CN110986983A - 一种基于最优路径对比验证的高等级导航路网的生成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种基于最优路径对比验证的高等级导航路网的生成方法，利用中层导航路网而不是底层导航路网，计算数据量相对较小，可以大大提升计算效率，而且通过对比验证，可以将所有必要的道路提取出来，做到完全准确，本发明解决了现有高层导航路网不完整的问题，提高远距离导航路径计算的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及导航电子地图的道路网络技术领域，更具体地说，涉及一种基于最优路径对比验证的高等级导航路网的生成方法。
背景技术
随着电子地图制图的发展，电子导航道路网络得到了快速的发展和利用，特别是互联网导航地图的普及和车载导航地图的大规模应用。其中多层次路网的构建提升了最有路径的计算速度和效率，特别是高层导航路网大大缩短了1000公里以上的长距离计算时间。然而，由于高层次路网提取的问题，道路缺失会导致路径错误。所以找到一条最优的高层导航路网是一件非常有意义的工作。
传统的高等级路网的提取方式会根据道路的级别、货运客运的规模、道路连接的城市级别或重要性等，这些方式仍然不能完全解决最优的问题，继续意一种新的方法能够彻底的解决。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题及缺陷，本发明提供一种基于最优路径对比验证的高等级导航路网的生成方法，可以迅速而完全准确的提取高层导航路网，既提高了准确性，又具备非常高的效率。
根据本发明的一个方面，提供了一种基于最优路径对比验证的高等级导航路网的生成方法，包括以下步骤：
步骤S1，准备目标区域的中层导航路网和初始化的高层导航路网；
步骤S2，设定目标区域的道路计算起点集合和终点集合；
步骤S3，基于步骤S1中的所述中层导航路网计算步骤S2中所述起点集合中的所有起点到所述终点集合中终点的最优路径，以获取最优路径的对比基准；
步骤S4，基于双层导航路网计算步骤S2中所述起点集合中的所有起点到所述终点集合中终点的最优路径；
步骤S5，将步骤S4得到的最优路径与步骤S3中的对比基准相比较，并基于关键道路提取原则将必要的道路提取至高层导航路网并更新高层导航路网，重复执行步骤S4和S5，直至步骤S4计算的所有最优路径与对比基准相同，高层导航路网生成完毕。
在上述方案基础上优选，所述步骤S1详细步骤为：
在目标区域中，通过道路基础属性和同行属性，获取并选定能完整覆盖所有高层导航路网的中层导航路网；
通过道路的基础属性，以获取高层导航路网。
在上述方案基础上优选，所述高层导航路网包括高速公路、国道和城市外环线。
在上述方案基础上优选，所述步骤S2中起点集合包括目标区域边界上的所有进入道路的节点、目标区域内部所有城镇的代表点和目标区域外的相邻区域的所有城镇的代表点。
在上述方案基础上优选，所述步骤S2中终点集合包括目标区域边界上的所有离开道路的节点、目标区域内部所有城镇的代表点和目标区域外的相邻区域的所有城镇的代表点。
在上述方案基础上优选，所述步骤S4中的双层导航路网由中层导航路网和高层导航路网所组成。
在上述方案基础上优选，所述步骤S4中，
第一次计算使用步骤S1中准备的中层导航路网和初始化的高层导航路网；其后重复计算的时候，所述中层导航路网不变，所述高层导航路网为每个循环提取了关键道路之后所重新构建的高层导航路网。
在上述方案基础上优选，所述步骤S4采用双向目标的基于多层路网的A*最优路径计算方法。
在上述方案基础上优选，所述步骤S5中，关键道路提取原则为：
当使用双层导航路网计算出的最优路径结果中，与所述步骤S3中的最优路径的对比基准不一致的位置没有从起点开始，或者从终点结束，则认定不一致的路径所经过的道路为高等级道路，则提取到高层导航路网。
本发明的一种基于最优路径对比验证的高等级导航路网的生成方法，利用中层导航路网而不是底层导航路网，计算数据量相对较小，可以大大提升计算效率，而且通过对比验证，可以将所有必要的道路提取出来，做到完全准确，本发明解决了现有高层导航路网不完整的问题，提高路径的准确性。
附图说明
图1为本发明的基于最优路径对比验证的高等级导航路网的生成方法的流程框图；
图2为本发明的普通的路网图；
图3为本发明的关键道路提取流程图。
具体实施方式
以下请参阅附图，并结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
请参阅图1所示，本发明的一种基于最优路径对比验证的高等级导航路网的生成方法，包括以下步骤：
步骤S1，初始化的高层导航路网并准备目标区域的中层导航路网；
步骤S2，设定目标区域的道路计算起点集合和终点集合；
步骤S3，基于步骤S1中的所述中层导航路网计算步骤S2中所述起点集合中的所有起点到所述终点集合中终点的最优路径，以获取最优路径的对比基准；
步骤S4，基于双层导航路网来计算步骤S2中所述起点集合中的所有起点到所述终点集合中终点的最优路径；
步骤S5，将步骤S4得到的最优路径与步骤S3中的对比基准相比较，并基于关键道路提取原则将必要的道路提取至高层导航路网并更新高层导航路网，重复执行步骤S4和S5，直至步骤S4计算的所有最优路径与对比基准相同，高层导航路网生成完毕。
本发明通过采用中层导航路网作为最优路径计算对比基准的基础数据，而不是底层导航路网，降低了计算量，大大提升了算法效率。且中层导航路网数据只占底层导航路网数据的10-20％，整个算法效率会提升25-100倍。
其中，本发明步骤S1详细步骤为：
在目标区域中，通过道路基础属性和同行属性，获取并选定能完整覆盖所有高层导航路网的中层导航路网；其中高层导航路网是通过道路的基础属性得到的。而高层导航路网包括但不限于高速公路、国道和城市外环线。当然，此处的初始化的高层导航路网是指需要优化的路网。
而步骤S2中起点集合包括目标区域边界上的所有进入道路的节点、目标区域内部所有城镇的代表点和目标区域外的相邻区域的所有城镇的代表点。步骤S2中终点集合包括目标区域边界上的所有离开道路的节点、目标区域内部所有城镇的代表点和目标区域外的相邻区域的所有城镇的代表点。当边界上的道路组织是双向分离的，起点和终点成组出现；当边界上的道路组织是双向共线的，起点和终点为一个点；目标区域内外所有城镇的代表点，起点和终点是一样的。
在本发明的步骤S3中，采用双向目标的基于单层路网的A*最优路径计算方法，基于步骤S1中的中层导航路网计算步骤S2中起点集合中的所有起点到终点集合中终点的最优路径，以获取最优路径的对比基准，确保最优路径的正确性和效率。
通过双向目标的基于单层路网的A*最优路径计算方法，计算出来的最优路径需要以Link list来代表一条完整的路径。由于要设定对比基准，故最优路径的对比基准Optimal Path Reference表格设计要增加对比数据信息，具体表格设计如下：
表格一：最优路径对比基准表格Optimal Path Reference
| 字段标识 | 字段类型 | 键 | 字段内容 |
| OPR_no | bigint | PK | 序列号 |
| OPR_id | bigint | 最优路径对比基准id | |
| Start_node_id | bigint | FK | 起点id |
| End_node_id | bigint | FK | 终点id |
| Link_id | bigint | FK | 道路id |
| Link_no | int | 道路在路径中的编号 | |
| Match_tag | BOOL | 是否匹配的标识 |
本发明的步骤S4中的双层导航路网由中层导航路网和高层导航路网所组成，且在第一次计算时，构成双层导航路网的中层导航路网和初始化的高层导航路网为使用步骤S1中准备的中层导航路网和初始化的高层导航路网；其后重复计算的时候，构成双层导航路网的中层导航路网不变，构成双层导航路网的高层导航路网为每个循环提取了关键道路之后所重新构建的高层导航路网。
本发明的步骤S5，将步骤S4得到的最优路径与步骤S3中的对比基准相比较，并基于关键道路提取原则将必要的道路提取至到高层导航路网并更新高层导航路网，重复执行步骤S4和S5，直至步骤S4计算的所有最优路径与对比基准相同，高层导航路网生成完毕。
具体详细操作流程图，请参阅图3，其中图3中b图表示中层导航路网计算出来的对比基准(粗线)；图3中c图表示双层导航路网计算出来的最优路径(粗线)；图3中d图表示由图粗线部分即为关键道路。
本发明的一种基于最优路径对比验证的高等级导航路网的生成方法，利用中层导航路网而不是底层导航路网，计算数据量相对较小，可以大大提升计算效率，而且通过对比验证，可以将所有必要的道路提取出来，做到完全准确，本发明解决了现有高层导航路网不完整的问题，提高路径的准确性。
本发明的中的高层导航道路网连接的是一个洲或者一个国家内的最重要的城市；中层导航道路网由某一地区相对重要的路组成；低层导航道路网由当地普通的道路或者支路组成。
最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于最优路径对比验证的高等级导航路网的生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，准备目标区域的中层导航路网和初始化的高层导航路网；
步骤S2，设定目标区域的道路计算起点集合和终点集合；
步骤S3，基于步骤S1中的所述中层导航路网计算步骤S2中所述起点集合中的所有起点到所述终点集合中终点的最优路径，以获取最优路径的对比基准；
步骤S4，基于双层导航路网计算步骤S2中所述起点集合中的所有起点到所述终点集合中终点的最优路径；
步骤S5，将步骤S4得到的最优路径与步骤S3中的对比基准相比较，并基于关键道路提取原则将必要的道路提取至高层导航路网并更新高层导航路网，重复执行步骤S4和S5，直至步骤S4计算的所有最优路径与对比基准相同，高层导航路网生成完毕。
2.如权利要求1所述的一种基于最优路径对比验证的高等级导航路网的生成方法，其特征在于，所述步骤S1详细步骤为：
在目标区域中，通过道路基础属性和同行属性，获取并选定能完整覆盖所有高层导航路网的中层导航路网；
通过道路的基础属性，以获取高层导航路网。
3.如权利要求2所述的一种基于最优路径对比验证的高等级导航路网的生成方法，其特征在于，所述高层导航路网包括高速公路、国道和城市外环线。
4.如权利要求1所述的一种基于最优路径对比验证的高等级导航路网的生成方法，其特征在于，所述步骤S2中起点集合包括目标区域边界上的所有进入道路的节点、目标区域内部所有城镇的代表点和目标区域外的相邻区域的所有城镇的代表点。
5.如权利要求1所述的一种基于最优路径对比验证的高等级导航路网的生成方法，其特征在于，所述步骤S2中终点集合包括目标区域边界上的所有离开道路的节点、目标区域内部所有城镇的代表点和目标区域外的相邻区域的所有城镇的代表点。
6.如权利要求1所述的一种基于最优路径对比验证的高等级导航路网的生成方法，其特征在于，所述步骤S4中的双层导航路网由中层导航路网和高层导航路网所组成。
7.如权利要求6所述的一种基于最优路径对比验证的高等级导航路网的生成方法，其特征在于，所述步骤S4中，
第一次计算使用步骤S1中准备的中层导航路网和初始化的高层导航路网；其后重复计算的时候，所述中层导航路网不变，所述高层导航路网为每个循环提取了关键道路之后所重新构建的高层导航路网。
8.如权利要求1所述的一种基于最优路径对比验证的高等级导航路网的生成方法，其特征在于，所述步骤S5中，关键道路提取原则为：
当使用双层导航路网计算出的最优路径结果中，与所述步骤S3中的最优路径的对比基准不一致的位置没有从起点开始，或者从终点结束，则认定不一致的路径所经过的道路为高等级道路，则提取到高层导航路网。
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