CN107764274A - 一种判别车辆是否行驶在高架道路的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于车辆导航技术领域，具体涉及一种判别车辆是否行驶在高架道路的方法。它包括以下步骤，S1，判断前方道路是否存在高架桥匝道，如果存在，则缓存连续的海拔高度数据，否则不做处理；S2，采用道路匹配算法，得到车辆行经高架区域的道路匹配结果；S3，步骤S1缓存海拔高度数据直至车辆行驶了特定距离，对连续的缓存海拔高度数据进行处理分析，根据海拔高度缓和程度，得到上或下桥可信度；S4，依据上或下桥可信度得到车辆的行驶状态，对步骤S2计算的道路匹配结果进行校正。
Description
技术领域
本发明属于车辆导航技术领域，具体涉及一种判别车辆是否行驶在高架道路的方法。
背景技术
随着城市的高速发展和汽车数量的不断增多，国内许多城市采用修建高架道路的方式来提高运输效率。然而，当汽车行经高架桥区域的时候，因为高架桥上下两层道路的GPS经纬度坐标一样，导航软件无法判别车辆到底是行驶在高架桥上还是桥下，导致经常出现导航错误的情况。比如，车辆明明行驶在高架桥上，导航软件却认为车辆行驶在桥下道路上，让用户在前方道路进行转弯，令导航的体验非常不好。导航错误，会致使驾驶员走错路，要绕很大一圈才能达到目的地，不仅浪费时间，也浪费油。
目前国内的高架桥立体导航大多侧重于依靠精密的测量仪器来获取准确的海拔高度，以实现对车辆当前是否行驶在高架道路做出判断，其使用的仪器设备一般包括方向传感器、陀螺仪、重力感应器以及气压计，通过气压计数据功能感应气压变化，实现高架区域的垂直定位，进而融合所有仪器设备数据综合判断汽车所处的位置是在高架桥上还是高架桥下。
上述这些方式对于车辆所处位置的判断有一定的效果，令高架桥导航更加准确，用户的使用感受更好。但是由于车辆是贴地行驶的移动物体，气压高度计会受到地面气流的干扰，从而导致无法准确测量，同时其它测量设备又存在不同程度的测量噪声，因此普通导航软件在车辆行经高架桥区域的时候常常无法定位车辆是在高架上，还是在地面。如何判别车辆是否行驶在高架道路成为函待解决的问题。
发明内容
普通GPS设备采集的GPS数据中包含有海拔高度数据，虽然海拔高度数据精度不高，但是连续GPS轨迹包含的海拔高度数据之间的的变化趋势却是与真实海拔高度数值变化趋势基本一致，因此辨别上或下高架桥可以采用对海拔高度变化趋势进行建模分析的方式来辅助实现。本发明提出了一种判别车辆是否行驶在高架道路的方法，采用上或下桥行驶可信度作为一个道路匹配结果的辅助校正手段，当车辆行经高架桥区域，在导航软件正常道路匹配的基础上，一旦上或下桥行驶可信度超过阈值，自动通知导航软件调整车辆行驶线路,解决高架桥区域常见的导航错误，提高导航的准确性。
本发明采用如下技术方案：
一种判别车辆是否行驶在高架道路的方法，它包括以下步骤，
S1，判断前方道路是否存在高架桥匝道，如果存在，则缓存连续的海拔高度数据，否则不做处理；
S2，采用道路匹配算法，得到车辆行经高架区域的道路匹配结果；
S3，步骤S1缓存海拔高度数据直至车辆行驶了特定距离，对连续的缓存海拔高度数据进行处理分析，根据海拔高度缓和程度，得到上或下桥可信度；
S4，依据上或下桥可信度得到车辆的行驶状态，对步骤S2计算的道路匹配结果进行校正。
进一步的，步骤S2中道路匹配算法为基于欧式距离的点到曲线映射算法。
进一步的，步骤S3中海拔高度数据可分为地面段海拔高度数据、匝道段海拔高度数据和高架段海拔高度数据。
更进一步的，步骤S3中上桥行驶的海拔高度数据分为地面段AB海拔高度数据、匝道段BC海拔高度数据和高架段CD海拔高度数据，上桥可信度计算：
地面段AB海拔高度缓和程度
其中，hi代表i时刻记录的海拔高度，代表AB段海拔高度均值，H缓和阈值为特定值，
匝道段BC海拔高度缓和程度
其中，hi代表i时刻记录的海拔高度，H上升阈值为特定值，
高架段CD海拔高度缓和程度
其中，hi代表i时刻记录的海拔高度，代表CD段海拔高度均值，H缓和阈值为特定值；
规则1符合程度
其中，a>0,b>0,c>0,a+b+c＝1，
高度均值差
其中，H均值差阈值为特定值，
规则2符合程度
上桥可信度＝e*match1+f*match2，
其中，e+f＝1,e>0,f>0。
更进一步的，步骤S4获取车辆行驶状态，当上桥可信度大于等于0.8时，车辆上桥行驶。
进一步的，步骤S3中下桥行驶的海拔高度数据分为高架段EF海拔高度数据、匝道段FG海拔高度数据和地面段GJ海拔高度数据，下桥可信度计算：
高架段EF海拔高度缓和程度
其中，hi代表i时刻记录的海拔高度，代表EF段海拔高度均值，H缓和阈值为特定值，
匝道段FG海拔高度缓和程度
其中，hi代表i时刻记录的海拔高度，H上升阈值为特定值，
地面段GJ海拔高度缓和程度
其中，hi代表i时刻记录的海拔高度，代表GJ段海拔高度均值，H缓和阈值为特定值；
规则3符合程度
其中，a>0,b>0,c>0,a+b+c＝1。
高度均值差
其中，H均值差阈值为特定值，
规则4符合程度
下桥可信度＝e*match3+f*match4，
其中，e>0,f>0，e+f＝1。
更进一步的，步骤S4获取车辆行驶状态，当下桥可信度大于等于0.8时，车辆下桥行驶。
本发明通过普通的GPS设备采集海拔高度数据并建立数学模型进行处理，计算量小，实现简单，无需添加额外设备，是导航软件在典型高架桥区域道路行驶过程中的有益补充。
附图说明
图1是判别车辆是否行驶在高架道路的方法的流程图；
图2是车辆上桥行驶示意图；
图3是车辆上桥行驶校正示意图；
图4是车辆下桥行驶示意图；
图5是车辆下桥行驶校正示意图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
参阅图1所示，为本发明判别车辆是否行驶在高架道路的方法的流程图，它包括以下步骤，S1，判断前方道路是否存在高架桥匝道，如果存在，则缓存连续的海拔高度数据，否则不做处理。
行驶车辆搭载了普通GPS设备可周期性获取GPS定位信号，并加载了地图数据，结合GPS定位信号和地图数据进行道路匹配计算能够得出当前车辆行驶道路。
地图数据中记录了道路属性，包括道路之间的连通性以及道路等级，基于道路之间连通性能够获取前方道路，基于道路等级属性能够判断前方道路是否为匝道。
判断前方道路是否为匝道是由主进程完成的，一旦判断存在匝道，则启动一个子线程，开始缓存海拔高度数据，为上或下桥行驶可信度计算做准备。
S2，采用道路匹配算法，得到车辆行经高架区域的道路匹配结果。将定位点投影到距其几何距离最近的路段，同时兼顾道路连通性对匹配道路结果集进行筛选，以提高道路匹配准确率。
S3，步骤S1缓存海拔高度数据直至车辆行驶了特定距离，对连续的缓存海拔高度数据进行处理分析，根据海拔高度缓和程度，得到上或下桥可信度。
子线程缓存连续海拔高度数据，连续海拔高度数据是按照时间系列顺序存储的，数据划分成三种不同类型：地面段海拔高度数据、匝道段海拔高度数据、高架段海拔高度数据。
前方存在匝道路段的行驶场景细分为上桥行驶、下桥行驶和直行行驶三种场景。区分依据是匝道两端链接的道路属性是否改变，地面路段通过匝道上高架路段的属于上桥行驶场景；高架路段通过匝道下到地面路段的属于下桥行驶场景；行经匝道后道路属性没改变的属于直行行驶场景。参阅图2所示，为车辆上桥行驶示意图，地面段海拔高度数据：车辆上一时刻行驶在地面路段，当车辆行至A点，监测到B路口存在连接高架桥匝道,并且A距离B点50米远，开始缓存地面段数据，车辆行经B点结束缓存。
匝道段海拔高度数据：车辆行经B点，开始缓存匝道段数据，根据地图数据的道路属性可获取BC匝道段道路长度，车辆行驶距离可通过对当前车辆速度实时积分得到，通过比较BC匝道段道路长度与车辆行驶距离可判断当前车辆是否驶出匝道，到达匝道终点时结束缓存。
高架段海拔高度数据：车辆开上高架，继续缓存5秒种的高架段数据。
规则1：3个路段的海拔高度数据符合“上桥模式”，既AB平面段与CD高架段海拔高度相对缓和，BC匝道段海拔高度呈上升趋势。海拔高度缓和程度采用平均差的方式计算，计算公式如下，
地面段AB海拔高度缓和程度
其中，hi代表i时刻记录的海拔高度，代表AB段海拔高度均值，H缓和阈值为特定值，
上升趋势计算公式，
匝道段BC海拔高度缓和程度
其中，hi代表i时刻记录的海拔高度，H上升阈值为特定值，
高架段CD海拔高度缓和程度
其中，hi代表i时刻记录的海拔高度，代表CD段海拔高度均值，H缓和阈值为特定值。
规则1符合程度match1采用权重相加的方式，计算公式如下：
其中，a>0,b>0,c>0,a+b+c＝1。
规则2：高架段与平面段相比高度变化显著。高度均值差计算公式，
其中，H均值差阈值为特定值，
规则2符合程度match2计算公式，
上桥行驶可信度计算公式，
上桥可信度＝e*match1+f*match2，
其中，e+f＝1,e>0,f>0。，上桥可信度是数值介于0到1之间的小数，经过实验对比，当上桥可信度大于等于阈值0.8的时候可识别为上桥行驶。
参阅图3所示，为车辆上桥行驶校正示意图，步骤S4，以车辆上高架行驶为例，实际的行车轨迹ABCD，而采用步骤S2的道路匹配算法匹配结果为ABC’D’,通过计算发现上桥行驶可信度大于等于阈值0.8，那么就可以把道路匹配结果纠正回来，并通知导航软件调整车辆行驶线路。
参阅图4所示，为车辆下桥行驶示意图，高架段海拔高度数据：车辆上一时刻行驶在高架道路，当车辆行至E点，监测到F路口存在连接高架桥匝道,并且E距离F点50米远，开始缓存高架段数据，车辆行经F点结束缓存。
匝道段海拔高度数据：车辆行经F点，开始缓存匝道段数据，根据地图数据的道路属性获取FG匝道段道路长度，车辆行驶距离可通过对当前车辆速度实时积分得到，通过比较FG匝道段道路长度与车辆行驶距离判断当前车辆是否驶出匝道，到达匝道终点时结束缓存
地面段海拔高度数据：车辆开下高架，继续缓存5秒种的地面段数据。
规则3：3个路段的海拔高度数据符合“下桥模式”，EF高架段与GJ平面段海拔高度相对缓和，FG匝道段海拔高度呈下降趋势。海拔高度缓和程度采用平均差的方式计算，计算公式如下，
高架段EF海拔高度缓和程度
其中，hi代表i时刻记录的海拔高度，hEF代表EF段海拔高度均值，H缓和阈值为特定值，
下降趋势计算公式，
匝道段FG海拔高度缓和程度
其中，hi代表i时刻记录的海拔高度，H上升阈值为特定值，
地面段GJ海拔高度缓和程度
其中，hi代表i时刻记录的海拔高度，代表GJ段海拔高度均值，H缓和阈值为特定值。
规则3符合程度match3采用3个路段权重相加的方式，计算公式如下：
其中，a>0,b>0,c>0,a+b+c＝1。
规则4：高架段与平面段相比高度变化显著。高度均值差计算公式，
高度均值差
其中，H均值差阈值为特定值，
规则4符合程度match4计算公式，
规则4符合程度
下桥行驶可信度计算公式，
下桥可信度＝e*match3+f*match4，
其中，e>0,f>0，e+f＝1。下桥可信度是数值介于0到1之间的小数，经过实验对比，当下桥可信度大于等于阈值0.8的时候可识别为下桥行驶。
参阅图5所示，为车辆下桥行驶校正示意图，步骤S4，以车辆下高架行驶为例，实际的行车轨迹EFGJ，而采用步骤2的道路匹配算法匹配结果为EFG’J’,通过计算发现下桥行驶可信度大于等于阈值0.8，那么就可以把道路匹配结果校正回来，并通知导航软件调整车辆行驶线路。
直行行驶场景中，经过把连续海拔高度代入数学模型中计算分析，发现连续海拔高度变化趋势不符合上或下桥行驶模型规则，所以不必通知导航软件调整车辆行驶线路。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种判别车辆是否行驶在高架道路的方法，其特征在于：它包括以下步骤，
S1，判断前方道路是否存在高架桥匝道，如果存在，则缓存连续的海拔高度数据，否则不做处理；
S2，采用道路匹配算法，得到车辆行经高架区域的道路匹配结果；
S3，步骤S1缓存海拔高度数据直至车辆行驶了特定距离，对连续的缓存海拔高度数据进行处理分析，根据海拔高度缓和程度，得到上或下桥可信度；
S4，依据上或下桥可信度得到车辆的行驶状态，对步骤S2计算的道路匹配结果进行校正。
2.如权利要求1所述判别车辆是否行驶在高架道路的方法，其特征在于：所述步骤S2中道路匹配算法为基于欧式距离的点到曲线映射算法。
3.如权利要求1所述判别车辆是否行驶在高架道路的方法，其特征在于：所述步骤S3中海拔高度数据可分为地面段海拔高度数据、匝道段海拔高度数据和高架段海拔高度数据。
4.如权利要求3所述判别车辆是否行驶在高架道路的方法，其特征在于：所述步骤S3中上桥行驶的海拔高度数据分为地面段AB海拔高度数据、匝道段BC海拔高度数据和高架段CD海拔高度数据，上桥可信度计算：
地面段AB海拔高度缓和程度
其中，hi代表i时刻记录的海拔高度，代表AB段海拔高度均值，H缓和阈值为特定值，
匝道段BC海拔高度缓和程度
其中，hi代表i时刻记录的海拔高度，H上升阈值为特定值，
高架段CD海拔高度缓和程度
其中，hi代表i时刻记录的海拔高度，代表CD段海拔高度均值，H缓和阈值为特定值；
规则1符合程度
其中，a>0,b>0,c>0,a+b+c＝1，
高度均值差
其中，H均值差阈值为特定值，
规则2符合程度
上桥可信度＝e*match1+f*match2，
其中，e+f＝1,e>0,f>0。
5.如权利要求4所述判别车辆是否行驶在高架道路的方法，其特征在于：所述步骤S4获取车辆行驶状态，当上桥可信度大于等于0.8时，车辆上桥行驶。
6.如权利要求3所述判别车辆是否行驶在高架道路的方法，其特征在于：所述步骤S3中下桥行驶的海拔高度数据分为高架段EF海拔高度数据、匝道段FG海拔高度数据和地面段GJ海拔高度数据，下桥可信度计算：
高架段EF海拔高度缓和程度
其中，hi代表i时刻记录的海拔高度，代表EF段海拔高度均值，H缓和阈值为特定值，
匝道段FG海拔高度缓和程度
其中，hi代表i时刻记录的海拔高度，H上升阈值为特定值，
地面段GJ海拔高度缓和程度
其中，hi代表i时刻记录的海拔高度，代表GJ段海拔高度均值，H缓和阈值为特定值；
规则3符合程度
其中，a>0,b>0,c>0,a+b+c＝1。
高度均值差
其中，H均值差阈值为特定值，
规则4符合程度
下桥可信度＝e*match3+f*match4，
其中，e>0,f>0，e+f＝1。
7.如权利要求6所述判别车辆是否行驶在高架道路的方法，其特征在于：所述步骤S4获取车辆行驶状态，当下桥可信度大于等于0.8时，车辆下桥行驶。
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