CN117889871B

CN117889871B - 一种导航路网匹配精准位置梯次迭代搜寻方法和系统

Info

Publication number: CN117889871B
Application number: CN202410288959.3A
Authority: CN
Inventors: 孔垂荀; 赵存
Original assignee: Deborair Aerospace Technology Beijing Co ltd
Current assignee: Deborair Aerospace Technology Beijing Co ltd
Priority date: 2024-03-14
Filing date: 2024-03-14
Publication date: 2024-05-10
Anticipated expiration: 2044-03-14
Also published as: CN117889871A

Abstract

本发明涉及一种导航路网匹配精准位置梯次迭代搜寻方法和系统，方法包括：将采集获取的连续轨迹点组成的轨迹和道路的路网作为准备数据，道路包括两个节点；从准备数据中取匹配道路的其中一节点匹配轨迹点的前后各N个轨迹点为一组,N为正整数；在该组点中查找距离节点的最近的点；判断最近的点是否为该组点的端点且未到轨迹端点；以该最近的点为该道路的该节点的匹配轨迹点，对道路的另一节点执行同样的步骤；两个节点所匹配的轨迹点表示匹配轨迹点采集时间之间的轨迹点都匹配到了该道路上，因此，调整道路两节点新匹配位置之间的轨迹点匹配该道路。本发明经过大数据量、多场景测试，识别错误位置100%，纠正后匹配正确率为99.98%。

Description

一种导航路网匹配精准位置梯次迭代搜寻方法和系统

技术领域

本发明属于道路导航技术领域，具体涉及一种导航路网匹配精准位置梯次迭代搜寻方法和系统。

背景技术

在现有的道路导航中，如图1所示，道路A’的右节点在外业采集轨迹的原始匹配越过了道路A’、B’的挂接点，即A右节点；道路B’的右节点在外业采集轨迹的原始匹配不到道路B’、C’的挂接点，即B右节点；道路C’在外业采集轨迹的原始匹配整体向左偏移了一段距离；道路D’在外业采集轨迹的原始匹配也有差异（由于设备的时间误差出现信号延迟，也就是说信号被设备接收到时，采集车已经继续前进了一段距离，设备为了纠正该误差，给与一定的时间回退和地理范围内的匹配纠正，这个过程就产生了信号匹配和坐标存在前后左右的误差范围）。同样，如图2所示，虚线圈内的外业采集轨迹的原始匹配错误地匹配到了道路D’上（由于设备信号在道路A’、D’、C’附近，设备匹配的最近原则会认为D’更合适），同时道路A’、C’在外业采集轨迹的原始匹配也有差异（A’的错误在于由于后面的轨迹点更靠近D’，提前结束了对A’的匹配；基于相同的原因，道路C’的错误是延后开始了对道路C’的匹配）。针对这些问题，人工通过同时打开既有路网和轨迹，作业员通过业务经验，进行手工修正，但是这种人工处理，数据多任务重；现有的程序存在算法缺陷，以图1类似的正常场景无法进行算法自动处理，对于图2，其中的“无”字表示无匹配，则因为既有路网A’和D’本身就是挂接的，所以无法判断挂接错误，故无法修正，甚至对如图3的情况还会处理错误（将虚线圈中的轨迹点匹配误匹配到F、G）。因此，如何在复杂的外业采集轨迹形状下，将轨迹的原始匹配纠正到正确位置上，成为亟待解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术存在的问题，本发明提供了一种导航路网匹配精准位置梯次迭代搜寻方法和系统，用于克服现有技术中存在的上述缺陷。

一种导航路网匹配精准位置梯次迭代搜寻方法，所述方法包括步骤：

S1.将采集获取的连续轨迹点组成的轨迹和道路的路网作为准备数据，所述道路包括两个节点；

S2.从所述准备数据中取匹配道路的其中一节点匹配轨迹点的前后各N个轨迹点为一组，N为正整数；

S3. 在该组点中查找距离所述节点的最近的点；

S4.判断最近的点是否为该组点的端点且未到轨迹端点，若是，则取最近点前后各N个轨迹点为新的一组，并返回到步骤S2；若否，则进行S5；

S5.以该最近的点为该道路的该节点的匹配轨迹点，对道路的另一节点同样执行步骤S2-S5；

S6.两个节点所匹配的轨迹点表示所述匹配轨迹点采集时间之间的轨迹点都匹配到了该道路上，因此，调整道路两节点新匹配位置之间的轨迹点匹配该道路。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述方法用于地图数据更新过程中的作业阶段，或者用于采集获取连续轨迹点组成的轨迹和一条单线道路的路网的车载采集设备中。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述车载采集设备为配置有GPS和惯导设备的采集车。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S3具体包括：计算该组点中所选定的每一轨迹点到道路端节点的欧氏几何距离，以所计算的距离最小的轨迹点作为最近的点，其计算公式为：其计算公式为：

，其中/>、/>为所述道路端节点的横纵坐标值，/>和/>为每一轨迹点的横纵坐标值。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述N取值在10到100之间。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，最近的点为该组点的端点且未到轨迹端点，具体为：若在该组点中取到的轨迹点，在整组轨迹点中时间最早或最晚，则判断为轨迹端点，此时并未找到最近道路端节点的匹配点，需要再次循环迭代，梯次接近道路端节点。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述方法还包括：S7.剔除错误匹配道路。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S7的错误匹配道路具体包括：（1）某道路匹配一个轨迹点，且该道路长度大于该轨迹点与相邻轨迹点之间的距离；

（2）某道路所匹配的轨迹点连线长度与该道路的长度之比小于80%或大于125%；

（3）某道路两节点所匹配的轨迹点前后所匹配道路不是与该道路形成顺序挂接，则该道路为错误匹配。

本发明还提供了一种导航路网匹配精准位置梯次迭代搜寻系统，所述系统用于实现所述的方法，所述系统包括：

数据准备模块，用于将采集获取的连续轨迹点组成的轨迹和一条单线道路的路网作为准备数据，所述道路包括两个节点；

匹配模块，用于从所述准备数据中取与某一道路的节点相匹配的轨迹点的前后各N个轨迹点为一组,N为正整数；

查找模块，用于在该组点中查找距离所述节点的最近的点；

判断模块，用于判断最近的点是否为该组点的端点且未到轨迹端点，若是，则取最近点前后各N个轨迹点为新的一组，并返回到匹配模块；若否，则采用确定模块处理；

所述确定模块，用于以该最近的点为该道路的该节点的匹配轨迹点；

调整模块，用于在两个节点所匹配的轨迹点表示所述匹配轨迹点采集时间之间的轨迹点都匹配到了该道路上，因此，调整道路两节点新匹配位置之间的轨迹点匹配该道路。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述采集由配置有GPS和惯导设备的采集车完成。

本发明的有益效果

与现有技术相比，本发明有如下有益效果：

本发明的导航路网匹配精准位置梯次迭代搜寻方法，将采集获取的连续轨迹点组成的轨迹和道路的路网作为准备数据，所述道路包括两个节点；从所述准备数据中取与某一道路的节点相匹配的轨迹点的前后各N个轨迹点为一组,N为正整数；在该组点中查找距离所述节点的最近的点；判断最近的点是否为该组点的端点且未到轨迹端点；以该最近的点为该道路的该节点的匹配轨迹点，对道路的另一节点同样执行步骤；两个节点所匹配的轨迹点表示所述匹配轨迹点采集时间之间的轨迹点都匹配到了该道路上，因此，调整道路两节点新匹配位置之间的轨迹点匹配该道路。ADAS高精度地图的采集的原始数据中对ADAS高精度地图和常规路网严格的匹配关系的要求下，将外业的匹配偏离和匹配错误进行匹配重建和纠正。经过大数据量、多场景测试，识别错误位置100%，纠正后匹配正确率为99.98%。

附图说明

图1为现有技术的示意图一；

图2为现有技术的示意图二；

图3为现有技术的示意图三；

图4为本发明的方法示意图；

图5为本发明的方法流程图；

图6为本发明的匹配过程示意图一；

图7为本发明的匹配过程示意图二；

图8为本发明的匹配过程示意图三；

图9为本发明的错误匹配情况一示意图；

图10为本发明的错误匹配情况三示意图。

具体实施方式

为了更好的理解本发明的技术方案，本发明内容包括但不限于下文中的具体实施方式，相似的技术和方法都应该视为本发明保护的范畴之内。为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

应当明确，本发明所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

先描述一下几个定义，方便理解下面的内容。

挂接点：两条道路具备拓扑关系时，其两个端点（即节点）必须有一个坐标重合，这个坐标所代表的点就是这两条道路的挂接点。

轨迹点：地图采集过程中，由GPS和惯导设备依据时间顺序获取的坐标形成的点。

轨迹：也称为外业轨迹，是同一设备，一次采集中按照采集时间顺序排列的轨迹点的集合。

轨迹采集：是采集车按照规划，利用车载设备（包括但不限于GPS和惯导）于实际道路上行驶，从而获取的轨迹，用以更新既有路网。

匹配：由于采集的轨迹是连续的轨迹点，为了给后面的处理流程予以更精确的增删改，所以要对每一个轨迹点赋予一个该点是采集于哪条道路上的信息，该过程就是匹配。

道路端节点：既有道路数据中道路的两个端点。

如图5所示，本发明提供了一种导航路网匹配精准位置梯次迭代搜寻方法，所述方法包括步骤：

S2.从所述准备数据中取与某一道路的节点相匹配的轨迹点的前后各N个轨迹点为一组,N为正整数；

S3. 在该组点中查找距离所述节点的最近的点；

具体来说，本发明的过程如下：

本发明轨迹匹配结果的后处理，所以实在地图数据更新过程中的作业阶段，若采集端算力能够达到也可以用于车载采集设备中，在外业轨迹提交前进行应用。

本发明包括：首先用以调整匹配点（即轨迹匹配的不同道路的之间的挂接点），其次步用以剔除错误匹配道路（挂接点所挂接的道路未必只有两条，但轨迹是行车采集得来，故轨迹的点最多挂接两条道路，以现有的图2为例，轨迹应该匹配道路A’和C’，中间匹配了道路D’是错误的应该剔除）

步骤1.数据准备：由车载GPS和惯导设备获取的轨迹和既有道路网。

步骤2.取匹配道路的节点匹配轨迹点的前后各HYPERLINK \l"_程序算法参数："N个轨迹点为一组：路网由于道路端节点是道路端点，又因为道路与道路具备挂接关系，所以节点的匹配轨迹点所匹配的道路和前后轨迹所匹配的道路不相同，本发明以此特征识别节点所匹配的轨迹点，然后依据给定的N，按照时间顺序前后取多个轨迹点，即共取2N+1个轨迹点为一组，其中N为算法参数，若N较小则梯次迭代次数较多，若N较大则单次梯次迭代运算量较大，N的大小可灵活调整，根据实际情况确定，本发明在实际应用中，N取值在10到100之间。

步骤3.在这组点中查找节点的最近点：在所选定的轨迹点组中计算轨迹点到道路端节点的欧氏几何距离，选距离最小的轨迹点，记为最近点，其计算公式为：

步骤4.判断最近点为这组点的端点且未到轨迹端点：若路网取到的轨迹点，在整组轨迹点中时间最早或最晚，则为轨迹端点，若最近点为这组点的端点且到达轨迹端点，则转至步骤6；否则，则可认为轨迹点并未与道路端节点匹配点，需要再次循环迭代，则转到步骤5，梯次迭代从而接近道路端节点。

步骤5.再以新确定的最近点为基础，取最近点前后各HYPERLINK \l"_程序算法参数："N个轨迹点为一组：该步骤为梯次迭代的内容，即一步一步逼近节点，每一步为一个循环，所以这个循环逼近的过程就是梯次迭代的表达，其做法同“取匹配道路的节点匹配轨迹点的前后各HYPERLINK \l"_程序算法参数："N个轨迹点为一组”及往后直至此步骤。

步骤6.设最近点为该道路的这个端节点的匹配轨迹点：该种场景说明找到了节点所匹配的轨迹点，即结束了该端节点的迭代寻找过程。

基于同样的实施方式，道路的另一个端节点也执行前面的这些步骤。

步骤7.调整道路两节点新匹配位置之间的轨迹点匹配该道路，即找到的匹配的轨迹点及两轨迹点之间的点组成的作业轨迹与道路相匹配：路网由于道路为一条单线，所以其节点有且只有两个，若一条道路的两个节点所匹配的轨迹点均已经执行了以上步骤，则两个节点所匹配的轨迹点所代表轨迹点之间的轨迹点就都暂时认为匹配到了该道路上，这时就可以将两轨迹点之间的估计几点的轨迹匹配信息纠正为该道路。

以图4的道路的左节点，大黑色实心点,即M为例，原始匹配位置在小圈圈定的小黑点，即N位置，需要最终纠正到黑色箭头指示的位置,即Mn。

下面以具体的步骤来说明：

（1）首先，以原始匹配位置，即M位置为基准，前后找N个轨迹点组成一组，如图6所示，以N=3为例；

从该组中找距离节点的最近点即M1，为节点的新匹配位置，如图7所示；

若新匹配位置在该组的轨迹点的端点（一组轨迹点的时间最早和最晚所获取的点，其类型分为起点和终点，时间最早的为起点，时间最晚的为终点）上如图，则重复（1）、（2）两步，直到如图8最近点为Mn。

优选地，本发明还包括：摘除错误匹配，这种场景为特殊路段场景及其该场景的采集轨迹的情况选择。

在经过上述步骤之后，若出现以下三个种场景，需要摘除错误的匹配，摘除匹配即将轨迹点的匹配信息置为无效匹配，也就是不匹配任何道路，该种情况在轨迹匹配和之后的步骤中被识别为匹配歧义，需要其他程序或人工处理，也可能是新建道路，该场景的轨迹点，在本发明之后的业务中将会生成新的道路加入道路网中：

某道路匹配一个轨迹点，且该道路长度大于该轨迹点与相邻轨迹点之间的距离（该种场景由于道路过短，轨迹点采集密度不足以表达其长度，所以在该道路仅仅采集了一个轨迹点导致，由于单点不能构成线，为了本发明之后的业务步骤能够识别和纠正，避免引起诸如0长度道路等不必要的问题，故将该场景匹配摘除）。如图9所示的B道路，其中的F’道路为既有路网没有，但实际存在的道路。

（2）某道路所匹配的轨迹点连线长度与该道路的长度之比小于80%或大于125%，可认为采集车在该道路中间停止采集或在该道路附近有一条新增道路和既有道路端节点一致，但和既有道路长度不同，则该道路为错误匹配。

（3）某道路两节点所匹配的轨迹点前后所匹配道路并不都是与该道路形成顺序挂接，则该道路为错误匹配，顺序挂接的情况为：若A’道路挂接B’道路，B’道路挂接C’道路，则轨迹的匹配道路先后关系也为A’后面是B’，B’后面是C’，则该情况为顺序挂接。如图10中的D’道路所匹配的轨迹点是A和B，而A和B并不是通过D’来挂接的，该场景多数为D’道路几何变更为A和B之间的新道路，或采集车在道路D’中间位置掉头导致，这种场景需要本发明之后的业务步骤通过采集的其他信息（诸如，照片、人工标注、视频和语音）等确认。

作为本发明公开的实施例，本发明还提供了一种导航路网匹配精准位置梯次迭代搜寻系统，所述系统用于实现所述的方法，所述系统包括：

查找模块，用于在该组点中查找距离所述节点的最近的点；

优选地，所述采集由配置有GPS和惯导设备的采集车完成。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求书的保护范围内。

Claims

1.一种导航路网匹配精准位置梯次迭代搜寻方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

S1.将采集获取的连续轨迹点组成的轨迹和道路的路网作为准备数据，所述道路包括两个端节点；

S2.从所述准备数据中取与某一道路的端节点相匹配的轨迹点的前后各N个轨迹点为一组,N为正整数；

S3.在该组点中查找距离所述节点的最近的点，所述S3具体包括：计算该组点中所选定的每一轨迹点到道路端节点的欧氏几何距离，以所计算的距离最小的轨迹点作为最近的点，其计算公式为：

，其中/>、/>为所述道路端节点的横纵坐标值，/>和/>为每一轨迹点的横纵坐标值；

S4.判断最近的点是否为该组点的端点且未到轨迹端点，若是，则取最近的点前后各N个轨迹点为新的一组，并返回到步骤S2；若否，则进行S5；

S5.以该最近的点为该道路的该端节点的匹配轨迹点，对道路的另一端节点同样执行步骤S2-S5；

S6.两个端节点所匹配的轨迹点表示所述匹配轨迹点采集时间之间的轨迹点都匹配到了该道路上，因此，调整道路两节点新匹配位置之间的轨迹点匹配该道路；

S7.剔除错误匹配道路，具体包括：（1）某道路匹配一个轨迹点，且该道路长度大于该轨迹点与相邻轨迹点之间的距离；

2.根据权利要求1所述的导航路网匹配精准位置梯次迭代搜寻方法，其特征在于，所述方法用于地图数据更新过程中的作业阶段，或者用于采集获取连续轨迹点组成的轨迹和一条单线道路的路网的车载采集设备中。

3.根据权利要求2所述的导航路网匹配精准位置梯次迭代搜寻方法，其特征在于，所述车载采集设备为配置有GPS和惯导设备的采集车。

4.根据权利要求1所述的导航路网匹配精准位置梯次迭代搜寻方法，其特征在于，所述N取值在10到100之间。

5.根据权利要求2所述的导航路网匹配精准位置梯次迭代搜寻方法，其特征在于，最近的点为该组点的端点且未到轨迹端点，具体为：若在该组点中取到的轨迹点，在整组轨迹点中时间最早或最晚，则判断为轨迹端点，此时并未找到最近道路端节点的匹配点，需要再次循环迭代，梯次接近道路端节点。

6.一种导航路网匹配精准位置梯次迭代搜寻系统，其特征在于，所述系统用于实现权利要求1-5任一项所述的方法，所述系统包括：

查找模块，用于在该组点中查找距离所述节点的最近的点；

7.根据权利要求6所述的导航路网匹配精准位置梯次迭代搜寻系统，其特征在于，所述采集由配置有GPS和惯导设备的采集车完成。