RU2663692C2 - Method and system of determining current and recommended lane of motor vehicle - Google Patents
Method and system of determining current and recommended lane of motor vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- RU2663692C2 RU2663692C2 RU2016118292A RU2016118292A RU2663692C2 RU 2663692 C2 RU2663692 C2 RU 2663692C2 RU 2016118292 A RU2016118292 A RU 2016118292A RU 2016118292 A RU2016118292 A RU 2016118292A RU 2663692 C2 RU2663692 C2 RU 2663692C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vehicle
- lane
- road
- observations
- navigation
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 28
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 6
- 238000012800 visualization Methods 0.000 claims description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 claims description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 2
- 238000005315 distribution function Methods 0.000 claims 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 1
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 4
- 230000008439 repair process Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 6
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 4
- 206010039203 Road traffic accident Diseases 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000008707 rearrangement Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000016776 visual perception Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Traffic Control Systems (AREA)
- Navigation (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к навигационной системе автотранспортного средства и, в частности, к способу вероятностного определения текущей полосы движения и формирования рекомендаций но своевременному перестроению при следовании по заданному маршруту.The invention relates to a navigation system of a vehicle and, in particular, to a method for probabilistically determining the current lane and forming recommendations but timely restructuring when following a given route.
Уровень техникиState of the art
В настоящее время существует большое количество навигационных программ, предназначенных для использования в автотранспортных средствах и служащих в качестве помощника при выборе маршрута движения и следовании по нему. Подобные навигационные программы установлены на мобильных пользовательских устройствах (планшетах и смартфонах), автономных устройствах, а также во встроенные непосредственно в автомобиль компьютеры. Наиболее популярными из подобных программ являются Яндекс. Навигатор (от компании «Яндекс»), Google Maps (от компания «Google»), Навител (от компании «Navitel»), СитиГИД (от компании «МИТ») и другие. Как правило, данные программы имеют схожие функциональные возможности - построение маршрутов из одной точки в другую и ведение по заданному маршруту, отображение текущей скорости, расчет времени прибытия в конечную точку. При этом, маршрут представляет собой совокупность связанных между собой крупных ключевых точек дорожного графа (перекрестки, примыкания дорог, многоуровневые развязки и т.д).Currently, there are a large number of navigation programs designed for use in vehicles and serving as an assistant in choosing a route and following it. Similar navigation programs are installed on mobile user devices (tablets and smartphones), stand-alone devices, as well as in computers built directly into the car. The most popular of these programs are Yandex. Navigator (from the Yandex company), Google Maps (from the Google company), Navitel (from the Navitel company), CityGUID (from the MIT company) and others. As a rule, these programs have similar functionality - building routes from one point to another and maintaining along a given route, displaying the current speed, calculating the time of arrival at the end point. At the same time, the route is a set of interconnected major key points of the road graph (intersections, junctions, multi-level junctions, etc.).
Расчет текущего положения на маршруте основывается на получении координат транспортного средства от глобальных спутниковых систем определения местоположения: GPS (США), ГЛОНАСС (РФ), Галлилео (ЕС). Навигационные устройства, установленные в автотранспортные средства, имеют аппаратную поддержку одной или одновременно нескольких подобных систем. Наиболее распространенными в использовании являются устройства, поддерживающие системы навигации GPS или GPS и ГЛОНАСС одновременно.The calculation of the current position on the route is based on obtaining vehicle coordinates from global satellite positioning systems: GPS (USA), GLONASS (RF), Gallileo (EU). Navigation devices installed in vehicles have hardware support for one or several similar systems. The most common to use are devices that support GPS or GPS and GLONASS navigation systems at the same time.
Следует заметить, что в настоящее время все навигационные программы «привязывают» полученные координаты двигающегося транспортного средства к единому сегменту (ребру), связывающему узлы дорожного графа. Визуализация маршрута и текущего местоположения автомобиля на экране навигационной программы представлена, как правило, в виде широкой полосы и крупного маркера соответственно. При этом, для лучшего визуального восприятия, ширина полосы соответствует ширине всей или почти всей проезжей части. Другими словами, отсутствует информация о движение по той или иной полосе. Эта проблема особенно актуальна в крупных мегаполисах, где существует большое количество многополосных дорог и сложных транспортных развязок. Многие программы для навигации иногда вводят в заблуждение или дают неполную и несвоевременную информацию, что зачастую приводит к невозможности осуществления необходимого маневра (поворота, разворота и т.д.) и ухода с маршрута. Следствием ухода с заданного маршрута является необходимость его перестроения, что влечет за собой существенную потерю времени и увеличение пробега транспортного средства.It should be noted that at present, all navigation programs “tie” the obtained coordinates of a moving vehicle to a single segment (edge) connecting the nodes of the road graph. Visualization of the route and the current location of the car on the screen of the navigation program is presented, as a rule, in the form of a wide band and a large marker, respectively. At the same time, for better visual perception, the width of the strip corresponds to the width of the entire or almost the entire roadway. In other words, there is no information about traffic on a particular lane. This problem is especially relevant in large cities, where there are a large number of multi-lane roads and complex transport interchanges. Many navigation programs are sometimes misleading or provide incomplete and untimely information, which often leads to the inability to carry out the necessary maneuver (turn, turn, etc.) and leave the route. The consequence of leaving a given route is the need to rebuild it, which entails a significant loss of time and an increase in vehicle mileage.
Программа Google Maps имеет возможность отображения информации о полосах перед некоторыми перекрестками. Программа в графическом виде (в виде знака) отображает полосу, которую необходимо занять для выполнения маневра. Однако, при этом, она не предоставляет и никак не учитывает информацию о том, какую именно полосу занимает транспортное средство в текущий момент времени.The Google Maps program has the ability to display information about lanes in front of some intersections. The program in graphical form (in the form of a sign) displays the lane that must be taken to complete the maneuver. However, at the same time, it does not provide and does not take into account information about which lane the vehicle is currently occupying.
Помимо вышесказанного, немаловажным фактором для успешного и безопасного движения является своевременное получение информации о проводимых на маршруте движения ремонтных работах, случившихся дорожно-транспортных происшествиях и других ситуациях, так или иначе влияющих на принятие водителем различных решений. Некоторые существующие программы позволяют вручную установить предупреждающее других водителей сообщение, указав приблизительное место. Однако, используемая при этом градация полос (которых, как правило, три - «левый ряд», «средний ряд», «правый ряд») не всегда является достаточной. На дорогах с более чем тремя полосами термин "средний ряд" может указывать сразу на несколько соседних полос движения. Этот факт не позволяет водителю своевременно принять решение о необходимости перестроения в соседнюю полосу.In addition to the above, an important factor for a successful and safe movement is the timely receipt of information on repairs carried out along the route, traffic accidents and other situations that somehow affect the driver’s different decisions. Some existing programs allow you to manually set a warning message for other drivers, indicating the approximate location. However, the gradation of bands used in this case (of which there are usually three — the “left row”, “middle row”, “right row”) is not always sufficient. On roads with more than three lanes, the term "middle row" may indicate several adjacent lanes at once. This fact does not allow the driver to make a timely decision on the need to change lanes in the adjacent lane.
Альтернативный способ определения положения транспортного средства относительно линий дорожной разметки описан в патенте РФ на изобретение RU 2422772 С1, которое основано на использовании иных физических принципов - измерении расстояния от линии дорожной разметки до транспортного средства и угла отклонения продольной оси транспортного средства относительно линий дорожной разметки с использованием оптико-локационных блоков. Данный способ может работать в ограниченном количестве случаев, например, когда разметка присутствует и она видна визуальна. В зимний период времени, когда дороги в большинстве регионов покрыты снегом, данный способ работать не будет.An alternative way to determine the position of the vehicle relative to the road marking lines is described in the patent of the Russian Federation for invention RU 2422772 C1, which is based on the use of other physical principles - measuring the distance from the road marking line to the vehicle and the angle of deviation of the longitudinal axis of the vehicle relative to the road marking lines using optical location blocks. This method can work in a limited number of cases, for example, when the markup is present and it is visible visually. In winter, when the roads in most regions are covered with snow, this method will not work.
Другим, близким к настоящей заявке, патентом является RU 2404409 С1. Однако, следует отметить, что он описывает только лишь устройство отображения карты для транспортного средства и предоставление способа визуального отображения полос движения на карте в навигационном устройстве, не раскрывая при этом непосредственно сам принцип формирования "цифровой разметки".Another patent close to this application is RU 2404409 C1. However, it should be noted that it only describes a map display device for a vehicle and provides a method for visually displaying lanes on a map in a navigation device, without directly disclosing the principle of formation of "digital marking".
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Данное изобретение призвано решить перечисленные выше проблемы, связанные с определением и визуализацией количества полос на проезжей части, текущей полосы, на которой находится транспортное средство, а также рекомендаций, направленных на своевременное перестроение в другие полосы. В основе предложенного решения лежат процессы сбора, хранения и обработки данных, соответствующих большому количеству наблюдений от множества транспортных средств с установленным в них навигационным устройством.This invention is intended to solve the above problems associated with the determination and visualization of the number of lanes on the roadway, the current lane on which the vehicle is located, as well as recommendations aimed at timely lane change to other lanes. The proposed solution is based on the processes of collecting, storing and processing data corresponding to a large number of observations from many vehicles with a navigation device installed in them.
Рассмотрим данные процессы более подробно. Как определение количества полос, текущей занимаемой полосы, так и рекомендаций по ее смене вычисляются на основе набора данных (наблюдений), полученных ранее от других транспортных средств и обработанных с использованием совокупности математических алгоритмов. При этом, каждый отдельный участок (сегмент) дорожно-уличной сети характеризуется своим набором значений математической модели, которую можно назвать «цифровой разметкой». Эта математическая модель описывает реальное расположение полос движения на проезжей части данного участка с точностью, необходимой для адекватного вычисления занимаемой автомобилем полосы.Consider these processes in more detail. Both determining the number of lanes, the current occupied lane, and recommendations for changing it are calculated on the basis of a set of data (observations) previously obtained from other vehicles and processed using a combination of mathematical algorithms. At the same time, each individual section (segment) of the road-street network is characterized by its own set of values of the mathematical model, which can be called "digital marking". This mathematical model describes the actual location of the lanes on the carriageway of a given section with the accuracy necessary to adequately calculate the lane occupied by the car.
Ключевой идеей предлагаемого способа является преобразование координат местоположения транспортного средства, которые представляют собой пару значений «широта-долгота», в одно значение - расстояние до опорной гиперплоскости, соответствующей данному сегменту дороги. Опорной гиперплоскостью в данном случае называется либо географическая точка с известными координатами, либо условная прямая или кривая линии, проходящие через данную точку и имеющие следующее свойство - двигающийся в пределах данного сегмента дороги транспортное средство по одной полосе (без перестроения) сохраняет свое расстояние до этой гиперплоскости (см. фиг. 1). В качестве примера гиперплоскости можно привести разделительную линию на прямом участке дороги или центр закругления (поворота).The key idea of the proposed method is to convert the coordinates of the vehicle’s location, which are a pair of latitude-longitude values, into one value — the distance to the reference hyperplane corresponding to this segment of the road. In this case, a reference hyperplane is either a geographical point with known coordinates, or a conditional straight or curved line passing through a given point and having the following property - a vehicle moving within a given road segment along one lane (without rebuilding) maintains its distance to this hyperplane (see Fig. 1). An example of a hyperplane is the dividing line on a straight section of the road or the center of a curve (turn).
Отметим, что термин "опорная гиперплоскость" никак не связан с двумерным геометрическим объектом в трехмерном пространстве. Данное название позаимствовано из теории машинного обучения, где понятие гиперплоскости используется для обозначения разделяющего пространства признаков, размерность которого меньше размерности исходного пространства. В данном случае, опорная гиперплоскость используется для снижения пространства признаков - два признака, задающих координаты автомобиля (широта и долгота), заменяются одним - расстоянием до опорной гиперплоскости.Note that the term "reference hyperplane" is in no way associated with a two-dimensional geometric object in three-dimensional space. This name is borrowed from the theory of machine learning, where the concept of a hyperplane is used to designate a separating space of attributes whose dimension is less than the dimension of the original space. In this case, the reference hyperplane is used to reduce the space of signs — two signs that specify the coordinates of the car (latitude and longitude) are replaced by one — the distance to the reference hyperplane.
Получаемые от системы глобальной навигации данные о координатах транспортного средства, его скорости и направлении, в силу множества факторов являются неточными. К таким факторам относятся: метеоусловия, наличие или отсутствие жилой застройки, рельеф местности, текущее положение спутников, ошибки округления во время вычисления и т.д. Другими словами, в получаемых данных присутствует полезный сигнал и некая случайная шумовая составляющая.The data on the coordinates of the vehicle, its speed and direction, obtained from the global navigation system, are inaccurate due to many factors. Such factors include: weather conditions, the presence or absence of residential buildings, the terrain, the current position of the satellites, rounding errors during the calculation, etc. In other words, the received data contains a useful signal and some random noise component.
Рассмотрим частный случай, когда проезжая часть содержит только одну полосу для движения. Можно допустить, что по аналогии со многими другими физическими процессами, происходящими в природе, наблюдаемые данные (то есть, расстояния от проезжающих транспортных средств до опорной гиперплоскости) будут описываться нормальным распределением (распределением Гаусса), причем его математическое ожидание будет соответствовать центру рассматриваемой полосы. Расширив данное утверждение на случай многополосной дороги, можно сказать, что наблюдаемое распределение расстояний до опорной гиперплоскости в этом случае будет представлять собой сумму (смесь) нормальных распределений, каждая из которых описывает движение по отдельной полосе (см. фиг. 2). Причем, в общем случае, вес каждого из распределений в общей сумме будет различен. Например, выделенные для общественного транспорта полосы движения будут иметь небольшой вес относительно соседних полос. Показанное на фиг. 2 распределение является весьма схематичным и предназначено лишь для пояснения базовых принципов, лежащих в основе предложенного способа. В реальности, данное распределение будет выглядеть гораздо сложнее. Значения расстояний, где нормальные распределения «сменяют» друг друга, являются границами принятия решений. При использовании в расчетах достаточного количества независимых наблюдений, данные границы принятия решений будут соответствовать реальной дорожной разметке, разделяющей полосы движения. По сути, данные значения границ будут составлять «цифровую разметку» рассматриваемого сегмента дороги. Безусловно, данная математическая модель сильно упрощена, так как не учитывает, например, движение транспортного средства относительно центра полос, частые перестроения из одной полосы в другую, расположение навигационного приемника внутри салона и другие факторы. В связи с вышеуказанным решение рассматриваемой задачи носит вероятностный характер. Предложенный способ не гарантирует стопроцентную точность определения текущей полосы движения. В качестве ответа она лишь возвращает вероятности, которые соответствуют движению по той или иной полосе.Consider the special case when the carriageway contains only one lane for traffic. It can be assumed that, by analogy with many other physical processes occurring in nature, the observed data (i.e., the distance from passing vehicles to the reference hyperplane) will be described by a normal distribution (Gaussian distribution), and its mathematical expectation will correspond to the center of the strip in question. Extending this statement to the case of a multi-lane road, we can say that the observed distribution of distances to the reference hyperplane in this case will be the sum (mixture) of normal distributions, each of which describes movement in a separate lane (see Fig. 2). Moreover, in the general case, the weight of each of the distributions in the total amount will be different. For example, lanes allocated for public transport will have little weight relative to neighboring lanes. Shown in FIG. 2 distribution is very schematic and is intended only to explain the basic principles underlying the proposed method. In reality, this distribution will look much more complicated. The values of distances, where normal distributions "replace" each other, are the boundaries of decision-making. When using a sufficient number of independent observations in the calculations, these decision boundaries will correspond to real road markings that separate lanes. In fact, these border values will constitute the “digital marking” of the road segment under consideration. Of course, this mathematical model is greatly simplified, because it does not take, for example, the movement of the vehicle relative to the center of the lanes, frequent rearrangements from one lane to another, the location of the navigation receiver inside the passenger compartment, and other factors. In connection with the above, the solution to the problem in question is probabilistic. The proposed method does not guarantee absolute accuracy in determining the current lane. As an answer, it only returns probabilities that correspond to movement in a particular band.
Разделение сегментов дорог на отдельные «цифровые полосы» открывает возможности по улучшению качества информационного обслуживания, связанного, например, с навигацией по заданному маршруту и сообщением о заторах на дорогах. В частности, среднюю скорость движения можно рассчитывать не для всего сегмента или его части, а для отдельных полос. В связи с этим появляется возможность обнаружения кратковременного перекрытия на отдельных полосах (из-за неисправности транспортного средства или случившегося дорожно-транспортного происшествия). Подобное обнаружение возможно при наличии достаточной интенсивности движения и получаемых данных от проезжающих автомобилей, а также при частом перестроении математической модели сегмента дороги и пересчете средней скорости движения по отдельным полосам. Как правило, перекрытая полоса будет характеризоваться:Dividing road segments into separate “digital lanes” opens up opportunities for improving the quality of information services related, for example, to navigation along a given route and reporting traffic jams. In particular, the average speed can not be calculated for the entire segment or its part, but for individual lanes. In this regard, it becomes possible to detect short-term overlap in separate lanes (due to a malfunction of the vehicle or a traffic accident). Such a detection is possible if there is sufficient traffic and received data from passing cars, as well as with frequent rebuilding of the mathematical model of a road segment and recalculation of the average speed in separate lanes. Typically, an overlapped strip will be characterized by:
- резким уменьшением средней скорости движения на данной полосе во времени;- a sharp decrease in the average speed in this lane in time;
- меньшей средней скоростью движения по сравнению с другими полосами на данном сегменте.- lower average speed compared to other lanes in this segment.
Для определения долгосрочного перекрытия полос движения (например, из-за проводимых ремонтных работ) может также использоваться сравнение нескольких «цифровых разметок» одного и того же участка дорог за разные промежутки времени. Перекрытая полоса будет выделяться резким снижением плотности наблюдений, соответствующих данному участку.To determine the long-term overlap of lanes (for example, due to ongoing repairs), a comparison of several “digital markings” of the same road section for different periods of time can also be used. The overlapped band will be distinguished by a sharp decrease in the density of observations corresponding to this area.
Кроме этого, «цифровые полосы» открывают перспективы для микронавигации при движении по заданному маршруту. В отличие от глобальной навигации, где ведение осуществляется через отдельные узлы дорожно-уличной сети (перекрестки, многоуровневые транспортные развязки и т.д), микронавигация используется для определения необходимости своевременного перестроения в нужную полосу. На многополосных дорогах для движения по различным маршрутам используются различные полосы. Своевременное перестроение в ту или иную полосу является важным условием для корректного движения по выбранному маршруту. Современные навигационные программы не предупреждают о необходимости перестроения в нужную полосу, что зачастую приводит к невозможности осуществления необходимого маневра (поворота, разворота и т.д.) и ухода с маршрута. Следствием ухода с заданного маршрута является необходимость его перестроения и движения по новому маршруту, что влечет за собой существенную потерю времени владельца автомобиля и увеличение пробега транспортного средства.In addition, the "digital stripes" open up prospects for micronavigation when driving along a given route. Unlike global navigation, where navigation is carried out through separate nodes of the road-street network (intersections, multi-level traffic interchanges, etc.), micronavigation is used to determine the need for timely lane changing. On multi-lane roads, different lanes are used to travel on different routes. Timely rebuilding in a particular lane is an important condition for the correct movement on the selected route. Modern navigation programs do not warn of the need to change lanes, which often leads to the inability to carry out the necessary maneuver (turning, turning, etc.) and leaving the route. The consequence of leaving a given route is the need to rebuild it and move along a new route, which entails a significant loss of time for the car owner and an increase in vehicle mileage.
Возможность отслеживания текущей полосы движения позволяет своевременно предупредить водителя о необходимости перестроения. В этом случае, система подобна рекомендательным системам - свое решение она принимает исходя из «опыта», полученного по данным от других транспортных средств, ранее выполнявших заданный маневр. В случае обнаружения аномалии при сравнении текущего положения автомобиля и математической модели, описывающей нужный маневр на данном сегменте дороги, вычислительный модуль выдает рекомендации сменить полосу. При этом, следует заметить, что точность определения текущей полосы в данном случае не важна. Для рекомендации достаточно выявить аномалию, то есть существенное отклонение текущего расстояния до опорной гиперплоскости от совокупности полученных ранее значений.The ability to track the current lane allows you to timely warn the driver about the need for a lane. In this case, the system is similar to recommendation systems - it takes its decision on the basis of “experience” obtained from data from other vehicles that previously performed the given maneuver. If an anomaly is detected when comparing the current position of the car and the mathematical model that describes the desired maneuver on this segment of the road, the computing module gives recommendations to change the lane. In this case, it should be noted that the accuracy of determining the current band in this case is not important. For a recommendation, it is enough to identify an anomaly, that is, a significant deviation of the current distance to the reference hyperplane from the totality of the previously obtained values.
Визуализация расположения транспортного средства относительно полос движения, обнаруженных заторов, а также рекомендаций по смене полосы, может включать в себя как вывод информации в графическом виде на экран навигационной программы, так и в виде голосовых сообщений.Visualization of the location of the vehicle relative to the lanes, congestion detected, as well as recommendations for changing the lane, may include both the output of information in graphical form on the screen of the navigation program, and in the form of voice messages.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретных вариантов его осуществления со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:The invention is further explained in the description of specific options for its implementation with reference to the accompanying drawings, in which:
- Фиг. 1 описывает общие принципы, лежащие в основе определения занимаемой транспортным средством полосы движения.- FIG. 1 describes the general principles underlying the determination of a lane occupied by a vehicle.
- Фиг. 2 описывает понятие опорной гиперплоскости.- FIG. 2 describes the concept of a supporting hyperplane.
- Фиг. 3 описывает состав и схему взаимодействия компонентов системы при работе в онлайн-режиме.- FIG. 3 describes the composition and interaction scheme of system components when working in online mode.
- Фиг. 4 описывает состав и схему взаимодействия компонентов системы при работе в оффлайн-режиме на этапе планирования маршрута движения.- FIG. 4 describes the composition and interaction scheme of system components when working offline at the stage of planning the route of movement.
- Фиг. 5 описывает состав и схему взаимодействия компонентов системы при работе в оффлайн-режиме во время движения автомобиля.- FIG. 5 describes the composition and interaction scheme of system components when working offline while the vehicle is in motion.
- Фиг. 6 описывает состав и схему взаимодействия компонентов системы при работе в оффлайн-режиме после поездки.- FIG. 6 describes the composition and interaction scheme of system components when working offline after a trip.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
В данном разделе приведено подробное описание двух вариантов осуществления изобретения. Первый вариант предполагает наличие функционирующего во время движения транспортного средства сетевого соединения навигационного устройства с серверной частью системы. В этом случае все вычисления производятся на стороне сервера, навигационное устройство лишь визуализирует полученные результаты расчетов. Альтернативный вариант предусматривает размещение вычислительного модуля в составе навигационного устройства, что позволяет использовать предложенный способ определения текущей полосы в местах, где недоступно соединение с сервером.This section provides a detailed description of two embodiments of the invention. The first option assumes the presence of a network connection between the navigation device and the server part of the system that functions during the vehicle’s movement. In this case, all calculations are performed on the server side, the navigation device only visualizes the obtained calculation results. An alternative option involves the placement of a computing module as part of a navigation device, which allows you to use the proposed method for determining the current band in places where connection to the server is unavailable.
Во время движения по дороге навигационное оборудование, установленное в транспортном средстве, получает данные со спутников глобальной навигационной системы и вычисляет координаты текущего положения транспортного средства, его мгновенную скорость и направление движения. Эта совокупность данных, относящихся к одному моменту времени и характеризующая движение транспортного средства в этом момент времени, далее будем называть наблюдением. Вычисленные данные с использованием глобальной коммуникационной сети (в частности, сети Интернет) передаются в центр обработки данных на один из серверов подсистемы обработки информации (ПОИ). Для повышения пропускной способности системы, обеспечения ее отказоустойчивой работы и снижения времени задержки на передачу и обработку информации могут использоваться несколько центров обработки данных, территориально удаленных друг от друга.While driving on the road, the navigation equipment installed in the vehicle receives data from the satellites of the global navigation system and calculates the coordinates of the current position of the vehicle, its instantaneous speed and direction of movement. This set of data relating to one moment in time and characterizing the movement of the vehicle at this point in time will be called observation below. The calculated data using the global communication network (in particular, the Internet) is transmitted to the data center on one of the servers of the information processing subsystem (POI). To increase the throughput of the system, ensure its fault-tolerant operation and reduce the delay time for the transmission and processing of information, several data centers can be used that are geographically remote from each other.
Кроме подсистемы обработки информации в состав центра обработки данных также входят: подсистема хранения (ПХ), вычислительный модуль (ВМ), подсистема моделирования (ПМ) и база данных моделей (БДМ). Следует заметить, что данный состав подсистем является весьма условным. Возможно применение различных сочетаний перечисленных подсистем внутри одного центра обработки данных. Например, один центр обработки данных может целиком отвечать за хранение «сырых» данных и моделирование, а другой - за хранение готовых математических моделей и вычисление вероятности полос двигающихся в текущий момент времени транспортных средств.In addition to the information processing subsystem, the data center also includes: a storage subsystem (HR), a computational module (VM), a modeling subsystem (PM), and a model database (PM). It should be noted that this composition of the subsystems is very conditional. It is possible to use various combinations of these subsystems within the same data center. For example, one data center may be entirely responsible for storing raw data and modeling, and another for storing ready-made mathematical models and calculating the probability of lanes of vehicles currently moving.
Далее приведено более подробное описание основных принципов взаимодействия этих подсистем, как если бы они располагались в одном центре обработки данных.The following is a more detailed description of the basic principles of interaction between these subsystems, as if they were located in one data center.
Подсистема обработки одновременно передает получаемые с транспортного средства данные в подсистему хранения (стадия 2) и вычислительный модуль (стадия 3). Пакет данных может включать в себя одно или одновременно несколько наблюдений, относящихся соответственно к одному или нескольким моментам времени. Хранение данных о координатах, мгновенной скорости и направлении движения транспортных средств необходимо для первоначального расчета математической модели отдельных сегментов дорожно-уличной сети («цифровой разметки»), а также ее дальнейшего уточнения. Вычислительный модуль обращается к базе данных моделей (стадия 4), которая возвращает математические модели сегментов дорог, по которым двигается транспортное средство (стадия 5). Вычислительный модуль производит расчет вероятности движения по той или иной полосе и, при необходимости, вырабатывает рекомендации по перестроению. Сформированные ответ возвращается подсистеме обработки информации (стадия 6), откуда через глобальную коммуникационную систему в составе пакета данных передаются обратно на пользовательское устройство (стадия 7), где происходит визуализация - путем графического отображения и/или голосового оповещения.The processing subsystem simultaneously transmits the data received from the vehicle to the storage subsystem (stage 2) and the computing module (stage 3). The data packet may include one or several observations at the same time, relating to one or more points in time, respectively. Storage of data on the coordinates, instantaneous speed and direction of movement of vehicles is necessary for the initial calculation of the mathematical model of individual segments of the road-street network (“digital marking”), as well as its further refinement. The computing module accesses the database of models (stage 4), which returns the mathematical models of the segments of roads along which the vehicle is moving (stage 5). The computing module calculates the probability of movement in a particular lane and, if necessary, makes recommendations for rebuilding. The generated response is returned to the information processing subsystem (stage 6), from where they are transmitted back to the user device via the global communication system as part of the data packet (stage 7), where visualization takes place - by means of graphic display and / or voice notification.
За формирование актуальной «цифровой разметки» отвечает подсистема моделирования, которая на регулярной основе запрашивает в подсистеме хранения «сырые данные» (стадия 8), получает эти данные (стадия 9) и строит математические модели отдельных сегментов дорог. Периодичность актуализации модели может быть различной и зависит от таких факторов, как: пропускная способность сегмента дороги, частота возникновения дорожно-транспортных происшествий, проводимые ремонтные работы, связанные с перекрытием полос и т.д.The modeling subsystem is responsible for the formation of relevant “digital markup”, which regularly requests “raw data” in the storage subsystem (stage 8), receives this data (stage 9), and builds mathematical models of individual road segments. The frequency of updating the model can be different and depends on such factors as: the capacity of the road segment, the frequency of road traffic accidents, ongoing repairs related to overlapping lanes, etc.
Качество математической модели для каждого сегмента определяется количеством полученных измерений от транспортных средств, двигавшихся по этим сегментам. В случае отсутствия измерений построить математическую модель сегмента, а значит, и определить текущую полосу, невозможно. При накоплении некого порогового количества наблюдений «цифровая разметка» будет с большой точностью соответствовать реальной. Эта точность будет достигнута, несмотря на случайные ошибки, заложенные в каждом таком наблюдении, что достигается за счет эффекта больших данных. Точность определения координат зависит от множества факторов - метеоусловий, рельефа местности, наличия застройки и т.д. Поэтому пороговое значение для каждого сегмента будет различным.The quality of the mathematical model for each segment is determined by the number of measurements obtained from vehicles moving along these segments. In the absence of measurements, it is impossible to build a mathematical model of the segment, and, therefore, to determine the current strip. With the accumulation of a certain threshold number of observations, the “digital marking” will correspond with real accuracy with great accuracy. This accuracy will be achieved, despite the random errors inherent in each such observation, which is achieved due to the effect of big data. The accuracy of determining the coordinates depends on many factors - weather conditions, terrain, the presence of buildings, etc. Therefore, the threshold value for each segment will be different.
Сформированные модели сохраняются в базе данных (стадия 10), откуда по запросу извлекаются вычислительным модулем.The generated models are stored in the database (stage 10), from where they are retrieved by the computing module upon request.
Количество наблюдений в пакете данных и интервал передачи может быть различным в зависимости от предъявляемой точности и энергопотребления устройства. Наименее точным и одновременно энергозатратным будет являться вариант передачи одной пары координат (широта-долгота) один раз в несколько секунд. В случае передачи в едином пакете нескольких пар координат, полученных каждую секунду, с интервалом 5 секунд, точность определения должна существенно возрасти. Возможен вариант передачи пар координат с перекрытием, например, каждые 5 секунд передается пакет данных, содержащий наблюдения за предыдущие 10 секунд движения. Предполагается, что режим работы будет выбирать производитель навигационной программы. При этом интервал должен выбираться таким образом, чтобы вероятность перестроения из одной полосы в другую за данный промежуток времени была минимальной.The number of observations in the data packet and the transmission interval may be different depending on the accuracy shown and the power consumption of the device. The least accurate and at the same time energy-consuming will be the option of transmitting one coordinate pair (latitude-longitude) once every few seconds. In the case of transferring in a single packet several pairs of coordinates received every second, with an interval of 5 seconds, the accuracy of determination should increase significantly. It is possible to transmit coordinate pairs with overlapping, for example, every 5 seconds a data packet containing observations of the previous 10 seconds of movement is transmitted. It is assumed that the operating mode will be selected by the manufacturer of the navigation program. In this case, the interval should be chosen so that the probability of changing from one lane to another over a given period of time is minimal.
Альтернативным вариантом является использование вычислительного модуля в составе программного обеспечения на пользовательском устройстве. В этом случае «цифровая разметка» загружается заранее при составлении маршрута движения или по запросу при приближении к сегменту дороги. Однако необходимость в передаче координат транспортного средства остается из-за необходимости уточнения математической модели сегмента дороги. При этом требование оперативной передачи данных может быть смягчено. Передача и обработка всего или части трека может быть осуществлена в пакетном режиме позднее, при появлении возможности передачи данных о движении автомобиля через доступные коммуникационные сети.An alternative is to use a computing module as part of the software on a user device. In this case, the "digital marking" is loaded in advance when drawing up the route of movement or on request when approaching a segment of the road. However, the need to transfer vehicle coordinates remains due to the need to refine the mathematical model of the road segment. In this case, the requirement for efficient data transfer can be mitigated. The transfer and processing of all or part of the track can be carried out in batch mode later, when it becomes possible to transmit data about the movement of the car through the available communication networks.
Взаимодействие навигационного устройства с другими компонентами системы можно разделить на три стадии - стадия загрузки маршрута (см. фиг. 4), движение по маршруту (см. фиг. 5) и выгрузка трека (см. фиг. 6). На стадии загрузки маршрута навигационное устройство через глобальную коммуникационную сеть обращается к подсистеме обработки информации, расположенной в центре обработки данных (стадия 1 на фиг. 4). Подсистема обработки данных обращается в базу данных математических моделей (стадия 2), которая возвращает «цифровые разметки» сегментов дорог, соответствующих предполагаемому маршруту движения (стадия 3). Данные математические модели через глобальную коммуникационную сеть загружаются в навигационную программу на пользовательском устройстве (стадия 4). Во время следования автомобиля по маршруту вычислительный модуль, входящий в состав навигационного устройства, производит необходимые вычисления, связанные с расчетом текущей полосы движения и выработке рекомендаций по перестроению (стадия 1 на фиг. 5). Учитывая, что «цифровая разметка» уже была загружена ранее, доступ к центру обработки данных через каналы связи не требуется. После завершения поездки или в других случаях, когда появляется доступ к коммуникационной сети, навигационное устройство передает накопленные за время движения автомобиля наблюдения (стадия 1 на фиг. 6). Данные наблюдения сохраняются в подсистеме хранения информации (стадия 2). Подсистема моделирования на регулярной основе запрашивает «сырые» данные в подсистеме хранения (стадия 3), а полученные данные использует для уточнения математических моделей (стадия 4). Уточненные «цифровые разметки» сохраняются в базе данных моделей (стадия 5), откуда позднее вновь загружаются в навигационные устройства пользователей.The interaction of the navigation device with other components of the system can be divided into three stages - the stage of loading the route (see Fig. 4), movement along the route (see Fig. 5) and unloading the track (see Fig. 6). At the stage of loading the route, the navigation device through the global communication network accesses the information processing subsystem located in the data center (
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016118292A RU2663692C2 (en) | 2016-05-12 | 2016-05-12 | Method and system of determining current and recommended lane of motor vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016118292A RU2663692C2 (en) | 2016-05-12 | 2016-05-12 | Method and system of determining current and recommended lane of motor vehicle |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016118292A RU2016118292A (en) | 2017-11-16 |
RU2663692C2 true RU2663692C2 (en) | 2018-08-08 |
Family
ID=60328302
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016118292A RU2663692C2 (en) | 2016-05-12 | 2016-05-12 | Method and system of determining current and recommended lane of motor vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2663692C2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102018218043A1 (en) * | 2018-10-22 | 2020-04-23 | Robert Bosch Gmbh | Determination of a number of lanes and lane markings on road sections |
CN114360261B (en) * | 2021-12-30 | 2023-05-19 | 北京软通智慧科技有限公司 | Vehicle reverse running identification method and device, big data analysis platform and medium |
CN115965713B (en) * | 2023-03-17 | 2023-05-23 | 高德软件有限公司 | Method, device, equipment and storage medium for generating turning lane |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5982298A (en) * | 1996-11-14 | 1999-11-09 | Microsoft Corporation | Interactive traffic display and trip planner |
US20030210806A1 (en) * | 2002-05-07 | 2003-11-13 | Hitachi, Ltd. | Navigational information service with image capturing and sharing |
US20090326752A1 (en) * | 2005-08-18 | 2009-12-31 | Martin Staempfle | Method for detecting a traffic zone |
RU2409868C1 (en) * | 2010-01-19 | 2011-01-20 | Эдуард Борисович Солодилов | Computer-based traffic control system "real-total" |
EA017679B1 (en) * | 2011-08-08 | 2013-02-28 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Автодория" | Method and device for controlling traffic offence by vehicles |
-
2016
- 2016-05-12 RU RU2016118292A patent/RU2663692C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5982298A (en) * | 1996-11-14 | 1999-11-09 | Microsoft Corporation | Interactive traffic display and trip planner |
US20030210806A1 (en) * | 2002-05-07 | 2003-11-13 | Hitachi, Ltd. | Navigational information service with image capturing and sharing |
US20090326752A1 (en) * | 2005-08-18 | 2009-12-31 | Martin Staempfle | Method for detecting a traffic zone |
RU2409868C1 (en) * | 2010-01-19 | 2011-01-20 | Эдуард Борисович Солодилов | Computer-based traffic control system "real-total" |
EA017679B1 (en) * | 2011-08-08 | 2013-02-28 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Автодория" | Method and device for controlling traffic offence by vehicles |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2016118292A (en) | 2017-11-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20200050973A1 (en) | Method and system for supervised learning of road signs | |
US20200386560A1 (en) | Spatiotemporal lane maneuver delay for road navigation | |
US10553110B2 (en) | Detection and estimation of variable speed signs | |
US10762776B2 (en) | Method, apparatus, and computer program product for determining vehicle lane speed patterns based on received probe data | |
US11237007B2 (en) | Dangerous lane strands | |
US10119824B2 (en) | Method and apparatus for updating road map geometry based on probe data | |
Janowski et al. | Mobile indicators in GIS and GPS positioning accuracy in cities | |
CN105074793A (en) | Lane-level vehicle navigation for vehicle routing and traffic management | |
US20200124439A1 (en) | Method, apparatus, and computer program product for lane-level route guidance | |
US10982969B2 (en) | Method, apparatus, and computer program product for lane-level route guidance | |
US20220137641A1 (en) | Method, apparatus, and computer program product for generating an autonomous driving profile map index | |
US11703337B2 (en) | Method, apparatus, and computer program product for anonymizing trajectories | |
US11662215B2 (en) | Method, apparatus, and computer program product for anonymizing trajectories | |
US11428535B2 (en) | System and method for determining a sign type of a road sign | |
CN109377758B (en) | Method and system for estimating running time | |
EP3961154A1 (en) | Method, apparatus, and computer program product for generating an automated driving capability map index | |
CN108351220A (en) | The polymerization of lane information for numerical map service | |
RU2663692C2 (en) | Method and system of determining current and recommended lane of motor vehicle | |
WO2023021162A2 (en) | Automated dynamic routing unit and method thereof | |
CN108615385B (en) | Road condition assessment method and device, vehicle and cloud server | |
US20220207995A1 (en) | Origination destination route analytics of road lanes | |
US11697432B2 (en) | Method, apparatus and computer program product for creating hazard probability boundaries with confidence bands | |
US20220034667A1 (en) | Method, apparatus, and computer program product for estimating a time-of-arrival at a destination | |
US10883839B2 (en) | Method and system for geo-spatial matching of sensor data to stationary objects | |
US20220205799A1 (en) | Method, apparatus, and computer program product for determining benefit of restricted travel lane |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200513 |