CN110440819B - 导航方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种导航方法、装置和系统，其中的方法包括：根据车道矩阵模型中的车道矩阵生成从当前车道到达目标车道的引导路线；所述车道矩阵包括：车道矩阵元素，与地图数据中的若干车道组单元中的车道相对应；以及填充矩阵元素，在所述车道矩阵元素所在的行和列上与所述车道矩阵元素相衔接，从而构成矩阵结构。本发明实现了车道级的导航引导，有利于提高路口的通过速度，降低交通事故的可能性。

Description

导航方法、装置和系统

技术领域

本发明涉及一种导航方法、装置和系统，属于导航技术领域。

背景技术

在现有的导航技术中，只能针对道路进行路线引导，而针对于路网的车道，只会显示路口的车道情况，并不会针对道路前方车道的连续变化做出判断，也不会精确推导出车辆为了顺利通过路口所经过的车道级路线。

例如，当被导航车辆要在接近路口并打算左转时，现有技术只能提示驾驶员路口前方的左侧两车道为左转车道，但无法引导该车辆如何从当前所在的车道到达上述左转车道。而对于驾驶员而言，虽然知道了路口前方的左侧两车道为左转车道，也知道自己要往左转，但并不知道当前所在的车道是位于上述左转车道的左侧还是右侧，也不知道为了到达上述左转车道，是应当往左并线还往右并线。

因此，在现有技术中，如果车辆驾驶员对路况不熟悉，当看到导航提示路口末端的车道提醒时，往往可能已经来不及变更车道，或者变更路线不是最优的，从而导致违章或者发生碰撞的可能性大大增加。

发明内容

本发明提供一种导航方法、装置和系统，用以实现车道级的导航引导。

本发明一实施例提供一种车道矩阵模型，其中包括：车道矩阵；所述车道矩阵包括：

车道矩阵元素，与地图数据中的若干车道组单元中的车道相对应；以及

填充矩阵元素，在所述车道矩阵元素所在的行和列上与所述车道矩阵元素相衔接，从而构成矩阵结构。

可选地，在上述车道矩阵模型中，所述若干车道组单元为所述地图数据中的预定距离内的依次相接的车道组单元。

可选地，在上述车道矩阵模型中，所述预定距离为所述地图数据中的路口前方的预定距离。

本发明另一实施例提供一种所述车道矩阵模型的构建方法，其中包括：根据所述车道组单元中的车道信息构建所述车道矩阵。

可选地，在上述构建方法中，构建所述车道矩阵包括：

根据所述车道信息确定相邻两个车道组单元中的车道在行方向上的相对位置关系；

根据全部所述车道组单元的所述相对位置关系识别全部所述车道的最宽边界从而确定所述车道矩阵的列数；以及

根据所述相对位置关系及所述列数确定所述车道所对应的车道矩阵元素。

可选地，在上述构建方法中，所述车道信息为车道地理位置信息，确定所述相对位置关系包括：根据所述地理位置信息确定所述相对位置关系。

可选地，在上述构建方法中，所述车道信息为车道连接信息及车道增减信息，确定所述相对位置关系包括：根据所述车道连接信息及车道增减信息确定所述相对位置关系。

本发明又一实施例提供一种所述车道矩阵模型的读取方法，其中包括：

根据各个所述车道矩阵元素在所述车道矩阵中的位置，为所述矩阵元素标识矩阵元素标识；以及

读取具有所述矩阵元素标识的车道矩阵元素。

本发明再一实施例提供一种基于所述车道矩阵模型的导航方法，其中包括：根据所述车道矩阵生成从当前车道到达目标车道的引导路线。

可选地，在上述导航方法中，生成所述引导路线包括：

根据符合规划路线的车道读取所述车道矩阵中相应的车道矩阵元素；

将读取的所述车道矩阵元素连接成能够从所述当前车道所对应的当前车道矩阵元素到达所述目标车道所对应的目标车道矩阵元素且变道次数最少的虚拟路线；

根据所述虚拟路线中的车道矩阵元素从所述地图数据中读取相应的车道形成所述引导路线。

可选地，在上述导航方法中，读取所述车道矩阵元素包括：根据上述车道矩阵模型的读取方法读取所述车道矩阵元素；连接成所述虚拟路线包括：

将读取的所述车道矩阵元素连接成能够从所述当前车道矩阵元素到达所述目标车道矩阵元素的多条备选虚拟路线；

计算每条所述备选虚拟路线中的相邻两个车道矩阵元素的所述矩阵元素标识的差值的绝对值之和；以及

将所述差值的绝对值之和最小的备选虚拟路线作为所述虚拟路线。

本发明再一实施例提供一种所述车道矩阵模型的构建装置，其中包括：

信息获取模块，用于从所述地图数据中获取车道组单元中的车道信息；以及

矩阵构建模块，用于根据由所述信息获取模块获取的所述车道信息构建所述车道矩阵。

可选地，在上述构建装置中，所述矩阵构建模块包括：

位置确定单元，用于根据由信息获取模块获取的所述车道信息确定相邻两个车道组单元中的车道在行方向上的相对位置关系；

列数确定单元，用于根据由所述位置确定单元确定的全部所述车道组单元的所述相对位置关系识别全部所述车道的最宽边界从而确定所述车道矩阵的列数；以及

元素确定单元，用于根据由所述位置确定单元确定的所述相对位置关系及由所述列数确定单元确定的所述列数确定所述车道所对应的车道矩阵元素。

可选地，在上述构建装置中，所述车道信息为车道地理位置信息，或者为车道连接信息及车道增减信息。

本发明再一实施例提供一种所述车道矩阵模型的读取装置，其中包括：

标注模块，用于根据各个所述车道矩阵元素在所述车道矩阵中的位置，为所述矩阵元素标识矩阵元素标识；以及

读取模块，用于读取具有所述矩阵元素标识的车道矩阵元素。

本发明再一实施例提供一种所述车道矩阵模型的导航装置，其中包括：

模型读取模块，用于根据符合规划路线的车道读取所述车道矩阵模型；以及

路线生成模块，用于根据由所述读取的所述车道矩阵模型中的所述车道矩阵生成从当前车道到达目标车道的引导路线。

可选地，在上述导航装置中，所述模型读取模块用于根据符合规划路线的车道读取所述车道矩阵中相应的车道矩阵元素；所述路线生成模块包括：

虚拟路线生成单元，用于将由所述模型读取模块读取的所述车道矩阵中的车道矩阵元素连接成能够从所述当前车道所对应的当前车道矩阵元素到达所述目标车道所对应的目标车道矩阵元素且变道次数最少的虚拟路线；以及

引导路线生成单元，用于根据由所述虚拟路线生成单元生成的所述虚拟路线中的车道矩阵元素从所述地图数据中读取相应的车道形成所述引导路线。

可选地，在上述导航装置中，所述模型读取模块包括上述读取装置；

所述虚拟路线生成单元包括：

备选路线生成子单元，用于将由所述模型读取模块读取的所述车道矩阵元素连接成能够从所述当前车道矩阵元素到达所述目标车道矩阵元素的多条备选虚拟路线；

计算子单元，用于计算每条所述备选虚拟路线中的相邻两个车道矩阵元素的所述矩阵元素标识的差值的绝对值之和；以及

虚拟路线生成子单元，用于根据所述计算子单元的计算结果，从由所述备选路线生成子单元生成的所述多条备选虚拟路线中选出所述差值的绝对值之和最小的备选虚拟路线作为所述虚拟路线。

本发明再一实施例提供一种导航系统，其中包括导航服务器和导航终端，所述导航服务器包括上述的导航装置，所述导航终端根据由所述导航装置生成的所述引导路线进行导航。

可选地，在上述导航系统中，所述导航服务器还包括上述构建装置和/或上述读取装置。

可选地，在上述导航系统中，所述导航终端还包括上述构建装置和/或上述读取装置。

本发明再一实施例提供另一种导航系统，其中包括：导航服务器和导航终端，其中，所述导航服务器包括上述构建装置；所述导航终端包括上述导航装置，根据所述构建装置构建的所述车道矩阵模型生成的所述引导路线，对所述导航终端进行导航。

可选地，在上述导航系统中，所述导航服务器或所述导航终端还包括上述读取装置。

本发明再一实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中该程序被处理器执行上述构建方法、上述读取方法和/或上述导航方法。

本发明再一实施例提供一种计算机设备，包括存储器，处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中所述处理器执行所述程序时实现上述构建方法、上述读取方法和/或导航方法。

本发明实现了车道级的导航引导，有利于提高路口的通过速度，降低交通事故的可能性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述车道组单元与道路线段的对应关系的举例示意图；

图2为本发明所述车道矩阵模型中的车道矩阵的举例示意图；

图3为本发明所述车道矩阵模型的构建方法实施例的流程图；

图4为表示车道组单元之间位置关系的举例示意图；

图5为本发明所述车道矩阵模型的导航方法实施例的流程图；

图6为本发明所述车道矩阵模型的构建装置实施例的结构示意图；

图7为本发明所述车道矩阵模型的读取装置实施例的结构示意图；

图8为本发明所述导航装置实施例的结构示意图；

图9为图8所示导航装置中的虚拟路线生成单元的具体结构示意图；

图10为本发明所述导航系统实施例一的结构示意图；

图11为本发明所述导航系统实施例二的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

<车道矩阵模型的实施例>

本发明实施例提供一种车道矩阵模型，该车道矩阵模型中至少包括车道矩阵，该车道矩阵至少包括：车道矩阵元素，与地图数据中的若干车道组单元中的车道相对应；以及填充矩阵元素，在所述车道矩阵元素所在的行和列上与所述车道矩阵元素相衔接，从而构成矩阵结构。

具体地，车道矩阵模型中可以包括一个车道矩阵或者多个车道矩阵。另外，除了车道矩阵以外，该车道矩阵模型中还可以包括地图数据中除车道以外的其他内容，如路沿、人行边道、公交道、自行车道等。

其中，填充矩阵元素是指车道矩阵中不与实际存在的车道相对应的矩阵元素，但为了形成矩阵结构，将车道矩阵中除车道矩阵元素以外的空白处填充成矩阵元素，因此称为填充矩阵元素。

所述地图数据中的道路以道路线段(LINK)的形式进行存储，每根道路线段对应一条道路，一条道路可以包括一根道路线段，也可以包括很多条道路线段。地图数据可以保存在导航终端中，也可以保存在导航服务器中。此处需要说明的是，本发明中这里以及此后提到的“导航服务器”并不限于一个服务器也不限于计算规划路线的服务器，只要参与到本发明中的服务器均被称为导航服务器。导航终端例如为车载导航终端或者手机等智能终端。

所述车道组单元(Lane_group)是指地图数据中车道数量不发生改变的车道组的基本单元；车道组是由一条实际道路宽度内的多条车道构成的组；车道是指由两条车线形成的可供被导航车辆通过的道路；车线根据实际的交通需要可以为白实线，白虚线，双黄线等。所述车道组单元可以从地图数据中的道路线段中获得。

例如，如图1所示，在所述预定距离内有三个车道组单元1～3，这些车道组单元可以从一个道路线段中获得，例如图中所示的道路线段LINK1；也可以分别从多个道路线段获得，例如图中所示的道路线段LINK2和LINK3。在所述预定距离外还可以有其他的车道组单元4和5等。

图2为本发明所述车道矩阵模型中的车道矩阵的举例示意图。如图所示，该车道矩阵为三行五列的矩阵，其中的编号表示车道矩阵元素的矩阵元素标识，有关矩阵元素标识将在后续内容进行介绍。车道矩阵中的一行对应于一个所述车道组单元，如图中所示，车道矩阵中从上开始的第一行对应车道组单元1、第二行对应车道组单元2、第三行对应车道组单元3。

具体地，该车道矩阵包括：与地图数据中的若干个车道组单元中的车道对应的车道矩阵元素，如图所示，车道矩阵中从上开始的第一行第1～4号车道矩阵元素、第二行第2～3号车道矩阵元素和第三行第0～2号车道矩阵元素，这些车道矩阵元素所对应的车道均为实际存在的车道；以及不与所述车道对应的填充矩阵元素，如图所示，车道矩阵中从上开始的第一行第0号填充矩阵元素、第二行第0、1和4号填充矩阵元素和第三行第3～4号填充矩阵元素，这些填充矩阵元素不与实际存在的车道相对应，或者也可以认为这些填充矩阵元素与实际并不存在的虚拟车道相对应。

可选地，所述若干车道组单元为所述地图数据中的预定距离内的依次相接的车道组单元。其中，所述预定距离是指在道路中指定的一段距离，例如可以为所述地图数据中的路口前方的预定距离，如一公里，从而使路口对应一个车道矩阵模型。该预定距离可以根据实际需要进行调整。

所述“依次”是指依照这些车道组单元位于地图数据中的道路线段中的原始位置顺序。所述“相接”是指这些车道组单元在车道矩阵中的对应行是相接的，而这些车道组单元在道路线段中可以是相接的也可以是不相接的。例如，在图2中，可以选择相接的车道组单元1～3来构建车道矩阵或者也可以只选择不相接的车道组单元1和3来构建车道矩阵，此种方式可适用于车道组单元2中的车道与车道组单元3相比没有太大变化的情形，因此不将车道组单元2表示在车道矩阵中也不会影响导航的结果，有利于使车道矩阵更加简洁，也有利于减少运算量。

此处需要说明的是，图2所示车道矩阵仅为举例说明，只要能实现本发明的目的，车道矩阵中的行与车道组单元并不限于一一对应关系。例如，车道矩阵中的一行可以对应于分属于不同道路的多个车道组单元；再例如，车道矩阵中的多个行可以合并在一起后对应于一个车道组单元，这些均是可能的，此处不作限定。

本实施例所述车道矩阵模型中包含了基于实际存在的车道而形成的车道矩阵，因此能够获知前方道路的车道变化趋势，从而有利于实现车道级的导航引导。

<车道矩阵模型的构建方法的实施例>

本发明实施例还提供一种针对上述车道矩阵模型的构建方法，其中至少包括：根据所述车道组单元中的车道信息构建所述车道矩阵。其中，车道信息是从地图数据中取得的车道组单元自带的信息，例如可以为车道地理位置信息，如车道线的经纬度信息等；或者，该车道信息也可以为车道连接信息及车道增减信息。

其中，车道连接信息是表示相邻两个车道组单元中的车道之间的连接关系的信息，例如前一个车道组单元中的1号车道连接相邻的后一个车道组单元中的2号车车道和3号车道等，“连接”是指从一个车道能够行驶到另一车道。

车道增减信息表示前一个车道组单元中的车道在相邻的后一个车道组单元中增加或减少的信息。例如，如果前一个车道组单元中的某个车道在相邻的后一个车道组单元中的直行方向上也存在相应的车道与其连接，则表明前一个车道组单元中的该车道在后一个车道组单元中既未增加也未减少；如果前一个车道组单元中的某个车道在相邻的后一个车道组单元中的直行方向上不存在相应的车道与其连接，则表明前一个车道组单元中的该车道在后一个车道组单元中减少了；如果后一个车道组单元中的某个车道在相邻的前一个车道组单元中的直行方向上不存在相应的车道与其连接，则表明后一个车道组单元中的该车道是相对于前一个车道组单元增加的车道；其中，“前”和“后”是相对于被导航车辆而言的，在两个相邻车道组单元中，距离被导航车辆较近的车道组单元在本专利中被称为前一个车道组单元，距离被导航车辆较远的车道组单元在本专利中被称为后一个车道组单元。

具体地，该车道增减信息可以以车道属性的形式表示为：分裂、合并和正常。其中，分裂表示该车道是从其他车道分裂出来的车道，合并表示该车道将会被合并到其他车道中，正常表示该车道既未发生分裂也未发生合并。此处需要说明的是，上述“分裂”、“合并”和“正常”仅指表示上述属性内容的标记并不限于这几个汉字，只要能表示上述属性内容，也可以为“突出”、“陷入”和“直通”等其他有类似意义的标记。

如图3所示，该构建方法实施例可以至少包括如下步骤：

步骤110，根据车道组单元的车道信息确定相邻两个车道组单元中的车道在行方向上的相对位置关系。

其中，“行方向”是指车道矩阵的行的方向。在车道矩阵构建之前，可以将地图数据中的道路线段的方向作为列方向，将与道路线段垂直的方向作为行方向。如前所述，位于同一个道路线段上的若干个车道组单元本身具有原始位置顺序，因此车道组单元在列方向上的相对位置关系在从地图数据中取得车道组单元时就已经确定了，无需再采取其他方法进行确定。

其中，“相邻”是指两个车道组单元在车道矩阵中对应的行是相邻的，而在地图数据的道路线段中可以是相邻的也可以是不相邻的，例如两个车道组单元在道路线段中是不相邻的，但这两个车道组单元之间的车道组单元由于车道变化较小等原因可以不体现在车道矩阵中，此时，这两个车道组单元车道矩阵中可以被认为是相邻的。

如上所述，所述车道信息可以为车道地理位置信息，例如车道线的经纬度信息等，通过该经纬度信息便可以确定相邻两个车道组单元中的车道在行方向上的相对位置关系。具体地，采用车道地理位置信息确定相邻两个车道组单元中的车道在行方向上的相对位置关系的过程既可以在导航终端上进行，也可以在导航服务器上进行。通常采用这种方式的计算量较大，更适宜在导航服务器上进行。

另外，如上所述，所述车道信息也可以为车道连接信息及所述车道增减信息。根据该车道连接信息及所述车道增减信息也可以确定相邻两个车道组单元中的车道在行方向上的相对位置关系。具体地，车道连接信息及所述车道增减信息来确定相邻两个车道组单元中的车道在行方向上的相对位置关系的过程既可以在导航终端上进行，也可以在导航服务器上进行。通常采用这种方式的计算量较小，无论在导航终端上进行还在是导航服务器上进行都能达到较高的运算效率。

例如，如图4所示，三个车道单元1～3分别对应车道矩阵中的第1～3行，方框中的数字表示车道索引标识，是从地图数据中获得的，用于标识实际的车道，方框中的文字表示车道增减信息，本例中为车道属性。具体地，车道组单元3中包括三条车道，车道索引标识分别为0、1、2，属性分别为合并、合并和正常；车道组单元2包括两条车道，车道索引标识分别为0、1，属性分别为正常和分裂；车道组单元1包括四条车道，车道索引标识分别为0、1、2、3，属性分别为分裂、正常、正常和分裂。

关于车道连接信息，车道组单元3中的0号车道与车道组单元2中的0号车道连接；车道组单元3中的1号车道与车道组单元2中的0号车道连接；车道组单元3中的2号车道与车道组单元2中的1号车道连接；车道组单元2中的0号车道与车道组单元1中的0号车道和1号车道连接；车道组单元2中的1号车道与车道组单元1中的2号车道和3号车道连接。

步骤120，根据全部车道组单元的所述相对位置关系识别全部所述车道的最宽边界从而确定所述车道矩阵的列数。

其中，“全部车道组单元”是指用于构建车道矩阵模型的全部车道组单元。例如可以为一条道路中的某个路口前的预定距离内的全部车道组单元，或者是从该预定距离内的全部车道组单元中挑选出来的用于构建车道矩阵模型的若干个车道组单元。“最宽边界”是指在所有行中位于最左侧的车道的左侧车线与在所有行中位于最右侧的车道的右侧车线所构成的边界，使得全部车道组单元均位于该边界内。

例如，如图2所示，在所有行中位于最左侧的车道是车道组单元3所在行的第0号车道，在所有行中位于最右侧的车道是车道组单元1所在行的第4号车道，该第0号车道的左侧车线与该第4号车道的右侧车线之间构成最宽边界，据此可知三个车道组单元中的全部车道共占用了五列，因此确定车道矩阵模型的列数为五。

步骤130，根据所述相对位置关系及所述列数确定所述车道所对应的车道矩阵元素。

例如，将图4所示车道组单元1的所在行作为车道矩阵的第一行，车道组单元2的所在行作为车道矩阵的第二行，车道组单元3的所在行作为车道矩阵的第三行，这些车道组单元中的车道均为实际存在的车道，每个车道对应一个车道矩阵元素，除此之外的空白区域填充成不与实际存在的车道相对应的填充矩阵元素，从而形成图2所示的三行五列的车道矩阵。在图2中，车道组单元1中的各个车道分别对应第一行中的第1～4号车道矩阵元素，车道组单元2中的各个车道分别对应第二行中的第2～3号车道矩阵元素，车道组单元3中的各个车道分别对应第三行中的第0～2号车道矩阵元素。

当车道矩阵中的车道矩阵元素确定后，其余部分均可以被填充成填充矩阵元素，这些填充矩阵元素在车道矩阵元素所在的行和列上与车道矩阵元素相衔接，从而形成矩阵结构。

本实施例所述构建方法通过车道组单元中的车道信息构建了上述实施例中的车道矩阵进而构建了车道矩阵模型，因此能够获知前方道路的车道变化趋势，有利于实现车道级的导航引导。

在一种应用场景中，本实施例所述构建方法可以针对地图数据中任意两个地点之间的全部车道组单元或者部分车道组单元构建车道矩阵模型，以实现任意两个地点之间的车道级引导。

在另一种应用场景中，也可以针对地图数据中的全部路口或部分路口的前方预定距离内的全部车道组单元或者部分车道组单元构建车道矩阵模型，使得每个路口的每个方向对应一个车道矩阵模型，以实现为使被导航车辆脱出该路口而进行的车道级引导。其中，“前方预定距离”是指从站在路口的立场上来看，被导航车辆在到达该路口之前的预定距离，具体地，该预定距离可以是从该路口开始起算的预定距离，或者也可以是从该路口前方隔开一段距离后开始起算的预定距离。

<车道矩阵模型的读取方法的实施例>

本发明实施例还提供一种上述车道矩阵模型的读取方法，至少包括：根据各个所述车道矩阵元素在所述车道矩阵中的位置，为所述矩阵元素标识矩阵元素标识；以及读取具有所述矩阵元素标识的车道矩阵元素。

其中，本实施例中的所述车道是指用于构建矩阵模型的车道；矩阵元素标识是为了实现后述的导航方法而为本发明上述实施例所述车道矩阵中的各个矩阵元素标注的标识，矩阵元素标识要与车道矩阵元素在车道矩阵中的位置相适应，能够体现出同一行中的车道矩阵元素之间的相对位置关系。例如图2所示圆圈中的数字可以表示矩阵元素标识，在同一行中，越靠左的矩阵元素标识越小，越靠右的矩阵元素标识越大。类似地，在同一行中，也可以使越靠右的矩阵元素标识越小，越靠左的矩阵元素标识越大，只要整个车道矩阵采用统一的标准来标注矩阵元素标识即可。但需要注意的是，矩阵元素标识要与车道矩阵元素在车道矩阵中的位置相适应，假如，车道组单元1所在行的车道矩阵元素1～4被标注成了1、3、4、2，这就不与位置相适应，这种标注方式并不符合本发明的构思。

可选地，在为车道矩阵元素标识矩阵元素标识之后还可以记录所述车道矩阵元素的矩阵元素标识与所述车道的车道索引标识的对应关系，以表示车道矩阵元素与车道的对应关系。其中，车道索引标识是在地图数据中用于标注车道组矩阵中各个车道的标识，车道索引标识可以从地图数据中获取，例如图4所示方框中的数字可以表示车道索引标识。具体地，该对应关系可以记录在车道矩阵模型中，或者记录在其他信息中。但如果可以采用其他方式来表示车道矩阵元素与车道的对应关系，则不对上述对应关系进行记录也是可以的。

此处需要说明的是，上述车道索引标识和矩阵元素标识的具体形式不作限定，可以是数字，可以是字母或符号，也可以数字、字母和/或符号的组合。另外，虽然图2中的全部矩阵元素均标注有标识，但只要满足后述的导航方法的需要，仅对与实际存在的车道对应的矩阵元素标识矩阵元素标识也是可以的。例如，在图2中，仅对车道组单元1所在行的第1～4号车道矩阵元素、车道组单元2所在行的第2～3号车道矩阵元素和车道组单元3所在行的第0～2号矩阵元素标识矩阵元素标识即可，而除此之外的填充车道矩阵元素不进行标注也是可以的。

本实施例所述的车道矩阵模型的读取方法通过对矩阵元素标识并读取矩阵元素标识，有利于实现车道矩阵模型的导航方法，从而实现车道级的导航引导。

<车道矩阵模型的导航方法的实施例>

本发明实施例还提供一种基于上述车道矩阵模型的导航方法，至少包括：根据上述车道矩阵生成从当前车道到达目标车道的引导路线。

其中，所述当前车道是指被导航车辆当前所在的车道，可以通过现有的定位技术进行确定。现有的定位技术例如可以包括：GPS卫星定位、蓝牙定位、WIFI网络定位、北斗定位、GPRS/CDMA移动通讯技术定位等。

所述目标车道是指被导航车辆要前往的车道。具体地，在针对地图数据中任意两个地点之间进行车道级导航的应用场景中，该目标车道可以是指在目标地点处适合该被导航车辆的车道；在针对地图数据中的路口脱出而进行车道级导航的应用场景中，该目标车道可以是指在要脱出的路口前方符合规划路线的车道。例如，根据规划路线得知被导航车辆要在一路口左转时，该路口前的左转车道即为目标车道。

如图5所示，该导航方法可以包括如下步骤：

步骤210，根据符合规划路线的车道读取所述车道矩阵中相应的车道矩阵元素。

其中，所述规划路线是指从被导航车辆所在的当前地点到达目标地点的路线，可以根据现有的导航路线规划算法进行计算，具体的计算过程可以在导航终端上进行，也可以在导航服务上算好后发送给导航终端。所述符合规划路线的车道是指被导航车辆沿着该规划路线行驶时所能够途经的车道，例如，根据该规划路线上可知，被导航车辆在某个路口处的通过方式为左转，则在紧邻路口的那个车道组单元中，只有具有左拐指示标记的车道才符合该规划路线，而其他具有直行指示标记或者右转指示标记的车道则不符合该规划路线。

具体地，可以采用上述车道矩阵模型的读取方法来读取具有对应的矩阵元素标识的车道矩阵元素。

步骤220，将读取的所述车道矩阵元素连接成能够从所述当前车道所对应的当前车道矩阵元素到达所述目标车道所对应的目标车道矩阵元素且变道次数最少的虚拟路线。

其中，虚拟路线是指车道矩阵中形成的路线，由于车道矩阵只是辅助实现导航引导的工具，其本身并不是实际存在的道路，因此，将其称为虚拟路线。但此处需要说明的是，虚拟路线上的车道矩阵元素均是与实际存在的车道对应的车道矩阵元素，而不包括不与实际存在的车道对应的填充矩阵元素，这是因为虚拟路线目的是为了引导被导航车辆走哪条车道，而不与实际存在的车道对应的填充矩阵元素所对应的位置是被导航车辆无法通过的，因此不必包含这种填充矩阵元素。

具体地，可以先将读取的所述车道矩阵元素连接成能够从所述当前车道矩阵元素到达所述目标车道矩阵元素的多条备选虚拟路线；然后计算每条所述备选虚拟路线中的相邻两个车道矩阵元素的矩阵元素标识的差值的绝对值之和；最后将所述差值的绝对值之和最小的备选虚拟路线作为所述虚拟路线。

例如，在图2所示例子中，假设车道单元1与路口相接，根据规划路线，被导航车辆将要在该路口左转，被导航车辆所在的当前车道对应的当前车道矩阵元素为车道组单元3所在行的第1号车道矩阵元素，符合左转要求的目标车道矩阵元素为车道组单元1所在行的第1号车道矩阵元素和第2号车道矩阵元素，据此可知，从该当前车道矩阵元素到达上述两个目标车道矩阵元素会有如下可能的备选虚拟路线：

备选虚拟路线1：从车道组单元3所在行的第1号车道矩阵元素经由车道组单元2所在行的第2号车道矩阵元素到达车道组单元1所在行的第1号车道矩阵元素；

备选虚拟路线2：从车道组单元3所在行的第1号车道矩阵元素经由车道组单元2所在行的第2号车道矩阵元素到达车道组单元1所在行的第2号车道矩阵元素；

备选虚拟路线3：从车道组单元3所在行的第1号车道矩阵元素经由车道组单元2所在行的第3号车道矩阵元素到达车道组单元1所在行的第1号车道矩阵元素；

备选虚拟路线4：从车道组单元3所在行的第1号车道矩阵元素经由车道组单元2所在行的第3号车道矩阵元素到达车道组单元1所在行的第2号车道矩阵元素。

根据上述位置关系可以推算出，上述各备选虚拟路线的变道次数分别为：

备选虚拟路线1的变道次数：|1-2|+|2-1|＝2

备选虚拟路线2的变道次数：|1-2|+|2-2|＝1

备选虚拟路线3的变道次数：|1-3|+|3-1|＝4

备选虚拟路线4的变道次数：|1-3|+|3-2|＝3

上式中，符号“|·|”表示绝对值运算。从上述计算结果可以看出，备选虚拟路线2的变道次数最少，因此选择备选虚拟路线2作为左转时的推荐脱出路线。

类似地，如果被导航车辆根据规划路线要在该路口右转，而目标车道矩阵元素为图2中车道组单元1所在行的第3号和第4号车道矩阵元素，则通过上述类似的方法可以算出右转时的推荐脱出路线。

步骤230，根据所述虚拟路线中的车道矩阵元素从所述地图数据中读取相应的车道形成所述引导路线。

其中，上述引导路线用于引导被导航车辆从当前车道到达目标车道。在有人驾驶的应用场景中，可以通过图像显示或者语音播报等方式提示被导航车辆的驾驶员按照该引导路线进行车道变换；在无人驾驶的应用场景中，可以直接向被导航车辆的转向系统发出指令，控制其按照该引导路线进行车道变换。具体地，本步骤中的读取方式例如可以根据矩阵元素标识与车道索引标识的对应关系来找到相应的车道以进行读取。

本实施例所述导航方法基于车道矩阵模型进行导航，能够根据前方道路的车道变化趋势引导车辆以最高效的方式进行合理变道，实现了车道级的导航引导，因此有利于提高道路通行的速度，有利于提高路口的通过速度，降低交通事故的可能性。

<车道矩阵模型的构建装置的实施例>

本发明实施例还提供一种车道矩阵模型的构建装置，用以构建上述车道矩阵模型，该构建装置可以设置于导航终端中，也可以设置在导航服务器中。

如图6所示，该车道矩阵模型的构建装置10至少包括信息获取模块11和矩阵构建模块12。其工作原理如下：

信息获取模块11从地图数据中获取车道组单元中的车道信息。其中，所述地图数据的存储位置不作限定，可以通过从导航服务下载或者通过光盘安装等方式预先存储到导航终端中，或者也可以仅存储在导航服务器中而不存储到导航终端中，从导航服务器获取所需信息。其中，车道信息是从地图数据中取得的车道组单元自带的信息，例如可以为车道地理位置信息，如车道线的经纬度信息等；或者，该车道信息也可以为车道连接信息及车道增减信息。关于车道信息的具体介绍可参见上述构建方法实施例的相关说明，此处不再赘述。

此后，矩阵构建模块12根据由所述信息获取模块11获取的所述车道信息构建所述车道矩阵。具体地，如图6所示，该矩阵构建模块12中可以包括位置确定单元1201、列数确定单元1202和元素确定单元1203，其工作原理如下：

首先，由位置确定单元1201根据由信息获取模块11获取的车道信息确定相邻两个车道组单元中的车道在行方向上的相对位置关系。其中，“行方向”是指车道矩阵的行的方向；“相邻”是指两个车道组单元在车道矩阵中对应的行是相邻的，而在地图数据的道路线段中可以是相邻的也可以是不相邻的。所述车道信息可以为车道地理位置信息，例如车道线的经纬度信息等，通过该经纬度信息便可以确定相邻两个车道组单元中的车道在行方向上的相对位置关系。所述车道信息也可以为车道连接信息及所述车道增减信息。根据该车道连接信息及所述车道增减信息也可以确定相邻两个车道组单元中的车道在行方向上的相对位置关系。具体的举例说明可参见上述构建方法实施例的相关内容，此处不再赘述。

然后，由列数确定单元1202根据由位置确定单元1202确定的全部所述车道组单元的所述相对位置关系识别全部所述车道的最宽边界从而确定所述车道矩阵的列数。当车道矩阵中的车道矩阵元素确定后，其余部分均可以被填充成填充矩阵元素，这些填充矩阵元素在车道矩阵元素所在的行和列上与车道矩阵元素相衔接，从而形成矩阵结构。

其中，“全部车道组单元”是指用于构建车道矩阵模型的全部车道组单元。“最宽边界”是指在所有行中位于最左侧的车道的左侧车线与在所有行中位于最右侧的车道的右侧车线所构成的边界，使得全部车道组单元均位于该边界内。具体的举例说明可参见上述构建方法实施例的相关内容，此处不再赘述。

最后，由元素确定单元1203根据由所述位置确定单元1201确定的所述相对位置关系及由所述列数确定单元1202确定的所述列数确定所述车道所对应的车道矩阵元素。具体的举例说明可参见上述构建方法实施例的相关内容，此处不再赘述。

此处需要说明的是，上述信息获取模块11和矩阵构建模块12可以共同位于同一个实体设备中，也可以分别位于不同的实体设备中。例如，信息获取模块11位于导航终端中，矩阵构建模块12位于导航服务器中，由导航终端中的信息获取模块11获取车道信息提供给导航服务器，再由导航服务器中的矩阵构建模块12根据该车道信息构建车道矩阵模型后再发回给导航终端；或者也可以反过来，信息获取模块11位于导航服务器中，矩阵构建模块12位于导航终端中，由导航服务器中的信息获取模块11获取车道信息提供给导航终端，再由导航终端中的矩阵构建模块12根据该车道信息构建车道矩阵模型。

本实施例所述构建装置通过车道组单元中的车道信息构建了上述实施例中的车道矩阵进而构建了车道矩阵模型，因此能够获知前方道路的车道变化趋势，有利于实现车道级的导航引导。

<车道矩阵模型的读取装置的实施例>

本发明实施例还提供一种车道矩阵模型的读取装置，用以实现上述读取方法，读取装置可以设置于导航终端中，也可以设置在导航服务器中。如图7所示，该读取装置20至少包括：标注模块21和读取模块22，其工作原理如下：

标注模块21根据各个所述车道矩阵元素在所述车道矩阵中的位置，为所述矩阵元素标识矩阵元素标识；然后由读取模块22根据所述车道索引标识读取具有所述矩阵元素标识的车道矩阵元素。

其中，其中，本实施例中的所述车道是指用于构建矩阵模型的车道；矩阵元素标识是为了实现后述的导航方法而为本发明上述实施例所述车道矩阵中的各个矩阵元素标识的标识，矩阵元素标识要与车道矩阵元素在车道矩阵中的位置相适应，能够体现出同一行中的车道矩阵元素之间的相对位置关系。

可选地，在为车道矩阵元素标识矩阵元素标识之后还可以记录所述车道矩阵元素的矩阵元素标识与所述车道的车道索引标识的对应关系，以表示车道矩阵元素与车道的对应关系。

上述车道索引标识和矩阵元素标识的具体形式不作限定，可以是数字，可以是字母或符号，也可以数字、字母和/或符号的组合。具体的举例说明可参见上述读取方法实施例的相关说明，此处不再赘述。

本实施例所述的车道矩阵模型的读取装置通过对矩阵元素标识并读取矩阵元素标识，有利于实现车道矩阵模型的导航方法，从而实现车道级的导航引导。

<基于车道矩阵模型的导航装置的实施例>

本发明实施例提供一种基于上述车道矩阵模型的导航装置，用以实现上述导航方法，该导航装置可以设置于导航终端中，也可以设置在导航服务器中。如图8所示，该导航装置30至少包括：模型读取模块31和路线生成模块32。其工作原理如下：

模型读取模块31读取上述车道矩阵模型，然后由路线生成模块32根据由模型读取模块31读取的所述车道矩阵模型中的所述车道矩阵生成从当前车道到达目标车道的引导路线。其中，所述当前车道是指被导航车辆当前所在的车道，可以通过现有的定位技术进行确定。所述目标车道是指被导航车辆要前往的车道。具体的举例说明可参见上述导航方法实施例的相关内容，此处不再赘述。

此处需要说明的是，上述模型读取模块31和路线生成模块32可以共同位于同一个实体设备中，也可以分别位于不同的实体设备中。例如，模型读取模块31位于导航终端中，路线生成模块32位于导航服务器中，由导航终端中的模型读取模块31读取车道矩阵模型提供给导航服务器，再由导航服务器中的路线生成模块32根据该车道矩阵模型生成引导路线后再发回给导航终端；或者也可以反过来，模型读取模块31位于导航服务器中，路线生成模块32位于导航终端中，由导航服务器中的模型读取模块31读取车道矩阵模型提供给导航终端，再由导航终端中的路线生成模块32根据该车道矩阵模型生成引导路线。

具体地，如图8所示，该路线生成模块32可以包括虚拟路线生成单元3210和引导路线生成单元3220。其工作原理如下：

模型读取模块31根据符合规划路线的车道读取所述车道矩阵中相应的车道矩阵元素。其中，所述规划路线是指从被导航车辆所在的当前地点到达目标地点的路线，可以根据现有的导航路线规划算法进行计算，具体的计算过程可以在导航终端上进行，也可以在导航服务上算好后发送给导航终端。所述符合规划路线的车道是指被导航车辆沿着该规划路线行驶时所能够途经的车道。

虚拟路线生成单元3210将由模型读取模块31读取的车道矩阵元素连接成能够从所述当前车道所对应的当前车道矩阵元素到达所述目标车道所对应的目标车道矩阵元素且变道次数最少的虚拟路线。其中，虚拟路线是指车道矩阵中形成的路线，由于车道矩阵只是辅助实现导航引导的工具，其本身并不是实际存在的道路，因此，将其称为虚拟路线。但此处需要说明的是，虚拟路线上的车道矩阵元素均是与实际存在的车道对应的车道矩阵元素，而不包括不与实际存在的车道对应的填充矩阵元素，这是因为虚拟路线目的是为了引导被导航车辆走哪条车道，而不与实际存在的车道对应的填充矩阵元素所对应的位置是被导航车辆无法通过的，因此不必包含这种填充矩阵元素。

引导路线生成单元3220根据由所述虚拟路线生成单元3210生成的所述虚拟路线中的车道矩阵元素从所述地图数据中读取相应的车道形成所述引导路线。其中，上述引导路线用于引导被导航车辆从当前车道到达目标车道。在有人驾驶的应用场景中，可以通过图像显示或者语音播报等方式提示被导航车辆的驾驶员按照该引导路线进行车道变换；在无人驾驶的应用场景中，可以直接向被导航车辆的转向系统发出指令，控制其按照该引导路线进行车道变换。具体地的读取方式例如可以根据矩阵元素标识与车道索引标识的对应关系来找到相应的车道以进行读取。

可选地，所述模型读取模块31可以包括上述读取装置20，相应地，如图9所示，虚拟路线生成单元3210可以包括：备选路线生成子单元3211、计算子单元3212和虚拟路线生成子单元3213。其工作原理如下：

备选路线生成子单元3211将由模型读取模块31读取的所述车道矩阵元素连接成能够从所述当前车道矩阵元素到达所述目标车道矩阵元素的多条备选虚拟路线；计算子单元3212计算每条所述备选虚拟路线中的相邻两个车道矩阵元素的矩阵元素标识的差值的绝对值之和；虚拟路线生成子单元3213根据所述计算子单元3212的计算结果，从由所述备选路线生成子单元3211生成的所述多条备选虚拟路线中选出所述差值的绝对值之和最小的备选虚拟路线作为所述虚拟路线。具体的举例说明可参见上述导航方法实施例的相关内容，此处不再赘述。

本实施例所述导航装置基于车道矩阵模型进行导航，能够根据前方道路的车道变化趋势引导车辆以最高效的方式进行合理变道，实现了车道级的导航引导，因此有利于提高道路通行的速度，降低交通事故的可能性。

<导航系统的实施例一>

本发明实施例提供一种导航系统，如图10所示，该导航系统至少包括导航服务器41和导航终端42，其中的所述导航服务器41可以包括上述基于车道矩阵模型的导航装置30，所述导航终端42根据由所述导航装置30生成的所述引导路线进行导航。

可选地，在所述导航服务器41中还可以包含上述车道矩阵模型的构建装置10；可选地，在所述导航服务器41中还可以包含上述车道矩阵模型的读取装置20。

可选地，在所述导航终端42还可以包含上述车道矩阵模型的构建装置10；可选地，在所述导航终端42中还可以包含上述车道矩阵模型的读取装置20。

具体地，上述构建装置10、读取装置20和导航装置30的具体结构和功能可参见上述相关实施例的内容，此处不再赘述。

本实施例所述导航系统基于车道矩阵模型进行导航，能够根据前方道路的车道变化趋势引导车辆以最高效的方式进行合理变道，实现了车道级的导航引导，因此有利于提高道路通行的速度，降低交通事故的可能性。

<导航系统的实施例二>

本发明实施例提供一种导航系统，如图11所示，该导航系统至少包括导航服务器51和导航终端52，其中，所述导航服务器51包括上述的构建装置10，由构建装置10构建上述车道矩阵模型，提供给导航终端52；所述导航终端52包括上述导航装置30，根据来自于导航服务器51的车道矩阵模型生成所述引导路线，对所述导航终端52进行导航。

可选地，可以将上述读取装置20设置在导航服务器51中，将由读取装置20读取的上述车道矩阵元素提供给导航终端52，使导航装置30能够根据该车道矩阵元素生成所述引导路线。

可选地，可以将上述读取装置20设置在导航终端52中，将由读取装置20读取的上述车道矩阵元素提供给导航终端52的导航装置30，使导航装置30能够根据该车道矩阵元素生成所述引导路线。

具体地，上述构建装置10、读取装置20和导航装置30的具体结构和功能可参见上述相关实施例的内容，此处不再赘述。

本实施例所述导航系统基于车道矩阵模型进行导航，能够根据前方道路的车道变化趋势引导车辆以最高效的方式进行合理变道，实现了车道级的导航引导，因此有利于提高道路通行的速度，降低交通事故的可能性。

<存储介质的实施例>

本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行上述车道矩阵模型的构建方法、上述车道矩阵模型的读取方法和/或上述导航方法。

本实施例能够实现车道级的导航引导，有利于提高路口的通过速度，降低交通事故的可能性。

<计算机设备的实施例>

本发明实施例提供一种计算机设备，包括存储器，处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中的所述处理器执行所述程序时实现上述车道矩阵模型的构建方法、上述车道矩阵模型的读取方法和/或上述导航方法。

本实施例能够实现车道级的导航引导，有利于提高路口的通过速度，降低交通事故的可能性。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种导航方法，其特征在于，包括：根据车道矩阵模型中的车道矩阵生成从当前车道到达目标车道的引导路线；

所述车道矩阵包括：

车道矩阵元素，与地图数据中的若干车道组单元中的车道相对应；以及

填充矩阵元素，在所述车道矩阵元素所在的行和列上与所述车道矩阵元素邻接；

其中，所述车道组单元是指地图数据中车道数量不发生改变的车道组的基本单元；所述车道组是由一条实际道路宽度内的多条车道构成的组。

2.根据权利要求1所述的导航方法，其特征在于，生成所述引导路线包括：

根据符合规划路线的车道读取所述车道矩阵中相应的车道矩阵元素；

将读取的所述车道矩阵元素连接成能够从所述当前车道所对应的当前车道矩阵元素到达所述目标车道所对应的目标车道矩阵元素且变道次数最少的虚拟路线；

根据所述虚拟路线中的车道矩阵元素从所述地图数据中读取相应的车道形成所述引导路线。

3.根据权利要求2所述的导航方法，其特征在于，读取所述车道矩阵元素包括：

根据各个所述车道矩阵元素在所述车道矩阵中的位置，为所述矩阵元素标识矩阵元素标识；以及

读取具有所述矩阵元素标识的车道矩阵元素。

4.根据权利要求3所述的导航方法，其特征在于，连接成所述虚拟路线包括：

将读取的所述车道矩阵元素连接成能够从所述当前车道矩阵元素到达所述目标车道矩阵元素的多条备选虚拟路线；

计算每条所述备选虚拟路线中的相邻两个车道矩阵元素的所述矩阵元素标识的差值的绝对值之和；以及

将所述差值的绝对值之和最小的备选虚拟路线作为所述虚拟路线。

5.一种导航装置，其特征在于，包括：

模型读取模块，用于根据符合规划路线的车道读取车道矩阵模型；所述车道矩阵包括：车道矩阵元素，与地图数据中的若干车道组单元中的车道相对应；以及填充矩阵元素，在所述车道矩阵元素所在的行和列上与所述车道矩阵元素邻接；其中，所述车道组单元是指地图数据中车道数量不发生改变的车道组的基本单元；所述车道组是由一条实际道路宽度内的多条车道构成的组；以及

路线生成模块，用于根据由所述读取的所述车道矩阵模型中的所述车道矩阵生成从当前车道到达目标车道的引导路线。

6.根据权利要求5所述的导航装置，其特征在于，所述模型读取模块用于根据符合规划路线的车道读取所述车道矩阵中相应的车道矩阵元素；所述路线生成模块包括：

虚拟路线生成单元，用于将由所述模型读取模块读取的所述车道矩阵中的车道矩阵元素连接成能够从所述当前车道所对应的当前车道矩阵元素到达所述目标车道所对应的目标车道矩阵元素且变道次数最少的虚拟路线；以及

引导路线生成单元，用于根据由所述虚拟路线生成单元生成的所述虚拟路线中的车道矩阵元素从所述地图数据中读取相应的车道形成所述引导路线。

7.根据权利要求6所述的导航装置，其特征在于，

所述模型读取模块根据各个所述车道矩阵元素在所述车道矩阵中的位置，为所述矩阵元素标识矩阵元素标识；并读取具有所述矩阵元素标识的车道矩阵元素；

所述虚拟路线生成单元包括：

备选路线生成子单元，用于将由所述模型读取模块读取的所述车道矩阵元素连接成能够从所述当前车道矩阵元素到达所述目标车道矩阵元素的多条备选虚拟路线；

计算子单元，用于计算每条所述备选虚拟路线中的相邻两个车道矩阵元素的所述矩阵元素标识的差值的绝对值之和；以及

虚拟路线生成子单元，用于根据所述计算子单元的计算结果，从由所述备选路线生成子单元生成的所述多条备选虚拟路线中选出所述差值的绝对值之和最小的备选虚拟路线作为所述虚拟路线。

8.根据权利要求5～7中任一项所述的导航装置，其特征在于，所述导航装置设置于导航终端或者导航服务器中。

9.一种导航系统，其特征在于包括：导航服务器和导航终端，所述导航服务器包括权利要求5～7中任一项所述的导航装置，所述导航终端根据由所述导航装置生成的所述引导路线进行导航。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行如权利要求1～4中任一项所述的导航方法。

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