CN1784705A - 重采样长度确定方法及装置 - Google Patents

Abstract

设置在线性的采样点之间的重采样长度L，其中所述长度L被用于重采样线性目标，使得在通过连接重采样点获得的重采样形状和线性目标之间的误差Er不超过预定的可允许误差。由于可允许误差被确定，并且重采样长度L被确定为不超过该误差，所以重采样形状极好地跟随所述线性目标。

Description

重采样长度确定方法及装置

技术领域

本发明涉及一种采样点间隔(重采样长度)的确定方法，以在数字地图上设置遵守道路的形状等的多个采样点来产生表示道路位置等的编码的数据，一种利用所述确定方法的编码数据生成方法，以及一种用于实现该方法的装置，并且提出了如何根据原始的形状在小误差的情况下确定重采样长度，而不至于增加编码的数据的数据量。

背景技术

迄今，VICS(车辆信息通信系统)已经进行了通过用于安装数字地图数据库的车辆导航系统的信标和FM多路复用广播来提供指示交通堵塞区域和行进时间的车辆信息的服务。车辆导航系统接收车辆信息并在屏幕上所显示的地图上显示着色的交通堵塞区域，并为显示计算到目的地所需要的时间。

因此，为了提供车辆信息，传递数字地图上的道路的位置信息变得必要。在用于接收有关当前位置和目的地的信息并提供有关将以最短时间到达目的地的推荐的路径的信息的服务中，以及在近年的研究中发展的从行驶车辆(探测车)收集轨迹信息、速度信息等的车辆信息收集系统(探测信息收集系统)中，也有必要向关联方报告数字地图上的推荐的路径和行驶轨迹。

迄今，为了报告数字地图上的道路位置，一般来说，已经使用了分派给道路的连线(link)数和确定诸如交叉点的节点的节点数。然而，在道路网络中定义的节点数和连线数需要随新建造或者道路变化而用新数代替，并且由每个公司所产生的数字地图数据也必须相应地被更新，因此使用节点数和连线数的系统涉及用于维护的巨大社会成本。

为了改善这一点，JP-A-2003-23357公开了一种不使用节点数或连线数且用小的数据量报告在数字地图上的道路位置的方法。

用此方法，在要被报告的数字地图上的道路区域中，以给定的间隔再次设置采样点(称为“等距离重采样”)，并且对具有按顺序排列的采样点的位置数据的数据串执行压缩编码处理，然后发送被压缩和编码的数据。在接收数据的接收方，重构采样点的位置数据的数据串，并且在接收方的数字地图上再现道路形状。利用位置数据，在需要时为确定道路区域，在接收方的数字地图上执行位置确定和位置查询(reference)(地图匹配)。

按下列的顺序对位置数据的数据串执行压缩编码：(1)位置数据到单个变量的转换，(2)由单个变量所表示的值到具有统计偏离的值的转换，以及(3)按随后描述的提供的值的可变长度编码：

(1)位置数据到单个变量的转换

图15(a)表示在按等距离重采样设置的道路区域中作为PJ-1和PJ的采样点。该采样点(PJ)由来自相邻的采样点(PJ-1)的距离(重采样长度)L和角度Θ的两个维度唯一确定。假定所述距离是常数(L)，则采样点(PJ)可以由来自相邻的采样点(PJ-1)的唯一角度分量Θ的单个变量表示。在图15(a)中，示出了作为角度Θ的、基于“绝对方位角”的角度Θ，和在0至360度的范围内按顺时针规定的大小(从正北方向的绝对方位角)，其中正北方位角(该图的上部)作为0度。道路区域可以由采样点的角度分量的数据串、通过指示在采样点之间的恒定距离L和分别作为起点或终点(参考点)的采样点的纬度和经度表示。

(2)单个变量值到具有统计偏离的值的转换

如图15(b)所示，每个采样点的角度分量，由与相邻采样点的角度分量的位移差即“偏转角”θj来表示，使得采样点的单个变量值成为适合于可变长度编码的统计偏离值。偏转角θj用下式计算：

θj＝Θj-Θj-1

如果道路是线性的，则采样点的偏转角集中于0附近，并且成为具有统计偏离的数据。

如图15(c)所示，通过用与利用前面的采样点PJ-1、PJ-2、...的偏转角θj-1、θj-2、...预测的采样点PJ的偏转角预测值Sj(统计预测值)的差值(偏转角预测差值或者偏转角预测误差)Δθj表示所关注采样点PJ的偏转角θj，可以将采样点的角度分量转换为具有统计偏离的数据。例如，可以将统计预测的值Sj定义为：

Sj＝θj-1

或者可以定义为：

Sj＝(θj-1+θj-2)/2

按下式计算偏转角预测的误差值Δθj：

Δθj＝θj-Sj

如果所述道路以恒定的曲率弯曲，则采样点的偏离角预测的差值Δθ集中于0附近，并且成为具有统计偏离的数据。

图15(d)是示出在线性道路区域被显示为偏转角θ，并且曲线(curvilinear)道路区域被显示为偏转角预测的差值Δθ时的数据出现频率的图。最大值出现在θ(或Δθ)＝0°处，并且θ和Δθ的出现频率具有统计偏离。

(3)可变长度编码

接下来，对转换为具有统计偏离的值的数据串值进行可变长度编码。存在诸如固定数值压缩方法(0压缩等)、Shannon-Fano编码方法、哈夫曼(Huffman)编码方法、算术编码方法和字典方法(dictionary method)的各种可变长度编码方法；任何方法可以被使用。为了使用最普通的哈夫曼编码方法，利用如下代码表，其中为高度频繁出现的数据定义比特数量少的代码和为较少频繁出现的数据定义比特数大的代码，对具有统计偏离的数据串中的值编码，以便减少总的数据量。

上面提到的JP-A-2003-23357提出了一种方法，将在道路形状的曲率大的区域B中等距离重采样的距离L2设置得短并且将具有小的曲率的线性区域A中的等距离重采样的距离L1设置得长，如图16所示。理由在于，如果在长距离重采样具有大曲率的极大地弯曲的道路，则在指示特征道路形状的位置放置采样点变得不可能，道路形状在接收方的再现性变差，并且错误匹配的可能性可能变高。

作为特定的方法，重采样长度确定方法：将在每个区域j重采样长度Lj(量化重采样长度)可取的值预先设置为例如40/80/160/320/640/1280/2560/5120米，利用区域j的曲率半径ρj根据下面的表达式(表达式1)找出Lj，并且确定最接近该值的量化重采样长度是重采样长度Lj：

Lj＝ρj·Kr(其中Kr是固定参数)(表达式1)

然而，利用(表达式1)的重采样长度确定方法等于找出接近如图17所示的理想圆的多边形的每条边的长度，并且接近理想圆的多边形的边(角)数是常数，而不管曲率半径的大小。因此，当所述曲率半径小(所述圆小)时，则在圆和多边形之间的最大误差也如图17所示的那样小；当曲率半径大时，在圆和多边形之间的最大误差，即在原始形状和连接采样点的近似形状(重采样形状)之间的最大误差如图17(b)所示的那样变大。这是一个问题。

图18示出了在根据用相关领域方法确定重采样长度重采样所述道路形状并生成编码的数据之后从编码的数据再现的重采样形状。可见，再现的重采样形状的跟随(follow-up)能力相对于和缓的快速公路(express highway)曲线是不好的。

重采样形状的重复能力可以通过将(表达式1)中的Kr设置得小来提高，在此情形中，它等效于增加接近理想圆的多边形的边(角)数，并且为具有小的曲率半径的道路形状设置比必要更多的精细的重采样长度，引起编码的数据的压缩率降级的问题。

如图19(a)、(b)、(c)所示的那样，假设道路线性交叉处的拐角(这在下文将称作为“V形曲线”，而不管交角的大小)是用于计算曲率半径的圆弧的一部分，是不合理的。因此，相关领域中的重采样长度确定方法涉及不能够为显示出V形曲线的原始形状设置适合的重采样长度的问题。

本发明旨在解决相关领域中的问题，因此本发明的目的是：提供一种重采样长度的确定方法，其能够提供相对于原始形状具有小的误差的重采样形状而不招致编码的数据的数据量增加；以及提供一种使用所述重采样长度确定方法的编码的数据生成方法；以及用于实现各方法的装置。

专利文献1：JP-A-2003-23357

发明内容

在本发明的重采样长度确定方法中，设置用于重采样线性目标的采样点之间的重采样长度，使得连接采样点的作为直线的重采样形状和所述线性目标之间的误差不超过预定的可允许误差。

因此，所述可允许误差被预先定义，并且所述重采样长度被确定，以便不超过所述可允许误差，使得所述重采样形状很好地跟随所述线性形状。

为了从本发明的另一个方面领会本发明，本发明是一种用于重采样线性目标的采样点之间的重采样长度确定方法，并且该重采样长度确定方法包括如下步骤(1)至(4)：

步骤(1)，在预定条件下，确定线性目标的形状是否接近于部分圆弧。

步骤(2)，如果作为所述确定步骤的结果确定所述形状接近于部分圆弧，则计算所述线性目标的曲率半径。

步骤(3)，如果所述线性目标的曲率半径ρ等于或者大于预定值，则设置所述重采样长度，使得在连接采样点的作为直线的重采样形状和所述线性目标之间的误差不超过预定的可允许的误差Emax。

步骤(4)，如果所述线性目标的曲率半径ρ等于或者小于所述预定值，则通过使得所述线性目标接近于对应于所述曲率半径ρ的多边形来设置所述重采样长度。

在如上所述的(3)中的本发明的重采样长度确定方法中，所述重采样长度可以基于包含(ρ²-(ρ-Emax)²)的确定表达式的值来确定。

该确定表达式可被用于确定不超过所述可允许误差的所述重采样长度。

在如上所述的(4)中的本发明的重采样长度确定方法中，所述重采样长度可以基于包含利用曲率半径ρ和固定参数Kr的Kr·ρ的确定表达式来确定。

另一方面，在如上所述的(4)中，可以响应于ρ而改变Emax，使得ρ越小，则Emax越小。

在这样做的过程中，如果所述线性目标表现出急剧的小曲线，则防止重采样形状相对于原始形状畸变。

在本发明的重采样长度确定方法中，当假设所述线性目标的弯曲部分不是部分圆弧时，根据不超过可允许误差的弯曲部分，使得所述弯曲部分在所述误差情况下接近于部分圆，接着计算所述确定表达式的值，并基于所计算的值确定重采样长度。

在这样做的过程中，也可以在V形曲线部分确定适当的重采样长度。

如果确定线性目标形状目标的形状包含不接近于部分圆弧的弯曲部分，则可以在所述弯曲部分之前和之后的部分响应于偏转角大小选择预定重采样长度。

确定线性目标的形状是否接近于部分圆弧的所述步骤可以利用偏转角大小或者偏转角和节点到节点的距离之间的关系来执行。

在本发明的编码数据生成方法中，由如上所述的方法中的任何一种确定采样点之间的重采样长度以重采样线性目标；根据确定的重采样长度重采样线性目标，以设置多个采样点，由具有出现频率偏离的角度分量表示每个采样点的位置数据；以及按次序对列出采样点的位置数据的数据串执行可变长度编码，以压缩所述数据。

根据所述方法，可以在相对于原始形状具有小的误差且数据量不是如此大的情况下提供表示所述线性目标的编码数据。

本发明包含一种装置，其包括重采样长度确定部分，该重采样长度确定部分用于根据如上所述的任何一种方法确定在采样点之间的重采样长度，以重采样线性目标。

本发明的一种编码数据生成装置，包括：重采样长度确定部分，用于根据如上所述的任何一种方法确定在采样点之间的重采样长度，以重采样线性形状；重采样处理部分，用于根据由所述重采样长度确定部分所确定的重采样长度重采样所述线性形状，以设置多个采样点；以及可变长度编码处理部分，用于用具有出现频率偏离的角度分量表示由所述重采样处理部分设置的每个采样点的位置数据，并且按顺序对列出每个采样点的位置数据的数据串执行可变长度编码，以便压缩所述数据。

所述装置可以执行如上所述的重采样长度确定方法和编码数据生成方法。

可以将如上所述的配置应用于用于报告探测车的行驶轨迹的安装探测车的机器。

而且，本发明还包含用于使计算机确定采样点之间的重采样长度以重采样线性目标的程序。该程序使得计算机执行如上所述的步骤(1)至(4)。

本发明还包含编码数据解码装置，其包括：用于接收利用如上所述的线性目标的编码数据生成方法提供的编码数据的接收部分和用于重构所接收的编码数据的重构部分。

在本发明的重采样长度确定方法中，可以确定用于在相对于原始形状具有小的误差而不招致数据量增加的情况下产生重采样形状的重采样长度。在V形曲线部分也可以确定适合的重采样长度。

附图说明

图1是在本发明的第一实施例中描述重采样长度确定方法中的重采样形状和所关注道路形状之间的误差的图。

图2是描述中心线重采样的图。

图3是示出在本发明的第一实施例中的重采样长度确定方法的过程的流程图。

图4是示出道路连线长度和偏转角的图。

图5是描述曲率定义的图。

图6是用距目标道路的起始的距离表示由本发明的第一实施例中的重采样长度确定方法确定的重采样长度的图。

图7是示出用于执行本发明的第一实施例中的重采样长度确定方法的信息发送装置的配置的框图。

图8是示出用于执行本发明的第一实施例中的重采样长度确定方法的安装探测车的机器的配置的框图。

图9是描述本发明的第二实施例中的重采样长度确定方法的图。

图10是描述如何用本发明的第二实施例中的重采样长度确定方法设置近似的V形曲线的圆的图。

图11是示出本发明的第二实施例中的重采样长度确定方法的过程的流程图。

图12是示出本发明的第二实施例中的V形曲线确定过程的流程图。

图13(a)是示出在V形曲线确定过程中连线形状所确定的V形曲线的图，而图13(b)是示出在V形曲线确定过程中连线形状所确定的非V形曲线的图。

图14是示出当在数字地图上的道路的原始形状接近圆弧时重采样长度确定方法的应用例子的图。

图15是描述单变量值到具有统计偏离的值的转换方法的图。

图16是示出具有设置的不同采样长度的道路区域的图。

图17是描述相关领域的重采样长度确定方法的问题的图。

图18是示出在道路形状和重采样形状之间的疏远(alienation)的图。

图19描述不能应用相关领域的重采样长度确定方法的V形曲线的图。

具体实施方式

(第一实施例)

在本发明的第一实施例中，将讨论在数字地图上的道路的原始形状，线性目标接近圆弧时的重采样长度确定方法。换言之，将讨论在道路的原始形状接近圆弧的一部分，或者在预定条件下可以被假定为圆弧的一部分时的重采样长度确定方法。

在重采样长度确定方法中，在连接各采样点的近似形状(重采样形状)和道路形状之间的可允许的误差Emax被事先定义。当道路形状的曲率半径等于或者大于预定值时(即，如果采样相关领域的方法，恐怕在道路形状和重采样形状之间的误差可能超过可允许的误差Emax)，从多个预先设置的量化重采样长度当中选择要被使用的重采样长度，以便不超过可允许的误差Emax。当道路形状的曲率半径等于或者小于预定值，则用类似于相关领域的方法确定重采样长度。

在JP-A-2002-328033中描述了如何确定可允许误差Emax的细节。例如，设置Emax以便满足下面的条件：

·在目标道路区域的起点或者终点的附近，将可允许误差设置得小。

·如果平行行驶的道路相邻，则将可允许误差设置得小。

·在诸如立体交叉通道(interchange gateway)的具有浅的(shallow)的交角的连接道路存在的十字路口周围，将可允许误差设置得小。现在，如图1所示，将道路形状建模为具有曲率半径ρ的理想回路(circuit)。当在理想圆上用设置为L的重采样长度设置采样点时，在重采样形状和道路形状之间的最大误差(线性近似误差)Er可以根据下面的表达式(表达式2)计算：

Er＝ρ-(ρ²-(L/2)²)(表达式2)

当(表达式2)对L展开时，则

L＝2(ρ²-(ρ-Er)²)(表达式3)

因此，为了防止在道路形状和重采样形状之间的误差超过可允许误差Emax，重采样长度L可以满足下面表达式(表达式4)的条件：

L≤2(ρ²-(ρ-Emax)²)(表达式4)

其中ρ≥Emax，Emax＞0

在本说明书中，所述“在重采样形状和线性目标之间的误差”指图1中的Er。

如图2所示，为了用从理想圆的上方的移位设置采样点和重采样，使得理想圆的线按相同的度数被分布在连接采样点的直线的左和右(称作为“中心线重采样”)，则在重采样形状和道路形状之间的误差分量理想地平均扩展到重采样形状的左和右，因此在中心线采样中，重采样长度L可以满足下面表达式(表达式5)的条件：

L≤2×2(ρ²-(ρ-Emax)²)(表达式5)

其中ρ≥Emax，Emax＞0

然而，由于实际的道路形状的圆弧不同于理想圆，所以在ρ等于或者大于预定值(大约2至5倍Emax)时，重采样区域长度确定值L0按虑及安全因子的下面表达式(表达式6)来设置：

L0＝α×2(ρ²-(ρ-Emax)²)(表达式6)

其中当执行中心线重采样时，α＝1.2至1.8，当不执行中心线重采样时，α＝0.6至0.9。

基于根据(表达式6)所计算的L0，确定量化重采样长度Ln。如上所述的重采样长度确定方法可以基于包含(ρ²-(ρ-Emax)²)的确定表达式执行。

当ρ等于或者小于预定值时，如果L0根据如上所述的表达式确定，则从原始形状的畸变或疏远程度增加。因此，在此情形中，按下面表达式(表达式7)设置重采样区域长度确定值L0。当所述形状与对应于曲率半径的多边形近似时，所述重采样长度被设置。

L0＝Kr·ρ(表达式7)

其中Kr是固定参数。

基于根据(表达式7)所计算的L0确定量化重采样长度。如上所述的重采样长度确定方法可以基于包含Kr·ρ的确定表达式执行。

当基于重采样区域长度确定值L0确定量化重采样长度Ln时，如果道路形状显示出和缓的大曲线，就防止重采样形状大大偏离道路形状，而如果道路形状显示出急剧的小曲线，就防止重采样形状相对于道路形状畸变。

因此，接收方可以解码接收数据，并且精确地再现重采样形状。

代替当道路形状的曲率半径ρ等于或者小于预定值时设置重采样区域长度确定值(表达式7)，可允许误差(Eo)可以被设置为曲率半径ρ的函数(当ρ小时，Eo也变小)，并且量化重采样长度Ln可以使用在(表达式6)中的重采样区域长度确定值确定，而不管ρ的大小。

在此情形中，可以例如按下面表达式(表达式8，9)设置可允许的误差(Eo)：

Eo＝Emax               (表达式8)

其中当ρ等于或者大于预定值(例如，γ·ρ≥Emax)

Eo＝γ·ρ             (表达式9)

其中γ是1或者更小的常数(大部分，0.2至0.5)。如果Eo是ρ的单调增函数，则(表达式9)可以是任何其它的表达式。在所述模式中，可允许误差Emax响应于曲率半径ρ而变化，使得曲率半径ρ越小，则可允许误差Emax越小。

图3示出了利用在(表达式6)和(表达式7)中的重采样区域长度确定值L0设置实际重采样长度的过程。

首先，确定在道路形状和重采样形状之间的最大可允许误差Emax(步骤1)。接着，从数字地图数据库采集目标道路的道路形状数据(步骤2)。道路形状数据包含如图4所示的节点和连线数据。将注意力集中到以在n＝2的连线n开始的顺序的连线(步骤3)，则根据下面的表达式(表达式10)使用连线n的长度Sn和关于相邻连线(n-1)的偏转角θn计算曲率an(步骤4)：

an θn/Sn                   (表达式10)

在二维曲线中的曲率被定义为Δω/ΔL的ΔL-＞0的极限值dω/dL，其中Δω是在如图5所示的曲线上彼此距离ΔL的两点P(L)和P(L+ΔL)处的切线之间的角度，并且它的倒数ρn被定义为在点P处的曲率半径。在(表达式10)中，ΔL利用不是极限值的线Sn来近似，进而Δω利用θn来近似。这里，目的是计算重采样区域长度确定值，并且严格性不作要求，因此如果根据(表达式10)计算曲率的近似值，则不存在实际的障碍。

接下来，根据下面的表达式(表达式11)计算曲率半径ρn(步骤5)：

ρn 1/an                     (表达式11)

确定曲率半径ρn是否等于或者大于所规定的值(步骤6)。当曲率半径ρn等于或者大于所规定的值时，基于利用(表达式6)所计算的重采样区域长度确定值，确定连线n的量化重采样长度Ln(步骤7)。当曲率半径ρn小于所规定的值时，则基于利用(表达式7)所计算的重采样区域长度确定值，确定连线n的量化重采样长度Ln(步骤8)。

在步骤8，连线n的量化重采样长度Ln可以基于从L0＝α×2(ρ²-(ρ-Eo)²)计算的重采样区域长度确定值L0确定，其中Eo＝γ·ρ(或者Eo是ρ的适合的单调增函数)。

将注意力集中于下一条线(步骤10)，步骤4和随后的步骤被重复。当完成了用于目标道路的所有连线的处理(步骤9)时，如果在相邻的连线之间应用相同的量化重采样长度，则连接各连线，并用与所述起始的距离表示所有目标道路(L2、L4、...、L3)的重采样长度(步骤11)，如图6所示。接着，利用重采样长度，对目标道路执行重采样处理，用偏转角或者偏转角预测的差值表示每个采样点的位置信息，并且执行可变长度编码以压缩数据(步骤12)。

执行这样的处理，由此可以提供编码的数据，其用小数据量表示很接近道路的原始形状的道路位置。

图7示出了信息发送装置(编码的数据生成装置)20和充分利用所提供的车辆信息的诸如安装于车辆的导航系统或者个人计算机的信息利用装置(编码的数据重构装置)40的配置，该信息发送装置20用于执行所述重采样长度确定方法以报告车辆信息目标道路。信息发送装置20包括：用于输入交通堵塞信息和交通事故信息的事件信息输入部分21；形状数据提取部分23，用于从数字地图数据库A22提取车辆信息的目标道路区域中的道路形状数据；可允许误差确定部分24，用于确定在重采样形状和原始形状数据之间的可允许误差；重采样长度确定部分25，用于基于可允许误差确定重采样长度L；形状数据重采样处理部分26，用于重采样在形状数据提取部分23中提取的道路形状数据并生成采样点的位置数据串；可变长度编码处理部分28，用于压缩和编码由形状数据重采样处理部分26生成的数据；压缩数据存储部分27，用于存储压缩和编码的道路形状数据，并为外部介质提供所存储的数据；以及形状数据发送部分29，用于发送压缩和编码的道路形状数据。

另一方面，信息利用装置40包括：形状数据接收部分41，用于接收提供的道路形状数据；编码数据解码部分42，用于解码压缩和编码的数据；形状数据重构部分43，用于重构重采样形状；地图匹配部分45，用于利用在数字地图数据库B 46中的数据执行地图匹配，并在数字地图上确定通过采样点表示的道路区域；以及信息利用部分44，用于充分利用所提供的车辆信息。

在信息发送装置20中，重采样长度确定部分25基于可允许误差确定在重采样中的重采样长度L。形状数据重采样处理部分26利用确定的重采样长度L重采样由形状数据提取部分23所提取的目标道路的道路形状数据。

可变长度编码处理部分28对道路形状数据进行可变长度编码。将由可变长度编码压缩的道路形状数据记录在外部介质上，并从形状数据发送部分29提供或者发送。

在接收道路形状数据的信息利用装置40中，编码数据解码部分42解码压缩和编码的数据，并且形状数据重构部分43重构采样点的位置信息以再现连接采样点的重采样形状。重采样形状被叠置在数字地图上用于在信息利用装置40的屏幕上显示。

为了精确地确定所报告的道路区域，地图匹配部分45执行在采样点的位置数据和数字地图数据库B46中的地图数据之间的地图匹配，并且确定在数字地图数据库B46中的地图数据上的目标道路。

信息利用部分44在所述屏幕上显示所提供的车辆信息，并且利用用于路径搜索的车辆信息以便充分利用所述车辆信息。信息利用装置40也可以实现汽车导航接收机或者地图显示终端。

图8示出了安装探测车的机器(编码数据生成装置)60和探测信息收集中心(编码数据重构装置)50的配置，该安装探测车的机器60用于执行重采样长度确定方法以便报告行驶轨迹，而探测信息收集中心50用于收集探测信息。安装探测车的机器60包括：本车辆位置确定部分61，用于基于从GPS天线73所接收的信息和陀螺仪74的检测信息确定本车辆位置；速度检测传感器70；传感器71，用于检测方向盘舵角；传感器72，用于检测横向加速度(横向G)；数字地图数据库69；可允许误差确定部分67，用于确定在重采样形状和道路形状之间的可允许误差；重采样长度确定部分68，用于确定用于重采样的重采样长度L；行驶轨迹存储部分62，用于存储本车辆的行驶轨迹；行驶轨迹形状重采样处理部分63，用于重采样行驶轨迹并生成采样点的位置数据串；可变长度编码处理部分64，用于压缩和编码由行驶轨迹形状重采样处理部分63所生成的数据；压缩数据存储部分65，用于存储压缩和编码的行驶轨迹形状数据；以及行驶轨迹发送部分66，用于发送压缩和编码的行驶轨迹形状数据。

另一方面，探测信息收集中心50包括：行驶轨迹接收部分51，用于接收由安装探测车的机器60所提供的行驶轨迹形状数据；编码数据解码部分52，用于解码压缩和编码的接收数据；行驶轨迹形状重构部分53，用于从所提供的数据重构行驶轨迹形状；以及行驶轨迹和测量信息利用部分54，用于充分利用从安装探测车的机器60收集的行驶轨迹和测量信息，以生成车辆信息。

将本车辆位置确定部分61中所检测的本车辆位置按与行驶轨迹一样的顺序存储在安装探测车的机器60的行驶轨迹存储部分62。重采样长度确定部分68根据速度信息、方向盘舵角和由传感器70、71和72检测的横向G以及从数字地图数据库69采集的道路形状，确定行驶轨迹的曲率的大小，并且基于曲率大小和由可允许误差确定部分67所确定的可允许误差，确定用于重采样的重采样长度L。

行驶轨迹形状重采样处理部分63在探测信息发送定时读取存储在行驶轨迹存储部分62中的行驶轨迹数据，并且利用由预测表达式确定部分68所确定的重采样长度重采样行驶轨迹形状。

可变长度编码处理部分64对所述数据进行可变长度编码。将压缩和编码的数据发送到探测信息收集中心50。可以将所述数据存储在外部介质上以便提供给探测信息收集中心50。

在探测信息收集中心50中，编码数据解码部分52解码从安装探测车的机器60收集的数据，并且行驶轨迹形状重构部分53重构采样点的位置信息，以再现行驶轨迹的重采样形状。与在安装探测车的机器60中所测量的速度等的测量信息一起，充分利用行驶轨迹信息以生成车辆信息。

因此，信息发送装置和安装探测车的机器利用本发明的重采样长度确定方法编码目标道路和行驶轨迹，由此所述信息利用装置和接收编码的数据的探测信息收集中心可以解码所述接收数据并精确地再现所述重采样形状。

(第二实施例)

在本发明的第二实施例中，讨论了在作为例子的V形曲线中的重采样确定方法，其中道路形状不可被假设为是圆弧的一部分。

如图9所示，在V形曲线中，由圆切线将V形曲线部分近似为用于重采样的V形曲线部分。设置圆的大小使得在V形曲线和圆之间的最大误差不超过预先设置的可允许误差Emax2，如图10所示。

设圆的半径为R，并且从圆和V形曲线之间的接触点P1、P2到V形曲线的交点P之间的距离为D，则下列关系成立：

ω＝(180-θ)/2

(R+Emax2)²＝D²+R²

D·tanω＝R

因此，根据所述表达式，可以用(表达式12)计算D，并且可以用(表达式13)计算R：

D＝Emax2·[tanω+{(tanω)²+1}]     (表达式12)

R＝D/tanω

＝Emax2·[1+({(tanω)²+1})/tanω]  (表达式13)

为了重采样V形曲线，将节点P1和P2在与点P的距离D加到一直线上，而将P1-＞P-＞P2假定为是具有曲率半径R的圆，根据由R确定的重采样长度L重采样V形曲线。

图11的流程图示出了在V形曲线中的重采样处理过程。

首先，确定V形曲线的最大可允许误差Emax2(步骤21)。接着，从数字地图数据库采集目标道路的道路形状数据(步骤22)。将注意力集中到以n＝2的连线n开始的次序的各连线上(步骤23)，采集连线n和相邻连线(n-1)的信息(步骤24)，并且确定连线n和相邻的连线(n-1)是否形成V形曲线(步骤25)。

根据在图12中所示出的过程进行所述确定。即，计算在连线(n-1)和连线n之间的偏转角θn以及连线n的长度Sn(步骤41)，并且根据(表达式10)(表达式11)将θn和Sn用来计算曲率半径ρn(步骤42)。

接下来，利用常数k，确定Sn≤k·ρn的条件表达式是否被满足(步骤43)。当Sn是长的时，则如图13(a)所示，条件表达式不被满足。在此情形中，确定连线(n-1)-＞连线(n)是不能使之近似于圆弧的V形曲线(步骤45)。当Sn短时，则如图13(b)所示，条件表达式被满足。在此情形中，确定连线(n-1)-＞连线(n)是可以使之近似于圆弧的通常的V形曲线(步骤44)。当k＝1时，如果Sn近似于曲率半径为ρn的具有规则多边形的角(corner)数或者更多的圆弧，则条件表达式被满足。

如果连线(n-1)-＞连线(n)是V形曲线，则基于Emax2的值利用(表达式12)(表达式13)计算D和R(步骤27)，在与连线(n-1)和连线(n)的连接点P的距离D将节点P1和P2加到连线上，并且将P1-＞P-＞P2的曲率半径设为R(步骤27)。

利用在第一实施例中所描述的重采样长度确定方法确定量化重采样长度Ln(步骤28)。如果在步骤25，连线(n-1)-＞连线n不是V形曲线，则立即执行步骤28。

对于所有的连线执行这样的处理。当对于所有的连线的处理完成时，如果在相邻的连线之间应用相同的量化重采样长度，则各连线被连接，并且整个目标道路的重采样长度由与所述起始的距离表示(步骤31)，并且对目标道路执行重采样处理和可变长度编码处理(步骤32)，如在第一实施例中一样。

执行这样的处理，由此也可以对V形曲线设置适合的重采样长度。

如果所述道路形状包含诸如V形曲线的不近似于部分圆弧的弯曲部分，则可以预先设置该弯曲部分的前面和后面的部分，以便响应于偏转角的大小而预先选择重采样长度。例如，可以用这样的方法响应于所述偏转角预先设置所述重采样长度，使得如果偏转角等于或者大于26度而小于40度，则重采样长度是50m，如果偏转角等于或者大于40度而小于60度，则重采样长度是30m，而如果偏转角等于或者大于60度，则重采样长度是15m。如果偏转角小于26度，则使用在第一实施例中所描述的重采样长度确定方法。

为了确定所述道路形状是否接近部分圆弧，可以使用用于在所述道路中预先设置的每个节点的偏转角的大小或在偏转角的大小和节点到节点的距离之间的关系。

图14是示出其中当在数字地图上的道路原始形状接近圆弧时，在原始数字地图上的道路上设置节点的状态的图。

如上所述，由偏转角的大小和节点到节点的距离可以确定是否将所述道路形状假设为圆弧。

根据偏转角θ和节点到节点的距离L计算曲率半径ρ，并且如果L＜2(ρ²-(ρ-E)²)，则可以确定原始目标道路是平滑的曲线，而不是交叉线或者V形曲线。这里，在E中键入±5m左右的数字化输入误差(在原始地图被数字化时的标准误差)。

图14中的内圆的曲率半径是130m，且似乎最长的直线的长度(节点到节点的距离)是66m。假设地图数据数字化输入误差E＝5m，则2(ρ²-(ρ-E)²)＝71m。

由于任何其它的节点到节点的距离小于该节点到节点的距离，可见该计算方法几乎是正确的。

仅仅使用偏转角而跳过该计算也可以进行粗略的确定，因为如果所述位置是柔和曲线被数字化这样的位置，则偏转角小。

在图8中，利用安装探测车的机器60和探测信息收集中心50以组合方式来构建探测车系统，并且在它们之间实现在探测车系统中的信息发送方法；利用本发明的重采样长度确定方法、编码数据生成方法和编码数据解码方法以组合方式实现该方法。

而且，本发明也包含用于使计算机确定在各采样点之间的重采样长度以重采样线性目标的程序。该程序使计算机执行如下步骤：在预定条件下确定线性目标的外形是否接近部分圆弧；如果作为确定步骤的结果确定该形状接近部分圆弧，则计算线性目标的曲率半径；如果线性目标的曲率半径等于或者大于预定值，则设置重采样长度，使得在作为线连接采样点的重采样形状和所述线性目标之间的误差不超过预定的可允许误差；以及如果线性目标的曲率半径等于或者小于预定值，则使线性目标接近于相应曲率半径的多边形。

将这样的程序以各种格式并入信息发送装置20和安装探测车的机器60。例如，可以将该程序记录在信息发送装置20、安装探测车的机器60或者外部装置的预定存储器中。可以将该程序记录在诸如硬盘的信息记录单元和诸如CD-ROM、DVD-ROM或存储卡的信息记录介质中。该程序可以经由网络下载。

以组合方式使用本发明的信息发送装置20和信息利用装置40或者安装探测车的机器60和探测信息收集中心50以构成地图数据分布系统。从生成编码数据的角度看，信息发送装置20和安装探测车的机器60用作编码器，而从重构编码数据的角度看，信息利用装置40和探测信息收集中心50用作解码器。

编码数据生成装置的信息发送装置20或者安装探测车的机器60是信息发送方的实施例，并且可以是任何可以发送信息的装置或终端。而且，所生成的编码数据也可以被记录在介质上，以便提供给任何其它装置。编码数据重构装置的探测信息收集中心50或者信息利用装置40也是信息接收方的实施例，并且如果该装置可以充分利用信息，则可以是该任何装置，如个人计算机或者移动终端。当然，在信息收集中心或者可以重构该编码数据的中心中的装置中，也可以提供类似的优点。而且，通过利用介质执行重构处理等，不必说记录所编码的数据，也可以提供类似的优点。

遵从本发明的编码数据生成方法的算法(程序)可以被记录在记录介质上，记录介质用于记录地图数据主体中与各条地图信息对应的地图数据。因此，使之可能压缩和编码地图数据主体。

在各实施例的描述中，线性目标是作为例子用于位置参考的道路形状。然而，线性目标不限于道路形状。所述“线性目标”包含所有拉长的包括线、曲线等的各种形式的形状，并且可以包含所有的可以用线性形状在地图上表示的地理信息。而且，还包含与地图无关的诸如指纹的由线性形状表示的全部。

尽管已经参照具体实施例详细描述了本发明，但是本领域的技术人员明白，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种变化和修改。

本发明以于2003年10月21日提交的日本专利申请(No.2003-360631)为基础，其通过引用在此并入。

产业上的可利用性

当表示数字地图的道路形状、河流、铁路、行政区域边界、轮廓线等的位置信息的编码数据被生成、存储、保持等时，可以使用本发明的重采样长度确定方法和编码数据生成方法。除了数字地图外，也可以在表示各种图案的线性目标、指纹等的编码数据被生成、存储和保持等时，应用所述编码数据生成方法。可以将本发明的装置应用到用于编码数据的生成、存储和保持的各种类型的装置。

Claims (14)

1.一种重采样长度确定方法，用于设置在采样点之间的重采样长度，以重采样线性目标，使得连接采样点的作为直线的重采样形状和所述线性目标之间的误差不超过预定的可允许误差。

2.一种用于重采样线性目标的采样点之间的重采样长度确定方法，所述重采样长度确定方法包括如下步骤：

在预定条件下，确定线性目标的形状是否接近于部分圆弧；

如果作为所述确定步骤的结果确定所述形状接近于部分圆弧，则计算所述线性目标的曲率半径；

如果所述线性目标的曲率半径等于或者大于预定值，则设置所述重采样长度，使得在连接采样点的作为直线的重采样形状和所述线性目标之间的误差不超过预定的可允许的误差；以及

如果所述线性目标的曲率半径等于或者小于所述预定值，则通过使得所述线性目标接近于对应于所述曲率半径的多边形来设置所述重采样长度。

3.如权利要求1或2所述的重采样长度确定方法，其中

在如果所述线性目标的曲率半径等于或者大于预定值，则设置所述重采样长度，使得在连接采样点的作为直线的重采样形状和所述线性目标之间的误差不超过预定的可允许的误差的所述步骤中，基于包含(ρ²-(ρ-Emax)²)的确定表达式的值来确定所述重采样长度，其中ρ是线性目标的曲率半径，而Emax是可允许误差。

4.如权利要求2所述的重采样长度确定方法，其中

在如果所述线性目标的曲率半径等于或者小于所述预定值，则通过使得所述线性目标接近于对应于所述曲率半径的多边形来设置所述重采样长度的所述步骤中，基于包含利用所述线性目标的曲率半径ρ和固定参数Kr的Kr·ρ的确定表达式，确定所述重采样长度。

5.如权利要求2所述的重采样长度确定方法，其中

在如果所述线性目标的曲率半径等于或者小于所述预定值，则通过使得所述线性目标接近于对应于所述曲率半径的多边形来设置所述重采样长度的所述步骤中，所述可允许误差响应于所述曲率半径而变化，使得曲率半径越小，则可允许误差越小。

6.一种用于重采样线性目标的采样点之间的重采样长度的确定方法，所述重采样长度确定方法还包括如下步骤：

在预定条件下，确定所述线性目标的形状是否接近于部分圆弧；

如果作为所述确定步骤的结果确定线性目标形状目标的形状包含不接近于部分圆弧的弯曲部分，则根据不超过可允许误差的弯曲部分使得所述弯曲部分接近于部分圆；以及

计算确定表达式的值并基于所计算的值确定重采样长度。

7.一种用于重采样线性目标的采样点之间的重采样长度的确定方法，所述重采样长度确定方法包括如下步骤：

在预定条件下，确定所述线性目标的形状是否接近于部分圆弧；以及

如果作为所述确定步骤的结果确定线性目标形状目标的形状包含不接近于部分圆弧的弯曲部分，则在所述弯曲部分之前和之后的部分响应于偏转角大小选择预定重采样长度。

8.如权利要求2至7中的任何一个所述的重采样长度确定方法，其中

确定线性目标的形状是否接近于部分圆弧的所述步骤，利用偏转角大小或者偏转角和节点到节点的距离之间的关系来执行。

9.一种线性目标的编码数据生成方法，包括如下步骤：

由如权利要求1至8中的任何一个所述的方法确定线性目标的重采样长度；

根据确定的重采样长度重采样线性目标，以设置多个采样点；

由具有出现频率偏离的角度分量表示每个采样点的位置数据；以及

按次序对列出由角度分量表示的位置数据的数据串执行可变长度编码。

10.一种包括重采样长度确定部分的装置，该重采样长度确定部分利用如权利要求1至8中任何一个所述的重采样长度确定方法，确定在采样点之间的重采样长度，以重采样线性目标。

11.一种编码数据生成装置，包括：

重采样长度确定部分，用于按照如权利要求1至8中任何一个所述的重采样长度确定方法，确定在采样点之间的重采样长度，以重采样线性目标；

重采样处理部分，用于根据由所述重采样长度确定部分所确定的重采样长度重采样所述线性目标，以设置多个采样点；以及

可变长度编码处理部分，用于用具有出现频率偏离的角度分量表示由所述重采样处理部分设置的每个采样点的位置数据，并且按顺序对列出每个采样点的位置数据的数据串执行可变长度编码，以便压缩所述数据。

12.一种安装探测车的机器，用于报告探测车的行驶轨迹，所述安装探测车的机器包括：

重采样长度确定部分，用于按照如权利要求1至8中任何一个所述的重采样长度确定方法，确定在采样点之间的重采样长度，以重采样线性目标；

重采样处理部分，用于根据由所述重采样长度确定部分所确定的重采样长度重采样所述线性目标，以设置多个采样点；以及

可变长度编码处理部分，用于用具有出现频率偏离的角度分量表示由所述重采样处理部分设置的每个采样点的位置数据，并且按顺序对列出每个采样点的位置数据的数据串执行可变长度编码，以便压缩所述数据。

13.一种程序，使计算机确定采样点之间的重采样长度以重采样线性目标，所述程序用于使计算机执行如下步骤：

在预定条件下，确定线性目标的形状是否接近于部分圆弧；

如果作为所述确定步骤的结果确定所述形状接近于部分圆弧，则计算所述线性目标的曲率半径；

如果所述线性目标的曲率半径等于或者大于预定值，则设置所述重采样长度，使得在连接采样点的作为直线的重采样形状和所述线性目标之间的误差不超过预定的可允许的误差；以及

如果所述线性目标的曲率半径等于或者小于所述预定值，则使得所述线性目标接近于对应于所述曲率半径的多边形。

14.一种编码数据解码装置，包括：

接收部分，用于接收利用如权利要求9所述的线性目标的编码数据生成方法提供的编码数据；以及

重构部分，用于重构所接收的编码数据。

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