CN109163732A - 一种基于交叉路口的高精度道路计算匹配方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种基于交叉路口的高精度道路计算匹配方法，其包括如下步骤：S1、根据车辆GPS点坐标，将GPS点投影到离GPS点最近的车道中心线上，作为初始匹配link；S2、通过寻找初始匹配link的路口进入link，将进入初始匹配link的尾点作为路径规划的起点；S3、从起始点开始沿着可能的路口方向进行道路级路径规划，得到一条link级规划的最优路径；S4、将GPS点重新投影到link级规划的最优路径的link上，得到最终的匹配信息，作为车道级路径规划的输入。本发明还提供一种基于交叉路口的高精度道路计算匹配系统。

Description

一种基于交叉路口的高精度道路计算匹配方法及系统

技术领域

本发明涉及导航系统、电子地图技术领域，尤其涉及一种基于交叉路口的高精度道路计算匹配方法及系统。

背景技术

匹配信息是路径探索的一个重要输入，车辆位置的匹配结果是否准确会影响到路径规划结果的合理性。正常的匹配逻辑是根据车辆GPS点，将其投影到最近的车道中心线上，但是车辆在交叉路口时，由于路口没有车道边线，只有虚拟的车道中心线，这些车道中心线在路口交叉，错综复杂，会导致匹配不准确，并且匹配后的路径规划结果可能不是最优路径。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种基于交叉路口的高精度道路计算匹配方法及系统。

一种基于交叉路口的高精度道路计算匹配方法，其包括如下步骤：

S1、根据车辆GPS点坐标，将GPS点投影到离GPS点最近的车道中心线上，作为初始匹配link；

S2、通过寻找初始匹配link的路口进入link，将进入初始匹配link的尾点作为路径规划的起点；

S3、从起始点开始沿着可能的路口方向进行道路级路径规划，得到一条link级规划的最优路径；

S4、将GPS点重新投影到link级规划的最优路径的link上，得到最终的匹配信息，作为车道级路径规划的输入。

在本发明所述的基于交叉路口的高精度道路计算匹配方法中，

所述步骤S1包括：

将GPS点依次投影到交叉路口所有的虚拟的车道中心线上，得到投影距离，投影点以及投影点所在两个形点间的segment；

计算segment与车辆的航向角的夹角；

在夹角小于预设角度阈值的范围下，选出投影距离最短的车道中心线作为初始匹配link。

在本发明所述的基于交叉路口的高精度道路计算匹配方法中，

所述步骤S2包括：

基于步骤S1中获取的初始匹配link，以及路口匹配的路口间link，寻找与初始匹配link相关联的路口进入link，将路口进入link的尾点Node作为link级路径规划的起点。

在本发明所述的基于交叉路口的高精度道路计算匹配方法中，

所述步骤S3包括：

基于步骤S2中获得的link级路径规划的起点，获取起点Node的脱出link；所述脱出link用于表示车辆下一时刻可能的运动轨迹；

基于起点，沿着起点Node脱出link的方向向终点进行link级的路径规划，得到所有可达到终点的路径集合中代价最小的一条路径作为link级规划的最优路径。

在本发明所述的基于交叉路口的高精度道路计算匹配方法中，

所述步骤S4包括：

S41、选取link级规划的最优路径的link集中的第一条link，如果第一条link是初始匹配link，则初始匹配link即为最终匹配的结果，并跳转到步骤S43，否则跳转到步骤S42；

S42、修正匹配结果，将路径结果集中的第一条link设为最终的匹配结果，并跳转到步骤S43；如果代价最优的路径是车辆沿着路口直行的轨迹，则将直行的路口link作为最终匹配的结果，并跳转到步骤S43；

S43、将最终匹配的结果作为高精地图车道级路径规划的输入。

本发明还提供一种基于交叉路口的高精度道路计算匹配系统，其包括如下单元：

初始匹配单元，用于根据车辆GPS点坐标，将GPS点投影到离GPS点最近的车道中心线上，作为初始匹配link；

起点获取单元，用于通过寻找初始匹配link的路口进入link，将进入初始匹配link的尾点作为路径规划的起点；

路径规划单元，从起始点开始沿着可能的路口方向进行道路级路径规划，得到一条link级规划的最优路径；

二次匹配单元，用于将GPS点重新投影到link级规划的最优路径的link上，得到最终的匹配信息，作为车道级路径规划的输入。

在本发明所述的基于交叉路口的高精度道路计算匹配系统中，

所述初始匹配单元包括：

将GPS点依次投影到交叉路口所有的虚拟的车道中心线上，得到投影距离，投影点以及投影点所在两个形点间的segment；

计算segment与车辆的航向角的夹角；

在夹角小于预设角度阈值的范围下，选出投影距离最短的车道中心线作为初始匹配link。

在本发明所述的基于交叉路口的高精度道路计算匹配系统中，

所述起点获取单元包括：

基于初始匹配单元中获取的初始匹配link，以及路口匹配的路口间link，寻找与初始匹配link相关联的路口进入link，将路口进入link的尾点Node作为link级路径规划的起点。

在本发明所述的基于交叉路口的高精度道路计算匹配系统中，

所述路径规划单元包括：

基于起点获取单元中获得的link级路径规划的起点，获取起点Node的脱出link；所述脱出link用于表示车辆下一时刻可能的运动轨迹；

基于起点，沿着起点Node脱出link的方向向终点进行link级的路径规划，得到所有可达到终点的路径集合中代价最小的一条路径作为link级规划的最优路径。

在本发明所述的基于交叉路口的高精度道路计算匹配系统中，

所述二次匹配单元包括：

匹配子单元，用于选取link级规划的最优路径的link集中的第一条link，如果第一条link是初始匹配link，则初始匹配link即为最终匹配的结果，并跳转到输入子单元，否则跳转到修正子单元；

修正子单元，用于修正匹配结果，将路径结果集中的第一条link设为最终的匹配结果，并跳转到输入子单元；如果代价最优的路径是车辆沿着路口直行的轨迹，则将直行的路口link作为最终匹配的结果，并跳转到输入子单元；

输入子单元，用于将最终匹配的结果作为高精地图车道级路径规划的输入。

实施本发明的基于交叉路口的高精度道路计算匹配方法及系统，能够在交叉路口时，通过预测车辆的运动轨迹并考虑终点的位置，得到一个最优的匹配结果，作为高精地图车道级路径规划的输入。

附图说明

图1是交叉路口示意图；

图2为车辆位于路口可能的脱出轨迹示意图；

图3为路口脱出示意图；

图4为基于交叉路口的高精度道路计算匹配方法流程图。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4所示，一种基于交叉路口的高精度道路计算匹配方法，其包括如下步骤：

S1、根据车辆GPS点坐标，将GPS点投影到离GPS点最近的车道中心线上，作为初始匹配link；

link为导航地图中用于表示道路连通网络而虚拟出来的结点Node和Node之间通路的曲线型对象，由起始点Node和终止点Node，和若干形状点组成。可以近似的理解为现实道路连接两个路口的一段道路。

高精度地图是一种表示基于Lane的拓扑网元素组成的地图，相较于传统地图地理信息更精确。图1中路口没有车道边线，无法准确定位车辆的位置。

S2、通过寻找初始匹配link的路口进入link，将进入初始匹配link的尾点作为路径规划的起点；

S3、从起始点开始沿着可能的路口方向进行道路级路径规划，得到一条link级规划的最优路径；

S4、将GPS点重新投影到link级规划的最优路径的link上，得到最终的匹配信息，作为车道级路径规划的输入。

在本发明所述的基于交叉路口的高精度道路计算匹配方法中，

所述步骤S1包括：

将GPS点(如图2中路口最上方虚线上方的点)依次投影到交叉路口所有的虚拟的车道中心线上，得到投影距离，投影点以及投影点所在两个形点间的segment；图2表示车辆位于路口可能的脱出轨迹示意图，虚线表示虚拟的车道中心线，路口中虚拟的车道中心线相互交叉，错综复杂。此处只表示路口一个方向的脱出轨迹，其他三个方向表述类似。

Segment为车道中心线中两个形点之间的一段道路。

计算segment与车辆的航向角的夹角；

在夹角小于预设角度阈值的范围下，选出投影距离最短的车道中心线作为初始匹配link。

可选地，所示预设角度阈值可以为120度。图2中linkA可能为初始匹配link。

在本发明所述的基于交叉路口的高精度道路计算匹配方法中，

所述步骤S2包括：

基于步骤S1中获取的初始匹配link，以及路口匹配的路口间link，寻找与初始匹配link相关联的路口进入link，将路口进入link的尾点Node作为link级路径规划的起点。

如图3所示，路口进入link为左侧实线箭头图，箭头方向从左向右；路口间link为虚线箭头图；路口脱出link为其他三个实线箭头图。进入、脱出是基于Node而言，Node关联的拓扑有进入link以及脱出link。

在本发明所述的基于交叉路口的高精度道路计算匹配方法中，

所述步骤S3包括：

基于步骤S2中获得的link级路径规划的起点，获取起点Node的脱出link(即图3中的路口间的直行、右转以及左转link，也即路口脱出link)；所述脱出link用于表示车辆下一时刻可能的运动轨迹；

基于起点，沿着起点Node脱出link的方向向终点进行link级的路径规划，得到所有可达到终点的路径集合中代价最小的一条路径作为link级规划的最优路径。

link代价：表示当前link的通行代价，由link的原始代价和预估代价组成，其中原始代价指link的长度，预估代价指link的尾结点Node到终点的球面坐标距离。

路径代价：是指到达终点的该条路径中所有link的通行代价之和。

代价最小是因为从起点到达目的地可能有多条路径，但是每一条路径的代价不同，选取代价最小的路径作为最优路径。

在本发明所述的基于交叉路口的高精度道路计算匹配方法中，

所述步骤S4包括：

S41、选取link级规划的最优路径的link集中的第一条link，如果第一条link是初始匹配link，则初始匹配link即为最终匹配的结果，并跳转到步骤S43，否则跳转到步骤S42；

link级规划的最优路径的link集是指最优路径中的link集合，由一连串的link有序排列。

第一条link是指link级路径结果集合中的第一条link，即为路口拓扑示意图中的路口间的某一条link，具体是哪一条link，依最优路径而定。例如：最优路径是起点沿着路口间直行的方向规划出的link级的最优路径，则第一条link是与起点Node关联的脱出link中路口间直行的link。

S42、修正匹配结果，将路径结果集中的第一条link设为最终的匹配结果，并跳转到步骤S43；如果代价最优的路径是车辆沿着路口直行的轨迹，则将直行的路口link作为最终匹配的结果，并跳转到步骤S43；

修正目的是判断是否需要修正匹配信息，判断标准即为路径结果集合中的第一条link是否为车辆的初始匹配link。

如果是初始匹配link，则不需要修正匹配结果。修正匹配结果是为车道级路径规划服务的，例如车辆初始匹配的是图2中路口间左转linkA，而规划出的最优路径是路径间直行，则说明初始匹配不合理，需要依据link级最优路径修正，得到最优的匹配结果。

S43、将最终匹配的结果作为高精地图车道级路径规划的输入。

车道级路径规划是基于link级的路径结果范围进行规划的，图3中的例子，link级的最优路径是沿着路口间的直行方向得到的规划，而路口间的左转以及右转link不在link级的最优路径集合中，则车道级的路径规划不考虑这两条link，即link级的规划会把非最优路径集合中的link过滤掉。

本发明还提供一种基于交叉路口的高精度道路计算匹配系统，其包括如下单元：

初始匹配单元，用于根据车辆GPS点坐标，将GPS点投影到离GPS点最近的车道中心线上，作为初始匹配link；

起点获取单元，用于通过寻找初始匹配link的路口进入link，将进入初始匹配link的尾点作为路径规划的起点；

路径规划单元，从起始点开始沿着可能的路口方向进行道路级路径规划，得到一条link级规划的最优路径；

二次匹配单元，用于将GPS点重新投影到link级规划的最优路径的link上，得到最终的匹配信息，作为车道级路径规划的输入。

在本发明所述的基于交叉路口的高精度道路计算匹配系统中，

所述初始匹配单元包括：

将GPS点依次投影到交叉路口所有的虚拟的车道中心线上，得到投影距离，投影点以及投影点所在两个形点间的segment；

计算segment与车辆的航向角的夹角；

在夹角小于预设角度阈值的范围下，选出投影距离最短的车道中心线作为初始匹配link。

在本发明所述的基于交叉路口的高精度道路计算匹配系统中，

所述起点获取单元包括：

基于初始匹配单元中获取的初始匹配link，以及路口匹配的路口间link，寻找与初始匹配link相关联的路口进入link，将路口进入link的尾点Node作为link级路径规划的起点。

在本发明所述的基于交叉路口的高精度道路计算匹配系统中，

所述路径规划单元包括：

基于起点获取单元中获得的link级路径规划的起点，获取起点Node的脱出link；所述脱出link用于表示车辆下一时刻可能的运动轨迹；

基于起点，沿着起点Node脱出link的方向向终点进行link级的路径规划，得到所有可达到终点的路径集合中代价最小的一条路径作为link级规划的最优路径。

在本发明所述的基于交叉路口的高精度道路计算匹配系统中，

所述二次匹配单元包括：

匹配子单元，用于选取link级规划的最优路径的link集中的第一条link，如果第一条link是初始匹配link，则初始匹配link即为最终匹配的结果，并跳转到输入子单元，否则跳转到修正子单元；

修正子单元，用于修正匹配结果，将路径结果集中的第一条link设为最终的匹配结果，并跳转到输入子单元；如果代价最优的路径是车辆沿着路口直行的轨迹，则将直行的路口link作为最终匹配的结果，并跳转到输入子单元；

输入子单元，用于将最终匹配的结果作为高精地图车道级路径规划的输入。

实施本发明的基于交叉路口的高精度道路计算匹配方法及系统，能够在交叉路口时，通过预测车辆的运动轨迹并考虑终点的位置，得到一个最优的匹配结果，作为高精地图车道级路径规划的输入。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于交叉路口的高精度道路计算匹配方法，其特征在于，其包括如下步骤：

S1、根据车辆GPS点坐标，将GPS点投影到离GPS点最近的车道中心线上，作为初始匹配link；

S2、通过寻找初始匹配link的路口进入link，将进入初始匹配link的尾点作为路径规划的起点；

S3、从起始点开始沿着可能的路口方向进行道路级路径规划，得到一条link级规划的最优路径；

S4、将GPS点重新投影到link级规划的最优路径的link上，得到最终的匹配信息，作为车道级路径规划的输入。

2.如权利要求1所述的基于交叉路口的高精度道路计算匹配方法，其特征在于，

所述步骤S1包括：

将GPS点依次投影到交叉路口所有的虚拟的车道中心线上，得到投影距离，投影点以及投影点所在两个形点间的segment；

计算segment与车辆的航向角的夹角；

在夹角小于预设角度阈值的范围下，选出投影距离最短的车道中心线作为初始匹配link。

3.如权利要求2所述的基于交叉路口的高精度道路计算匹配方法，其特征在于，

所述步骤S2包括：

基于步骤S1中获取的初始匹配link，以及路口匹配的路口间link，寻找与初始匹配link相关联的路口进入link，将路口进入link的尾点Node作为link级路径规划的起点。

4.如权利要求3所述的基于交叉路口的高精度道路计算匹配方法，其特征在于，

所述步骤S3包括：

基于步骤S2中获得的link级路径规划的起点，获取起点Node的脱出link；所述脱出link用于表示车辆下一时刻可能的运动轨迹；

基于起点，沿着起点Node脱出link的方向向终点进行link级的路径规划，得到所有可达到终点的路径集合中代价最小的一条路径作为link级规划的最优路径。

5.如权利要求4所述的基于交叉路口的高精度道路计算匹配方法，其特征在于，

所述步骤S4包括：

S41、选取link级规划的最优路径的link集中的第一条link，如果第一条link是初始匹配link，则初始匹配link即为最终匹配的结果，并跳转到步骤S43，否则跳转到步骤S42；

S42、修正匹配结果，将路径结果集中的第一条link设为最终的匹配结果，并跳转到步骤S43；如果代价最优的路径是车辆沿着路口直行的轨迹，则将直行的路口link作为最终匹配的结果，并跳转到步骤S43；

S43、将最终匹配的结果作为高精地图车道级路径规划的输入。

6.一种基于交叉路口的高精度道路计算匹配系统，其特征在于，其包括如下单元：

初始匹配单元，用于根据车辆GPS点坐标，将GPS点投影到离GPS点最近的车道中心线上，作为初始匹配link；

起点获取单元，用于通过寻找初始匹配link的路口进入link，将进入初始匹配link的尾点作为路径规划的起点；

路径规划单元，从起始点开始沿着可能的路口方向进行道路级路径规划，得到一条link级规划的最优路径；

二次匹配单元，用于将GPS点重新投影到link级规划的最优路径的link上，得到最终的匹配信息，作为车道级路径规划的输入。

7.如权利要求6所述的基于交叉路口的高精度道路计算匹配系统，其特征在于，

所述初始匹配单元包括：

将GPS点依次投影到交叉路口所有的虚拟的车道中心线上，得到投影距离，投影点以及投影点所在两个形点间的segment；

计算segment与车辆的航向角的夹角；

在夹角小于预设角度阈值的范围下，选出投影距离最短的车道中心线作为初始匹配link。

8.如权利要求7所述的基于交叉路口的高精度道路计算匹配系统，其特征在于，

所述起点获取单元包括：

基于初始匹配单元中获取的初始匹配link，以及路口匹配的路口间link，寻找与初始匹配link相关联的路口进入link，将路口进入link的尾点Node作为link级路径规划的起点。

9.如权利要求8所述的基于交叉路口的高精度道路计算匹配系统，其特征在于，

所述路径规划单元包括：

基于起点获取单元中获得的link级路径规划的起点，获取起点Node的脱出link；所述脱出link用于表示车辆下一时刻可能的运动轨迹；

基于起点，沿着起点Node脱出link的方向向终点进行link级的路径规划，得到所有可达到终点的路径集合中代价最小的一条路径作为link级规划的最优路径。

10.如权利要求9所述的基于交叉路口的高精度道路计算匹配系统，其特征在于，

所述二次匹配单元包括：

匹配子单元，用于选取link级规划的最优路径的link集中的第一条link，如果第一条link是初始匹配link，则初始匹配link即为最终匹配的结果，并跳转到输入子单元，否则跳转到修正子单元；

修正子单元，用于修正匹配结果，将路径结果集中的第一条link设为最终的匹配结果，并跳转到输入子单元；如果代价最优的路径是车辆沿着路口直行的轨迹，则将直行的路口link作为最终匹配的结果，并跳转到输入子单元；

输入子单元，用于将最终匹配的结果作为高精地图车道级路径规划的输入。