CN112067005A - 一种基于转弯点的离线地图匹配方法、装置及终端设备 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于离线地图匹配技术领域，提供了一种基于转弯点的离线地图匹配方法、装置及终端设备，方法包括获取浮动车辆的移动轨迹，即基于时间戳排序的N个GPS定位点；识别其中的转弯点，以将移动轨迹分为M条子轨迹；根据M条子轨迹两端的GPS定位点匹配获得每条子轨迹的起始节点和目的节点；基于第m条子轨迹分段构建候选匹配子网络；利用与第m条子轨迹对应的候选匹配子网络，对第m条子轨迹进行匹配计算，获得从起始节点到目的节点的K条最短路径，作为与第m条子轨迹匹配的K条候选子路径；针对每条子轨迹选择出最佳匹配子路径，最终将M条最佳匹配子路径连接后获得与移动轨迹匹配的最终匹配路径。通过发明可以提高匹配效率和匹配精度。

Description

一种基于转弯点的离线地图匹配方法、装置及终端设备
技术领域
本发明涉及离线地图匹配技术领域，尤其涉及一种基于转弯点的离线地图匹配方法、装置及终端设备。
背景技术
近年来，装有GPS(Global Positioning System，嵌入式全球定位系统)设备的车辆的普及，使交通管理部门能够收集到大量的车辆行驶轨迹数据。将这些轨迹数据与真实的道路网络进行匹配已成为完成多种基于车辆位置的服务的基本预处理步骤，例如行驶路线的推荐和行驶时间的估算等。但是，由于GPS和真实的道路网络都可能出现误差，车辆提供的位置坐标不一定落在道路网络中的路段上。因此，需要通过地图匹配找到车辆的真实位置或行驶路径可解决多种实际应用中的关键问题，例如车辆导航和异常出租车轨迹的检测等。
根据应用场景，现有的地图匹配方法可以分为在线方法和离线方法。其中，离线地图匹配问题是一个重要的研究领域。根据每一个匹配操作所考虑的轨迹片段的不同，现有方法可以分为三类：局部方法、增量方法和全局方法。局部匹配方法的每个匹配操作只匹配单个GPS定位点，因此具有较高的计算效率。增量匹配方法的每个匹配操作匹配一个GPS定位点或给定GPS轨迹的一小部分，且会考虑来自前继和/或后继GPS定位点的信息，因此增量匹配方法比局部匹配方法具有更高的匹配精度。全局匹配方法基于轨迹和匹配路径之间的一些距离或相似性指标一次性地匹配整条轨迹，其中最具代表性的方法是全局最大权重匹配方法。为了解决低采样频率导致的跨弧问题，全局最大权重匹配方法首先为每个GPS定位点设置多个候选匹配位置，然后计算每两个连续GPS定位点的每对候选位置之间的最短路径，从而得到这两个点之间的具体行驶路径。
但是，局部地图匹配方法的每个匹配操作只针对单个GPS定位点。由于忽略了来自相邻GPS定位点的信息，该方法会产生拓扑不可行的匹配路径，即一些实际不相连的路口节点被错误地连接起来。
增量地图匹配方法需要考虑来自前继和后继GPS定位点的信息来匹配当前轨迹片段。虽然这使得增量方法比局部方法具有更高的匹配精度，但先前 GPS定位点的不正确匹配结果会累积并影响后续GPS定位点的匹配。因此，增量匹配方法的容错性比较差，匹配精度不高。
全局最大权重匹配方法需要计算每两个连续GPS定位点的每对候选位置之间的最短路径，因此所需要的计算时间非常长。过长的计算时间不仅增加了计算负担，还会限制该匹配方法的应用场景。例如，在估算一条路径的行驶时间的应用中，现有的基于车辆路径的估算方法需要反复调用地图匹配方法来获得车辆的行驶路径，而如此耗时的匹配方法并不适用于此估计过程。
综上，亟需提供一种新的离线地图匹配方法，提高离线地图匹配的匹配效率及匹配精度。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种基于转弯点的离线地图匹配方法、装置及终端设备，以解决现有的离线地图匹配方法匹配效率低且匹配精度不高的问题。
为实现上述目的，本发明实施例第一方面提供一种基于转弯点的离线地图匹配方法，包括：
获取浮动车辆的移动轨迹，所述移动轨迹包括基于时间戳排序的N个 GPS定位点；
识别所述GPS定位点中代表车辆转弯的转弯点，并根据所述转弯点将所述移动轨迹分为M条子轨迹；
根据M条子轨迹两端的GPS定位点，匹配获得每条子轨迹的起始节点和目的节点；
基于第m条子轨迹分段构建候选匹配子网络；
利用与第m条所述子轨迹对应的所述候选匹配子网络，对第m条所述子轨迹进行匹配计算，获得从所述起始节点到所述目的节点的K条最短路径，作为与第m条所述子轨迹匹配的K条候选子路径；
在K条候选子路径中，选择第m条所述子轨迹的最佳匹配子路径，最终获得基于M条所述子轨迹的M条最佳匹配子路径，将M条所述最佳匹配子路径连接后获得与所述移动轨迹匹配的最终匹配路径；
其中，N、M、K为正整数，m为小于或者等于M的正整数。
结合本发明第一方面，本发明第一实施方式中，识别所述GPS定位点中的转弯点，包括：
计算前N-1个所述GPS定位点的方位角；
获取第n个所述GPS定位点的方位角与第n-1个所述GPS定位点的方位角之差，作为第n个所述GPS定位点的转角角度；
若第n个所述GPS定位点的转角角度大于或者等于预设角度值，则第n 个所述GPS定位点为所述转弯点；
其中，n为大于1且小于或者等于N-1的正整数。
结合本发明第一方面，本发明第二实施方式中，根据M条子轨迹两端的GPS定位点，匹配获得每条子轨迹的起始节点和目的节点，包括：
根据所述子轨迹中的第一个GPS定位点和最后一个GPS定位点，在电子地图上进行路段匹配，获得第一个和最后一个所述GPS定位点的匹配地图路段，将所述第一个GPS定位点的匹配地图路段的一个道路节点作为起始节点，所述最后一个GPS定位点的匹配地图路段的一个道路节点作为目的节点。
结合本发明第一方面，本发明第三实施方式中，基于第m条子轨迹分段构建候选匹配子网络，包括：
将第m条子轨迹分割为C个轨迹片段，且在所述轨迹片段中，计算任意两个相邻的GPS定位点之间的距离，约束所述距离之和在预设限制距离之内，其中，C为正整数；
分别将C个所述轨迹片段两端的GPS定位点连接，获得C条线段；
获取电子地图上，与所述C条线段之间的距离小于或者等于距离参数的目标路口节点，并将所述目标路口节点放入集合I中；
获取与所述目标路口节点相邻的第一序相邻路口节点和第二序相邻路口节点，将所述第一序相邻路口节点和第二序相邻路口节点放入集合I'中；
所述第一序相邻节点为与目标路口节点通过一条路段直接相连的所有路口节点，所述第二序相邻节点为与目标路口节点有至少一个相同的第一序相邻节点的所有路口节点；
所述集合I和所述集合I'中的目标路口节点、第一序相邻路口节点和第二序相邻路口节点构成所述候选匹配子网络的节点集合V'，所述节点集合V'作为所述候选匹配子网络的路口节点集合；
连接所述节点集合V'中的所有路口节点后获取地图路段，将所述地图路段放入集合E'中作为所述候选匹配子网络的地图路段集合，所述所有路口节点包括目标路口节点、第一序相邻路口节点和第二序相邻路口节点。
结合本发明第一方面第三实施方式，本发明第四实施方式中，利用与第m 条所述子轨迹对应的所述候选匹配子网络，对第m条所述子轨迹进行匹配计算，获得从所述起始节点到所述目的节点的K条最短路径，作为与第m条所述子轨迹匹配的K条候选子路径之前，包括：
若利用与第m条所述子轨迹对应的所述候选匹配子网络，无法获得从所述起始节点到所述目的节点的至少一条可行的行驶路径，则增大所述路口节点与所述C条线段之间的距离参数，直到获得至少一条可行的行驶路径。
结合本发明第一方面第一实施方式至第四实施方式，本发明第五实施方式中，利用与第m条所述子轨迹对应的所述候选匹配子网络，对第m条所述子轨迹进行匹配计算，获得从所述起始节点到所述目的节点的K条最短路径，作为与第m条所述子轨迹匹配的K条候选子路径，包括：
第一次迭代计算时，使用最短路径方法计算所述起始节点到所述目的节点的第1条最短路径；
第k次迭代计算时，获取偏差路径，其中是第条最短路径中的路口节点数，并将距离最短的偏差路径作为第条最短路径，偏差路径的前个节点遵循路径，其中，第个节点不能与所有已找到的最短路径相同；
其中，k为大于1，并小于或者等于K的正整数，i为路口节点的索引，j 为最短路径的索引。
结合本发明第一方面第五实施方式，本发明第六实施方式中，在K条候选子路径中，选择第m条所述子轨迹的最佳匹配子路径，最终获得基于M条所述子轨迹的M条最佳匹配子路径，将M条所述最佳匹配子路径连接后获得与所述移动轨迹匹配的最终匹配路径，包括：
使用最小比率方法测量第m条所述子轨迹和与第m条所述子轨迹对应的 K条所述候选子路径的匹配相似度；
具有最高匹配相似度的候选子路径作为第m条所述子轨迹的最佳匹配子路径；
将M条所述子轨迹的最佳匹配子路径连接后获得与所述移动轨迹匹配的最终匹配路径。
本发明实施例第二方面提供一种基于转弯点的离线地图匹配装置，包括：
移动轨迹获取模块，获取浮动车辆的移动轨迹，所述移动轨迹包括基于时间戳排序的N个GPS定位点；
子轨迹划分模块，识别所述GPS定位点中代表车辆转弯的转弯点，并根据所述转弯点将所述移动轨迹分为M条子轨迹；
节点获取模块，用于根据M条子轨迹两端的GPS定位点，匹配获得每条子轨迹的起始节点和目的节点；
候选匹配子网络构建模块，用于基于第m条子轨迹分段构建候选匹配子网络；
候选子路径获取模块，利用与第m条所述子轨迹对应的所述候选匹配子网络，对第m条所述子轨迹进行匹配计算，获得从所述起始节点到所述目的节点的K条最短路径，作为与第m条所述子轨迹匹配的K条候选子路径；
最终匹配路径获取模块，用于在K条候选子路径中，选择第m条所述子轨迹的最佳匹配子路径，最终获得基于M条所述子轨迹的M条最佳匹配子路径，将M条所述最佳匹配子路径连接后获得与所述移动轨迹匹配的最终匹配路径；
其中，N、M、K为正整数，m为小于或者等于M的正整数。
本发明实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在上述存储器中并可在上述处理器上运行的计算机程序，上述处理器执行上述计算机程序时实现如上第一方面所提供的方法的步骤。
本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质存储有计算机程序，上述计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面所提供的方法的步骤。
本发明实施例提出一种基于转弯点的离线地图匹配方法，获取浮动车辆的移动轨迹，即基于时间戳排序的GPS定位点，然后识别GPS定位点中的转弯点，将移动轨迹分为M条子轨迹，同时获得每条子轨迹在电子地图上的起始节点和目的节点；基于每条子轨迹构建候选匹配子网络；在候选匹配子网络中，为每条子轨迹计算K条最短路径，作为与该子轨迹匹配的K条候选子路径；在K条候选子路径中，选择对应子轨迹的最佳匹配子路径，所有的子轨迹即构成给定移动轨迹，因此，此时可以获得与移动轨迹匹配的M条最佳匹配子路径，通过连接M条最佳匹配子路径获得最终匹配路径。其中，首先，引入转弯点对移动轨迹分段，使用子轨迹进行匹配不仅能保证匹配精度，还可以获得较高的匹配效率，在实际应用中，浮动车辆转弯之前，多个连续的 GPS定位点通常会与同一条地图路段或一条近似于直线的行驶路径相匹配，因此，将两个连续的转弯点之间的所有GPS定位点一次性匹配到一条地图路段或一条近似于直线的行驶路径是一种可行且有效的匹配方案，而且一次匹配多个GPS定位点可以大幅减少计算时间；其次，对每条子轨迹计算K条最短路径，作为与子轨迹匹配的候选子路径，不仅能提高算法的匹配效率，还能保证最后得到拓扑可行的匹配路径，在实际应用中，由于匹配两个连续转弯点之间的GPS定位点所构成的路径不一定是最短路径，K条候选匹配子路径的设定不仅能够避免遗漏某一个车辆转弯所带来的匹配误差，提高方法的匹配精度，并且由于每条候选子路径都是拓扑可行的，因此，由M条最佳匹配子路径组成的最终匹配路径也是拓扑可行的。
附图说明
图1为本发明实施例提供的基于转弯点的离线地图匹配方法的实现流程示意图；
图2为本发明实施例提供的目标路口节点、第一序相邻路口节点和第二序相邻路口节点的位置示意图；
图3为本发明实施例基于实际道路网络提供的离线地图匹配方法的实现流程示意图；
图4为本发明实施例提供的基于转弯点的离线地图匹配装置的组成结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
在本文中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，"模块" 与"部件"可以混合地使用。
如图1所示，本发明实施例提供一种基于转弯点的离线地图匹配方法，旨在通过转弯点划分移动轨迹，通过子轨迹的路径匹配获得与移动轨迹匹配的最终匹配路径，方法包括但不限于如下步骤：
S101、获取浮动车辆的移动轨迹，所述移动轨迹包括基于时间戳排序的N 个GPS定位点。
在上述步骤S101中，在没有进行离线地图匹配时，浮动车辆移动时产生的轨迹，与电子地图上展示的行驶路径，通常来说是存在误差的，即移动轨迹中的各GPS定位点无法很好地与电子地图中各地图路段相匹配，如两者的投影无法重合。
S102、识别所述GPS定位点中代表车辆转弯的转弯点，并根据所述转弯点将所述移动轨迹分为M条子轨迹。
在上述步骤S102中，引入转弯点对移动轨迹分段，目的是对整条轨迹进行分段匹配，不仅能保证匹配精度还可以获得较高的匹配效率。
在实际应用中，浮动车辆转弯之前，多个连续的GPS定位点通常会与同一条地图路段或一条近似于直线的行驶路径相匹配，因此，将两个连续的转弯点之间的所有GPS定位点一次性匹配到一条地图路段或一条近似于直线的行驶路径上是一种可行且有效的匹配方案，而且一次匹配多个GPS定位点可以大幅减少计算时间。
在本发明实施例中，上述步骤S102识别所述GPS定位点中代表车辆转弯的转弯点的一种实现方式可以为：
S1021、计算前N-1个所述GPS定位点的方位角；
S1022、获取第n个所述GPS定位点的方位角与第n-1个所述GPS定位点的方位角之差，作为第n个所述GPS定位点的转角角度；
S1023、若第n个所述GPS定位点的转角角度大于或者等于预设角度值，则第n个所述GPS定位点为所述转弯点。
在上述步骤S1021至步骤S1023中，n为大于1且小于或者等于N-1的正整数。
在具体应用中，使用上述步骤S1021至步骤S1023计算时，假设原始轨迹为T，首先计算N-1个GPS定位点
Figure 3
的方位角αi，即从点pi指向北极的直线与第二条指向下一个点pi+1的直线之间的顺时针角度。然后，将点
Figure 2
处的转角角度θi定义为pi-1与pi的方位角之差，公式为：
θi＝min(|αi-αi-1|,360°-|αi-αi-1|)；
在本发明实施例中，还设定预设角度值为20°，因此所有满足θi≥20°的GPS定位点被当作转弯点，用于将原始轨迹T分割为多条子轨迹T'。其中，每条子轨迹的最后一个GPS定位点与下一条子轨迹的第一个GPS定位点相同。
在实际应用中，当浮动车辆经过拥堵的路口时，一些相邻的GPS定位点都被识别为转弯点。然而，匹配这类转弯点之间的子轨迹对于得到整条匹配路径是没有意义的，因此预先删除这些点之间的子轨迹。
在一个实施例中，还可以通过引入与最近路口节点的距离是否小于一个固定值来减少被识别的转弯点的数量，降低转弯点识别的误差。
可以想到的是，上述步骤S1021至步骤S1023仅示例性地示出了一种转弯点的识别方法，在实际应用中，还可以通过其他的方式识别转弯点。
S103、根据M条子轨迹两端的GPS定位点，匹配获得每条子轨迹的起始节点和目的节点。
根据所述子轨迹中的第一个GPS定位点和最后一个GPS定位点，在电子地图上进行路段匹配，获得第一个和最后一个所述GPS定位点的匹配地图路段，将所述第一个GPS定位点的匹配地图路段的一个道路节点作为起始节点，所述最后一个GPS定位点的匹配地图路段的一个道路节点作为目的节点。
结合上述的原始轨迹为T，N个GPS定位点pi(i＝1,...,N)，在本发明实施例中，将原始轨迹T的第一个GPS定位点p1和最后一个GPS定位点pN匹配到各自最近的路段上，并将浮动车辆即将要通过(或刚刚通过)的路口节点设为起始节点s(或目的节点t)。
需要说明的是，第一个和最后一个GPS定位点匹配的地图路段的另一个路口节点也需要保留在最终的匹配路径中，因为浮动车辆的行驶路径可能会开始于一条路段的中间位置。
在一个实施例中，针对根据转弯角θi确定的子轨迹的两个末端GPS定位点，可以直接选择其距离最近路段的最近路口节点作为起始节点s或目的节点 t。
S104、基于第m条子轨迹分段构建候选匹配子网络。
在上述步骤S104中，候选匹配子网络用于限制下述步骤S105的K条最短路径计算的搜索范围。
在一个实施例中，上述步骤S104中构建候选匹配子网络的一种实现方式可以为：
S1041、将第m条子轨迹分割为C个轨迹片段，且在所述轨迹片段中，计算任意两个相邻的GPS定位点之间的距离，约束所述距离之和在预设限制距离之内；
其中，C为正整数；
在一个实施例中，将上述的预设限制距离设置为3000米。
S1042、分别将C个所述轨迹片段两端的GPS定位点连接，获得C条线段；
S1043、获取电子地图上，与所述C条线段之间的距离小于或者等于距离参数的目标路口节点，并将所述目标路口节点放入集合I中。
本实际应用中，将上述步骤S1043的距离参数的初始值设置为250米。
在一个实施例中，若利用与第m条所述子轨迹对应的所述候选匹配子网络，无法获得从所述起始节点到所述目的节点的至少一条可行的路径，则增大所述路口节点与所述C条线段之间的距离参数，示例性地，若下述步骤S105 中，在基于250米构建的候选匹配子网络上无法得到至少一条可行的路径，则成倍增加的距离参数值直到获得至少一条可行的路径。
S1044、获取与所述目标路口节点相邻的第一序相邻路口节点和第二序相邻路口节点，将所述第一序相邻路口节点和第二序相邻路口节点放入集合I' 中；
所述第一序相邻节点为与当前路口节点通过一条路段直接相连的所有路口节点，所述第二序相邻节点为与当前路口节点有至少一个相同的第一序相邻节点的所有路口节点；
S1045、所述集合I和所述集合I'中的目标路口节点、第一序相邻路口节点和第二序相邻路口节点构成所述候选匹配子网络的节点集合V'，所述节点集合V'作为所述候选匹配子网络的路口节点集合；
S1046、连接所述节点集合V'中的所有路口节点后获取地图路段，将所述地图路段放入集合E'中作为所述候选匹配子网络的地图路段集合，所述所有路口节点包括目标路口节点、第一序相邻路口节点和第二序相邻路口节点。
在上述步骤S1041至步骤S1046中，第一序相邻路口节点和第二序相邻路口节点的设置可以使候选匹配子网络中包含更多有潜力的路口节点。
本发明实施例中，上述步骤S1045的道路节点集合V'和S1046的地图路段集合E'共同组成候选匹配子网络G'，则候选匹配子网络G'包括基于第m条子轨迹的路口节点集合和地图路段集合。
如图2所示，本发明实施例还示例性的示出了，对于一个目标路口节点，其第一序相邻节点和第二序相邻节点的位置示意图，图2中，圆形标注点表示目标路口节点，三角形标注点表示第一序相邻节点，方形表示第二序相邻节点。
S105、利用与第m条所述子轨迹对应的所述候选匹配子网络，对第m条所述子轨迹进行匹配计算，获得从所述起始节点到所述目的节点的K条最短路径，作为与第m条所述子轨迹匹配的K条候选子路径。
在上述步骤S105中，可以使用其他最短路径计算方法，计算起始节点到目的节点K条最短路径，如Yen’s K-最短路径方法，其详细实现流程可以为：
第一次迭代计算时，使用最短路径方法计算所述起始节点到所述目的节点的第1条最短路径；
第k次迭代计算时，获取偏差路径
Figure BDA0002662791150000121
其中Qk-1是第k-1条最短路径Ak-1中的路口节点数，并将距离最短的偏差路径作为第k条最短路径 Ak，偏差路径
Figure BDA0002662791150000122
的前i个节点遵循路径Ak-1，其中，第i+1个节点不能与所有已找到的最短路径Aj(j＝1,...,k-1)相同；
其中，k为大于1，并小于或者等于K的正整数，i为路口节点的索引，j 为最短路径的索引。
S106、在K条候选子路径中，选择第m条所述子轨迹的最佳匹配子路径，最终获得基于M条所述子轨迹的M条最佳匹配子路径，将M条所述最佳匹配子路径连接后获得与所述移动轨迹匹配的最终匹配路径。
在上述步骤S105和步骤S106中，对每条子轨迹计算K条最短路径，作为与子轨迹匹配的候选子路径，不仅能提高算法的匹配效率，还能保证最后得到拓扑可行的匹配路径，在实际应用中，由于匹配两个连续转弯点之间的GPS 定位点所构成的路径不一定是最短路径，K条候选匹配子路径的设定不仅能够避免遗漏某一个浮动车辆转弯所带来的匹配误差，提高方法的匹配精度，并且由于每条候选子路径都是拓扑可行的，因此，由M条最佳匹配子路径组成的最终匹配路径也是拓扑可行的。
本发明实施例中，使用最小比率方法测量第m条所述子轨迹和与第m条所述子轨迹对应的K条所述候选子路径的匹配相似度，则具有最高匹配相似度的候选子路径作为第m条所述子轨迹的最佳匹配子路径；将M条所述子轨迹的最佳候选子路径连接后获得与所述移动轨迹匹配的最终匹配路径。
可以想到的是，为了提高匹配相似度的测量准确度，还可以引入更多的指标和信息，比如子轨迹与候选子路径的方向和行驶时间的相似性等，在本发明实施例使用的最小比率方法中，其实现过程可以为：
定义指标X＝{x1,x2,...,xm}和Y＝{y1,y2,...,ym}来分别测量子轨迹T'和候选子路径P'的多项特征；
设定
Figure BDA0002662791150000131
则子轨迹T'和子路径P'之间的匹配相似度
Figure BDA0002662791150000132
为了计算X与Y，设定vpi为二维平面中子轨迹T'中的GPS定位点pi到候选子路径P'的垂点。利用以下两种基于距离的指标来测量T'和P'的特征：
(1)每两个连续的GPS定位点pi和pi+1之间的距离d(pi,pi+1)，以及这两个GPS定位点在候选子路径P'上的垂点之间的距离d(vpi,vpi+1)。
(2)每个GPS定位点pi与其理想匹配路径之间的垂直距离 min(d(pi,vpi),40)，以及该点与其在候选子路径P'上的垂点之间的距离 d(vpi,vpi+1)。
因此，可以得到：
Figure BDA0002662791150000133
以及
Figure BDA0002662791150000141
本发明实施例中，min(d(pi,vpi),40)中的40表示垂直距离设为40米，而本发明实施例使用40米的原因是，在95％的置信度下，城市道路网络中GPS 定位点的定位精度在0-40米范围内。
则上述步骤S106中选择具有最高匹配相似度SXY的候选子路径P'作为子轨迹T'的匹配子路径。
如图3所示，本发明实施例还通过实际的道路网络图，说明基于转弯点的离线地图匹配的实现流程。
图3中，a表示原始的移动轨迹T；b表示根据转弯点划分的子轨迹T'；c表示基于子轨迹T'构建的候选匹配子网络G'；d表示基于起始节点和目的节点计算得到的候选子路径P1'、P2'、P3'；e表示选组出的具有最高匹配相似度的候选子路径P1'，其为对应子轨迹的最佳匹配子路径；f表示将所有子轨迹的最佳匹配子路径连接后获得的移动轨迹匹配的最终匹配路径。
如图4所示，本发明实施例还提供一种基于转弯点的离线地图匹配装置 40，包括：
移动轨迹获取模块41，获取浮动车辆的移动轨迹，移动轨迹包括基于时间戳排序的N个GPS定位点；
子轨迹划分模块42，用于识别GPS定位点中代表车辆转弯的转弯点，并根据转弯点将移动轨迹分为M条子轨迹；
节点获取模块43，用于根据M条子轨迹两端的GPS定位点，匹配获得每条子轨迹的起始节点和目的节点；
候选匹配子网络构建模块44，用于基于第m条子轨迹分段构建候选匹配子网络；
候选子路径获取模块45，用于利用与第m条子轨迹对应的候选匹配子网络，对第m条子轨迹进行匹配计算，获得从起始节点到目的节点的K条最短路径，作为与第m条子轨迹匹配的K条候选子路径；
最终匹配路径获取模块46，用于在K条候选子路径中，选择第m条子轨迹的最佳匹配子路径，最终获得基于M条子轨迹的M条最佳匹配子路径，将M条最佳匹配子路径连接后获得与移动轨迹匹配的最终匹配路径；
其中，N、M、K为正整数，m为小于或者等于M的正整数。
本发明实施例还提供一种终端设备包括存储器、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，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上述实施例中所述的基于转弯点的离线地图匹配方法中的各个步骤。
本发明实施例还提供一种存储介质，所述存储介质为计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上述实施例中所述的基于转弯点的离线地图匹配方法中的各个步骤。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于转弯点的离线地图匹配方法，其特征在于，包括：
获取浮动车辆的移动轨迹，所述移动轨迹包括基于时间戳排序的N个GPS定位点；
识别所述GPS定位点中代表车辆转弯的转弯点，并根据所述转弯点将所述移动轨迹分为M条子轨迹；
根据M条子轨迹两端的GPS定位点，匹配获得每条子轨迹的起始节点和目的节点；
基于第m条子轨迹分段构建候选匹配子网络；
利用与第m条所述子轨迹对应的所述候选匹配子网络，对第m条所述子轨迹进行匹配计算，获得从所述起始节点到所述目的节点的K条最短路径，作为与第m条所述子轨迹匹配的K条候选子路径；
在K条候选子路径中，选择第m条所述子轨迹的最佳匹配子路径，最终获得基于M条所述子轨迹的M条最佳匹配子路径，将M条所述最佳匹配子路径连接后获得与所述移动轨迹匹配的最终匹配路径；
其中，N、M、K为正整数，m为小于或者等于M的正整数。
2.如权利要求1所述的基于转弯点的离线地图匹配方法，其特征在于，识别所述GPS定位点中的转弯点，包括：
计算前N-1个所述GPS定位点的方位角；
获取第n个所述GPS定位点的方位角与第n-1个所述GPS定位点的方位角之差，作为第n个所述GPS定位点的转角角度；
若第n个所述GPS定位点的转角角度大于或者等于预设角度值，则第n个所述GPS定位点为所述转弯点；
其中，n为大于1且小于或者等于N-1的正整数。
3.如权利要求1所述的基于转弯点的离线地图匹配方法，其特征在于，根据M条子轨迹两端的GPS定位点，匹配获得每条子轨迹的起始节点和目的节点，包括：
根据所述子轨迹中的第一个GPS定位点和最后一个GPS定位点，在电子地图上进行路段匹配，获得第一个和最后一个所述GPS定位点的匹配地图路段，将所述第一个GPS定位点的匹配地图路段的一个道路节点作为起始节点，所述最后一个GPS定位点的匹配地图路段的一个道路节点作为目的节点。
4.如权利要求1所述的基于转弯点的离线地图匹配方法，其特征在于，基于第m条子轨迹分段构建候选匹配子网络，包括：
将第m条子轨迹分割为C个轨迹片段，且在所述轨迹片段中，计算任意两个相邻的GPS定位点之间的距离，约束所述距离之和在预设限制距离之内，其中，C为正整数；
分别将C个所述轨迹片段两端的GPS定位点连接，获得C条线段；
获取电子地图上，与所述C条线段之间的距离小于或者等于距离参数的目标路口节点，并将所述目标路口节点放入集合I中；
获取与所述目标路口节点相邻的第一序相邻路口节点和第二序相邻路口节点，将所述第一序相邻路口节点和第二序相邻路口节点放入集合I'中；
所述第一序相邻节点为与目标路口节点通过一条路段直接相连的所有路口节点，所述第二序相邻节点为与目标路口节点有至少一个相同的第一序相邻节点的所有路口节点；
所述集合I和所述集合I'中的目标路口节点、第一序相邻路口节点和第二序相邻路口节点构成所述候选匹配子网络的节点集合V'，所述节点集合V'作为所述候选匹配子网络的路口节点集合；
连接所述节点集合V'中的所有路口节点后获取地图路段，将所述地图路段放入集合E'中作为所述候选匹配子网络的地图路段集合，所述所有路口节点包括目标路口节点、第一序相邻路口节点和第二序相邻路口节点。
5.如权利要求3所述的基于转弯点的离线地图匹配方法，其特征在于，利用与第m条所述子轨迹对应的所述候选匹配子网络，对第m条所述子轨迹进行匹配计算，获得从所述起始节点到所述目的节点的K条最短路径，作为与第m条所述子轨迹匹配的K条候选子路径之前，包括：
若利用与第m条所述子轨迹对应的所述候选匹配子网络，无法获得从所述起始节点到所述目的节点的至少一条可行的行驶路径，则增大所述路口节点与所述C条线段之间的距离参数，直到获得至少一条可行的行驶路径。
6.如权利要求1或5任一项所述的基于转弯点的匹配方法，其特征在于，利用与第m条所述子轨迹对应的所述候选匹配子网络，对第m条所述子轨迹进行匹配计算，获得从所述起始节点到所述目的节点的K条最短路径，作为与第m条所述子轨迹匹配的K条候选子路径，包括：
第一次迭代计算时，使用最短路径方法计算所述起始节点到所述目的节点的第1条最短路径；
第k次迭代计算时，获取偏差路径
Figure FDA0002662791140000031
其中Qk-1是第k-1条最短路径Ak-1中的路口节点数，并将距离最短的偏差路径作为第k条最短路径Ak，偏差路径
Figure FDA0002662791140000032
的前i个节点遵循路径Ak-1，其中，第i+1个节点不能与所有已找到的最短路径Aj(j＝1,...,k-1)相同；
其中，k为大于1，并小于或者等于K的正整数，i为路口节点的索引，j为最短路径的索引。
7.如权利要求5所述的基于转弯点的离线地图匹配方法，其特征在于，在K条候选子路径中，选择第m条所述子轨迹的最佳匹配子路径，最终获得基于M条所述子轨迹的M条最佳匹配子路径，将M条所述最佳匹配子路径连接后获得与所述移动轨迹匹配的最终匹配路径，包括：
使用最小比率方法测量第m条所述子轨迹和与第m条所述子轨迹对应的K条所述候选子路径的匹配相似度；
具有最高匹配相似度的候选子路径作为第m条所述子轨迹的最佳匹配子路径；
将M条所述子轨迹的最佳匹配子路径连接后获得与所述移动轨迹匹配的最终匹配路径。
8.一种基于转弯点的离线地图配装置，其特征在于，包括：
移动轨迹获取模块，获取浮动车辆的移动轨迹，所述移动轨迹包括基于时间戳排序的N个GPS定位点；
子轨迹划分模块，识别所述GPS定位点中代表车辆转弯的转弯点，并根据所述转弯点将所述移动轨迹分为M条子轨迹；
节点获取模块，用于根据M条子轨迹两端的GPS定位点，匹配获得每条子轨迹的起始节点和目的节点；
候选匹配子网络构建模块，用于基于第m条子轨迹分段构建候选匹配子网络；
候选子路径获取模块，利用与第m条所述子轨迹对应的所述候选匹配子网络，对第m条所述子轨迹进行匹配计算，获得从所述起始节点到所述目的节点的K条最短路径，作为与第m条所述子轨迹匹配的K条候选子路径；
最终匹配路径获取模块，用于在K条候选子路径中，选择第m条所述子轨迹的最佳匹配子路径，最终获得基于M条所述子轨迹的M条最佳匹配子路径，将M条所述最佳匹配子路径连接后获得与所述移动轨迹匹配的最终匹配路径；
其中，N、M、K为正整数，m为小于或者等于M的正整数。
9.一种终端设备，其特征在于，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，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1至7任一项所述的基于转弯点的离线地图匹配方法中的各个步骤。
10.一种存储介质，所述存储介质为计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至7任一项所述的基于转弯点的离线地图匹配方法中的各个步骤。
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