CN104034337A - 一种浮动车地理位置点的地图匹配方法及装置 - Google Patents

一种浮动车地理位置点的地图匹配方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了浮动车地理位置点的地图匹配方法及装置，方法包括步骤：获取浮动车的最新地理位置点；选择与浮动车的最新地理位置点对应的电子地图中的候选路段，所述候选路段在至所述浮动车的最新地理位置点设定距离内；若所述候选路段的个数为零，则重新执行获取最新地理位置点步骤；若所述候选路段的个数大于1，且待匹配地理位置点列表长度小于设定个数，则将最新地理位置点加入待匹配地理位置点列表；若候选路段的个数等于1，或者待匹配地理位置点列表长度大于或等于设定个数，则执行匹配路径步骤；计算已匹配节点到最新地理位置点对应的候选路段的起点之间的最短路径，所述最短路径即代表了所述浮动车的运动轨迹。

Description

一种浮动车地理位置点的地图匹配方法及装置
【技术领域】
本发明涉及城市道路实时交通状况采集领域，尤其涉及浮动车地理位置点的地图匹配方法和装置。
【背景技术】
浮动车系统以行驶在道路上的、载有GPS系统的车辆作为移动的检测器，基于浮动车提供的路段旅行时间等数据采集道路的交通状态。由于GPS坐标和电子地图都可能出现误差，浮动车提供的GPS坐标不一定落在电子地图中的路段上，需要通过地图匹配确定浮动车行驶的路段和位置，才能计算车辆在某一路段上的行驶时间、进入时刻等信息，并根据这些信息估计该路段的交通状况。根据执行地图匹配的时期不同，地图匹配可分为在线地图匹配和离线地图匹配，前者利用实时的GPS坐标及时地进行地图匹配，而后者等浮动车完成某次出行后，利用完整的出行轨迹进行地图匹配。
在传统方法中，在线地图匹配方法往往利用评价函数选择与最新获得的GPS点最匹配一个路段作为匹配结果，而存在多个匹配路段时(如存在平行的主道和辅道时)，很可能选择错误的匹配路段，使得地图匹配方法的精度比较低。而且，在传统方法中，为搜索与GPS点临近的路段，需要进行大量的GPS点到路段的距离计算，使得地图匹配的运行效率非常低。
【发明内容】
浮动车技术是随GPS和无线通信技术的发展和普及产生的新一代交通信息采集技术。浮动车的车载系统包括GPS和通讯模块。浮动车根据预先设定的模式(如每30秒一次)，收集本车辆的地理位置点坐标(也可以通过其他定位系统收集地理位置点坐标，如中国的北斗，俄罗斯的卫星导航系统等)、时刻、速度、行驶方向等信息，并发送给交通信息服务中心。交通信息服务中心根据由一系列地理位置点坐标组成的某辆浮动车轨迹，通过在线地图匹配，判断该车辆实际经过的道路，并计算该车辆经过这些路段的速度、旅行时间等信息。通常，一个城市中有上千辆浮动车，交通信息服务中心收集经过路网中各路段的浮动车速度、旅行时间等信息，判断各路段的交通状况，并及时地发布给用户。
为提高浮动车地理位置点的地图匹配方法的精度和运行效率，本发明提供一种浮动车地理位置点的地图匹配方法及装置。
一种浮动车地理位置点的地图匹配方法，包括如下步骤：
获取最新地理位置点步骤，获取浮动车的最新地理位置点；
选择候选路段步骤，选择与浮动车的最新地理位置点对应的电子地图中的候选路段，所述候选路段在至所述浮动车的最新地理位置点设定距离内；
若所述候选路段的个数为零，则重新执行获取最新地理位置点步骤；
若所述候选路段的个数大于1，且待匹配地理位置点列表长度小于设定个数，则将最新地理位置点加入待匹配地理位置点列表；
若候选路段的个数等于1，或者待匹配地理位置点列表长度大于或等于设定个数，则执行匹配路径步骤；
匹配路径步骤，计算已匹配节点到最新地理位置点对应的候选路段的起点之间的最短路径，所述最短路径即代表了所述浮动车的运动轨迹，其中，所述已匹配节点位于路段的交叉口。
在一个实施例中，以前后两个地理位置点之间的最大距离为基准选择第一网格，在所述第一网格范围内计算最短路径。
在一个实施例中，所述候选路段的方向与所述浮动车的行驶方向一致。
在一个实施例中，在所述选择候选路段步骤中，在第二网格的宽度范围内选择与浮动车的最新地理位置点对应的候选路段，其中，所述第二网格的宽度等于地理位置点的设定误差。
在一个实施例中，在所述匹配路径步骤中，从所述已匹配节点到最新地理位置点对应的候选路段的起点之间的路径位于路段上；
若所述已匹配节点到最新地理位置点之间的某一段路径属于所述待匹配地理位置点列表对应的候选路段，则所述某一路段具有较小权值，否则所述某一路段具有较大权值。
在一个实施例中，采用Dijkstra算法计算最短路径。
在一个实施例中，在所述选择候选路段步骤中，根据网格路段对应关系来选择所述候选路段，其中，所述网格路段对应关系为，电子地图被网格化后每个网格与覆盖或相交的对应路段列表。
本发明还提供了一种浮动车地理位置点的地图匹配装置，包括：
获取最新地理位置点单元，用于获取浮动车的最新地理位置点；
选择候选路段单元，用于选择与浮动车的最新地理位置点对应的电子地图中的候 选路段，所述候选路段在至所述浮动车的最新地理位置点设定距离内；
第一判定单元，用于若所述候选路段的个数为零，则触发所述获取最新地理位置点单元重新工作；
第二判定单元，用于若所述候选路段的个数大于1，且待匹配地理位置点列表长度小于设定个数，则将最新地理位置点加入待匹配地理位置点列表；
第三判定单元，用于若候选路段的个数等于1，或者待匹配地理位置点列表长度大于或等于设定个数，则触发匹配路径单元工作；
匹配路径单元，计算已匹配节点到最新地理位置点之间的最短路径，所述最短路径即代表了所述浮动车的运动轨迹，其中，所述已匹配节点位于路段的交叉口。
在一个实施例中，以前后两个地理位置点之间的最大距离为基准选择第一网格，在所述第一网格范围内计算最短路径。
本浮动车地理位置点的地图匹配方法可以有效提高匹配的精确度和匹配的效率。
【附图说明】
图1是本发明一种实施例的电子地图的网格化示意图；
图2是本发明一种实施例的最短路径搜素的示意图。
【具体实施方式】
以下对发明的较佳实施例作进一步详细说明。
一种实施例的浮动车地理位置点的地图匹配方法，包括如下步骤：
101、地图数据的预处理。
可以对城市的电子地图进行网格化，针对每个网格，搜索覆盖或相交的路段列表，并把网格和路段列表间的覆盖/相交关系存储在文本文件中，其中，有些路段完全在某个网格内，该某个网格与这些路段是覆盖关系；如果有些路段与某个网格相交，则该网格与这些路段是相交关系。
通过这一关系文件，可快速地收集离浮动车的地理位置点一定距离范围内的所有路段，而不需要计算该地理位置点到电子地图中所有路段之间的距离，因此可大幅度提高运算效率。如图1，如果某个地理位置点落在索引为(i,j)的网格内，通过关系文件，可以快速地收集所在网格及其周边8个网格所覆盖或相交的路段列表，而这些路段离该地理位置点距离约等于网格边长。此过程不需要计算任何一个地理位置点到路段之间的距离，运算效率非常高。
在本实施例中，在线地图匹配需要两种不同的网格。第一网格(以下称为小网格) 边长为获取地理位置点的设定误差，可以设为典型的最大误差值，例如，在很多情况下GPS的误差在30m左右，因此小网格的边长可以取30m，约等于GPS和路段之间的最大距离，该网格应用在下述在线地图匹配的步骤Step2中，用于搜集某个地理位置点的候选路段；第二网格(以下称为大网格)边长约等于连续两个地理位置点之间的最大距离，以保证这两个地理位置点为基点划出的两个小网格不至于相离，导致某些路段漏掉而没有纳入后续的计算步骤中，大网格应用在下述在线地图匹配的步骤Step3.1中，用于抽取局部路网，避免在整个路网中进行最短路径搜索，以便提高运算效率。
102、地理位置点轨迹的在线地图匹配。
匹配包括如下几个步骤：
Step1：获取浮动车的最新地理位置点；
Step2：收集最新地理位置点坐标对应的候选路段集合。候选路段是指该地理位置点可能落在的路段。首先，利用小网格快速地收集离该地理位置点设定距离内的所有路段，并根据以下判断依据进一步判断是否为候选路段。候选路段的判断依据为：(1)离地理位置点的距离小于设定距离(通常设为30m)；(2)路段的行驶方向和浮动车的行驶方向一致。
根据候选路段的个数，地图匹配过程具有不同的分支：
a.如果最新地理位置点的候选路段个数为0，跳转到Step1；
b.如果最新地理位置点的候选路段个数大于1，且待匹配地理位置点列表长度小于设定个数，则将当前匹配地理位置点加入待匹配地理位置点列表，跳转到Step1；其中，设定个数可以为10，如果超出这个数，则延时较大，不太符合实时匹配；
c.如果最新地理位置点的候选路段个数等于1，或者待匹配地理位置点列表长度大于等于设定个数，跳转到Step3。
因此，针对每个GPS点，本方法不用确定唯一的匹配路段，允许存在多个候选路段，可处理存在平行的主道和辅道等难以唯一确定匹配路段的情况，因为，例如当浮动车行驶在与主道平行的辅道上，在待匹配地理位置点列表长度达到8之前，最新地理位置点的候选路段个数一直保持2，直到待匹配地理位置点列表长度达到9，辅道出现岔路口，辅道朝与主道不同方向拐出，这时候，最新地理位置点的候选路段个数变为1，这时候即可以准确判断浮动车一直处于辅道上。
Step3：
计算已匹配节点到最新地理位置点之间的最短路径，所述最短路径即代表了所述浮动车的运动轨迹，现有技术中有一些计算最短路径的方法，其中，已匹配节点位于路段的交叉口如Nj。
本实施例中，如图2所示，在有向图中用Dijkstra算法确定待匹配地理位置点列表(Pi+1～Pi+3)所匹配的路段列表。
Step3.1：利用大网格收集待匹配地理位置点列表周边的路段，利用这些路段信息生成有向图，有向图的边长在路段上。如果电子地图中某个路段是双向的，有向图中将生成对应的两个边，如果电子地图中某个路段是单向的，有向图中将生成与该路段行驶方向一致的一个边。有向边的权值根据对应路段是否是地理位置点列表的候选路段而不同：如果是某个待匹配地理位置点的候选路段，有向边的权值较小，例如是元路段长度的1/10；如果不是候选路段，有向边的权值较大，例如等于元路段长度。这一步骤快速地抽取一个城市路网的局部，大幅度减少有向图中的路段数量，提高最短路径运算效率；并且通过缩短候选路段的长度，保证获得的最短路径与浮动车的轨迹更加一致。
Step3.2：用Dijkstra算法确定已匹配节点Nj到最新地理位置点候选路段起点Nk之间的最短路径。通过缩小GPS点列表的候选路段的长度，保证Dijkstra算法获得的最短路径(图2中加粗路段)与待匹配GPS点列表所表示的轨迹一致。
Step3.3：跳转到Step1。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (9)

1.一种浮动车地理位置点的地图匹配方法，其特征是，包括如下步骤：
获取最新地理位置点步骤，获取浮动车的最新地理位置点；
选择候选路段步骤，选择与浮动车的最新地理位置点对应的电子地图中的候选路段，所述候选路段在至所述浮动车的最新地理位置点设定距离内；
若所述候选路段的个数为零，则重新执行获取最新地理位置点步骤；
若所述候选路段的个数大于1，且待匹配地理位置点列表长度小于设定个数，则将最新地理位置点加入待匹配地理位置点列表；
若候选路段的个数等于1，或者待匹配地理位置点列表长度大于或等于设定个数，则执行匹配路径步骤；
匹配路径步骤，计算已匹配节点到最新地理位置点对应的候选路段的起点之间的最短路径，所述最短路径即代表了所述浮动车的运动轨迹，其中，所述已匹配节点位于路段的交叉口。
2.如权利要求1所述的浮动车地理位置点的地图匹配方法，其特征是，以前后两个地理位置点之间的最大距离为基准选择第一网格，在所述第一网格范围内计算最短路径。
3.如权利要求1所述的浮动车地理位置点的地图匹配方法，其特征是，所述候选路段的方向与所述浮动车的行驶方向一致。
4.如权利要求1所述的浮动车地理位置点的地图匹配方法，其特征是，在所述选择候选路段步骤中，在第二网格的宽度范围内选择与浮动车的最新地理位置点对应的候选路段，其中，所述第二网格的宽度等于地理位置点的设定误差。
5.如权利要求1所述的浮动车地理位置点的地图匹配方法，其特征是，在所述匹配路径步骤中，从所述已匹配节点到最新地理位置点对应的候选路段的起点之间的路径位于路段上；
若所述已匹配节点到最新地理位置点之间的某一段路径属于所述待匹配地理位置点列表对应的候选路段，则所述某一路段具有较小权值，否则所述某一路段具有较大权值。
6.如权利要求1所述的浮动车地理位置点的地图匹配方法，其特征是，采用Dijkstra算法计算最短路径。
7.如权利要求1所述的浮动车地理位置点的地图匹配方法，其特征是，在所述选 择候选路段步骤中，根据网格路段对应关系来选择所述候选路段，其中，所述网格路段对应关系为，电子地图被网格化后每个网格与覆盖或相交的对应路段列表。
8.一种浮动车地理位置点的地图匹配装置，其特征是，包括：
获取最新地理位置点单元，用于获取浮动车的最新地理位置点；
选择候选路段单元，用于选择与浮动车的最新地理位置点对应的电子地图中的候选路段，所述候选路段在至所述浮动车的最新地理位置点设定距离内；
第一判定单元，用于若所述候选路段的个数为零，则触发所述获取最新地理位置点单元重新工作；
第二判定单元，用于若所述候选路段的个数大于1，且待匹配地理位置点列表长度小于设定个数，则将最新地理位置点加入待匹配地理位置点列表；
第三判定单元，用于若候选路段的个数等于1，或者待匹配地理位置点列表长度大于或等于设定个数，则触发匹配路径单元工作；
匹配路径单元，计算已匹配节点到最新地理位置点之间的最短路径，所述最短路径即代表了所述浮动车的运动轨迹，其中，所述已匹配节点位于路段的交叉口。
9.如权利要求8所述的浮动车地理位置点的地图匹配装置，其特征是，以前后两个地理位置点之间的最大距离为基准选择第一网格，在所述第一网格范围内计算最短路径。
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