率；以及

由所述初级基本要素、所述次级基本要素和所述过渡曲线确定对所述地理对象的路线进行连续描述的几何数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述用以互连的过渡曲线包括：

对所述相邻的初级和次级基本要素中的至少一个基本要素进行操作，以在它们的连接点处实现所述相邻的初级和次级基本要素之间的位置偏移；以及

通过所述用以互连的过渡曲线对所述位置偏移进行桥接。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，对所述相邻的初级和次级基本要素中的至少一个基本要素进行操作，包括：对所述相邻的初级和次级基本要素中的至少一个基本要素进行移动。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述位置偏移通过所述过渡曲线的选定长度来定义。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述过渡曲线的长度根据所述被互连的初级和次级基本要素中的至少一个要素的长度进行选择。

6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述过渡曲线选自过渡曲线集合，所述过渡曲线集合包括回旋曲线、正弦波和抛物线。

7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述初级和次级基本要素选自基本要素集合，所述基本要素集合包括线条、线段、圆周和圆弧。

8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，确定所述初级基本要素包括内插道路点的各个子集。

9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，确定单个初级基本要素包括在道路点的单个子集的附近定义廊道。

10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，确定所述用以互连的次级基本要素包括：

确定所述相邻的初级基本要素之间的交叉点；以及

根据所述交叉点计算所述用以互连的次级基本要素。

11.一种计算机程序产品，包括在计算设备上执行所述计算机程序产品时，用于执行上述权利要求中任一项所述步骤的程序编码部分。

12.根据权利要求11所述的计算机程序产品，存储在计算机可读记录介质上。

13.一种数据库(22)，具有连续描述道路路线的几何数据，其中，所述几何数据根据权利要求1至10中任一项来产生。

14.一种先进驾驶辅助系统(18)，包括权利要求13的所述数据库(22)。

15.一种导航系统，包括权利要求13的所述数据库(22)。

16.一种用于由点集产生对地理对象的路线进行连续描述的几何数据的装置(10)，所述装置(10)包括处理器(12)，所述处理器(12)被配置为：

由两个或多个点的子集确定初级基本要素的序列；

针对相邻的初级基本要素，确定连续性连接到一连接点的用以互连的次级基本要素，该用以互连的次级基本要素在所述连接点处具有与每个被互连的初级基本要素相同的梯度；

针对相邻的初级和次级基本要素，确定连续性连接到一连接点的用以互连的过渡曲线，该用以互连的过渡曲线在所述连接点处具有与每个被互连的初级和次级基本要素相同的梯度和相同的曲率；以及

由所述初级基本要素、所述次级基本要素和所述过渡曲线确定对地理对象的路线进行连续描述的几何数据。

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