CN103256937B - 路径匹配的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种路径匹配的方法及装置，该方法包括：获取车辆的车辆行驶信息；根据所述车辆行驶信息，计算出车辆的行驶轨迹；根据所述行驶轨迹，计算出所述行驶轨迹的曲率；根据所述车辆行驶信息和所述行驶轨迹的曲率，从电子地图数据库中得到与车辆当前行驶路线匹配的导航路径。能够有效地增加路径匹配的准确性。

Description

路径匹配的方法及装置

技术领域

本发明涉及导航技术领域，尤其涉及一种在车辆导航中利用道路曲率与道路坡度进行路径匹配的方法及装置。

背景技术

路径匹配是利用车辆的GPS(GlobalPositioningSystem，全球定位***)、陀螺仪、倾斜仪等定位装置，将接收到的传感器信号与导航电子地图中的路网进行匹配，并将传感器信号与导航电子地图中最有可能的一条代表当前行驶道路的Link(例如导航路径)进行匹配，得到匹配路径。

由于路径匹配功能是车载导航仪的基础核心功能，错误的路径匹配将导致其他导航功能无法进行或者给驾驶者提供错误的提示信息，因此有必要进一步加强路径匹配的准确性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种路径匹配的方法及装置，能够有效地增加路径匹配的准确性。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种路径匹配的方法，所述方法包括：

获取车辆的车辆行驶信息；

根据所述车辆行驶信息，计算出车辆的行驶轨迹；

根据所述行驶轨迹，计算出所述行驶轨迹的曲率；

根据所述车辆行驶信息和所述行驶轨迹的曲率，从电子地图数据库中得到与车辆当前行驶路线匹配的导航路径。

优选地，在所述根据所述行驶轨迹，计算出所述行驶轨迹的曲率的步骤之前，所述方法还包括：

根据车辆行驶信息，从电子地图数据库中选取候补的导航路径。

优选地，所述车辆行驶信息包括：车辆的位置信息、车辆的行驶方向信息和车辆的倾斜角度信息。

优选地，所述从电子地图数据库中选取候补的导航路径的步骤包括：

根据所述车辆的位置信息，在电子地图数据库中选定预定范围内所有的导航路径；

根据所述车辆的行驶方向信息，在所有的导航路径中，把通行方向与车辆的行驶方向背离较大的导航路径剔除，得到候补的导航路径。

优选地，还包括：

若有车辆行驶的历史轨迹，再根据车辆行驶的历史轨迹，结合车辆的行驶方向，在所述候补的导航路径中，把车辆不可能进入的导航路径排除掉，得到优化后的候补的导航路径。

优选地，所述根据所述车辆行驶信息和所述行驶轨迹的曲率，从电子地图数据库中得到与车辆当前行驶路线匹配的导航路径的步骤包括：

根据所述车辆的位置信息、所述车辆的行驶方向信息、车辆的倾斜角度信息、以及所述行驶轨迹的曲率，计算出各候补的导航路径的评估值；

根据所述各候补的导航路径的评估值，得到与车辆当前行驶路线匹配的导航路径。

优选地，所述根据所述车辆的位置信息、所述车辆的行驶方向信息、车辆的倾斜角度信息、以及所述行驶轨迹的曲率，计算出各候补的导航路径的评估值的步骤包括：

根据车辆的位置与各候补的导航路径之间的距离，设置第一权重值q_d；

根据车辆的行驶方向与各候补的导航路径之间的夹角，设置第二权重值q_θ；

根据所述行驶轨迹的曲率与车辆对应于各候补的导航路径上的点的切线曲率，设置第三权重值q_ρ；

根据车辆的倾斜角度与各候补的导航路径的坡度，设置第四权重值q_δ；

根据w＝k1×q_d+k2×q_θ+k3×q_ρ+k4×q_δ，计算出各候补的导航路径的评估值w，其中k1、k2、k3和k4分别为系数。

本发明还提供了一种路径匹配的装置，包括：

第一获取模块，用于获取车辆的车辆行驶信息；

第一处理模块，用于根据所述车辆行驶信息，计算出车辆的行驶轨迹；

第二处理模块，用于根据所述行驶轨迹，计算出所述行驶轨迹的曲率；

匹配模块，用于根据所述车辆行驶信息和所述行驶轨迹的曲率，从电子地图数据库中得到与车辆当前行驶路线匹配的导航路径。

优选地，还包括：

第二获取模块，用于根据车辆行驶信息，从电子地图数据库中选取候补的导航路径。

优选地，所述匹配模块包括：

计算单元，用于根据所述车辆的位置信息、所述车辆的行驶方向信息、车辆的倾斜角度信息、以及所述行驶轨迹的曲率，计算出各候补的导航路径的评估值；

匹配单元，用于根据所述各候补的导航路径的评估值，得到与车辆当前行驶路线匹配的导航路径。

由上述技术方案可知，本发明的实施例具有如下有益效果：通过在路径匹配中，把车辆的行驶轨迹的曲率与车辆的倾斜角度作为参考因素，参与候选路径的评估值的计算中，增加了路径匹配的准确度，尤其在环岛、高架出入口等路况较复杂的区域有明显的优势。

附图说明

图1表示为本发明的实施例中路径匹配的方法流程图；

图2表示为本发明的实施例中利用道路曲率与道路坡度进行路径匹配的方法流程图；

图3表示为本发明的实施例中车辆行驶示意图；

图4表示为本发明的实施例中路径匹配的装置结构图。

具体实施方式

在本实施例中，首先获取车辆的车辆行驶信息；其次根据所述车辆行驶信息，计算出车辆的行驶轨迹；再次，根据所述行驶轨迹，计算出所述行驶轨迹的曲率；最后根据所述车辆行驶信息和所述行驶轨迹的曲率，从电子地图数据库中得到与车辆当前行驶路线匹配的导航路径。

为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明实施例做进一步详细地说明。在此，本发明的示意性实施例及说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1所示，为本发明的实施例中路径匹配的方法流程图，具体步骤如下：

步骤101、获取车辆的车辆行驶信息；

车辆行驶信息，用于表示车辆行驶时的相关信息，例如：车辆的位置信息、车辆的行驶方向信息、车辆的倾斜角度信息。车辆的倾斜角度信息是指车辆的车身倾斜角度，可通过倾角传感器获取。

步骤102、根据车辆行驶信息，计算出车辆的行驶轨迹；

步骤103、根据行驶轨迹，计算出行驶轨迹的曲率；

步骤104、根据车辆行驶信息和行驶轨迹的曲率，从电子地图数据库中得到与车辆当前行驶路线匹配的导航路径。

在电子地图数据库中预先设置有多条导航路径，通过执行步骤101～步骤104，可得到与当前行驶路线匹配的导航路径，该导航路径可显示在导航仪中，驾驶员可根据导航路径的提示进行车辆驾驶。

在步骤104中，首先根据车辆的位置信息、车辆的行驶方向信息、车辆的倾斜角度信息、以及行驶轨迹的曲率，计算出各候补的导航路径的评估值；然后根据各候补的导航路径的评估值，得到与车辆当前行驶路线匹配的导航路径。

在现有的路径匹配中，一般以判断车辆位置与路径之间的距离、车辆行驶方向与路径通行方向夹角这两项指标为主，而现有的电子地图中，电子地图中的路径具有曲率和坡度这两项属性，因此可以充分利用这一点，加入曲率与坡度两项权重，可以较好的提高路径匹配的准确性。

进一步地，在本实施例的路径匹配中，把车辆的行驶轨迹的曲率与车辆的倾斜角度作为参考因素，参与候选路径的评估值的计算中，增加了路径匹配的准确度，尤其在环岛、高架出入口等路况较复杂的区域有明显的优势。

在本实施例中，在执行步骤103之前，可根据车辆行驶信息，从电子地图数据库中选取候补的导航路径。进一步可通过如下方式实现：

根据车辆的位置信息，在电子地图数据库中选定预定范围内所有的导航路径；

根据车辆的行驶方向信息，在所有的导航路径中，把通行方向与车辆的行驶方向背离较大的导航路径剔除，得到候补的导航路径。

若有车辆行驶的历史轨迹，再根据车辆行驶的历史轨迹，结合车辆的行驶方向，在所述候补的导航路径中，把车辆不可能进入的导航路径排除掉，得到优化后的候补的导航路径。

如图2所示，为本发明的实施例中利用道路曲率与道路坡度进行路径匹配的方法流程图，具体步骤如下：

步骤201、获取车辆的车辆行驶信息；

车辆行驶信息用于表示车辆行驶过程中相关的状态信息，例如车辆行驶信息包括但不限于：车辆的位置信息、车辆的行驶方向信息和车辆的倾斜角度信息。

该车辆行驶信息一般可通过现有的传感器获取，其中车辆的位置信息可通过GPS模块、或者GPS与DR(DeadReckoning，一种简单、常用的车辆定位技术)组合模块来获取；车辆的倾斜角度信息可通过倾角传感器来获取。

例如：在采用GPS与DR组合模块时，当GPS信号好的情况下，以GPS信号为主来确定车辆行驶位置，DR辅助；在星况不好的情况下，以DR为主。一般可采用卡尔曼滤波对GPS和DR信号进行融合，得出更精确的车辆的空间位置。

步骤202、根据车辆行驶信息，计算出车辆的行驶轨迹；

在本实施例中，可采用现有的算法结合车辆行驶信息，计算出计算车辆最近行驶的预定距离(例如20米～50米)的行驶轨迹，并且还可进一步采用卡尔曼滤波对行驶轨迹进行处理，得到比较平滑的曲线，以便更好的计算行驶轨迹的曲率。

步骤203、根据车辆行驶信息，从电子地图数据库中选取候补的导航路径；

根据车辆的位置信息，首先选定预定范围(例如50米或者可以缩小为30米)内所有的导航路径，再根据车辆的行驶方向信息，在所有路径中把通行方向与车辆的行驶方向背离较大的导航路径剔除，得到候补的导航路径。

进一步，若有车辆行驶的历史轨迹时，可再根据车辆行驶的历史轨迹，结合车辆的行驶方向信息，在候补的导航路径中把车辆不可能进入的导航路径排除掉，得到优化后的候补的导航路径。

步骤204、根据车辆的行驶轨迹，计算出车辆的行驶轨迹的曲率；

假设：车辆当前定位点为P(i)，在P(i)之前有一系列轨迹点P(1)，P(2)，...，P(i-1)，假设P(1)，P(2)，...，P(i)对应的速度方向为A(1)，A(2)，...，A(i)，并且对应的速度为V(1)，V(2)，...，V(i)，假设周期性定位间隔为T，则在车辆收到P(i)点的定位信息时，可计算之前S米的车辆轨迹的曲率K(i)＝(A(i)-A(1))/S。

步骤205、根据车辆行驶信息和行驶轨迹的曲率，从电子地图数据库中得到与车辆当前行驶路线匹配的导航路径；

例如：根据车辆的位置信息、车辆的行驶方向信息、车辆的倾斜角度信息、以及行驶轨迹的曲率，计算出各候补的导航路径的评估值，然后根据各候补的导航路径的评估值，得到与车辆当前行驶路线匹配的导航路径。

在本实施例中，计算出各候补的导航路径的评估值可采用如下方式：

根据车辆的位置与各候补的导航路径之间的距离，设置第一权重值q_d；

根据车辆的行驶方向与各候补的导航路径之间的夹角，设置第二权重值q_θ；

根据所述行驶轨迹的曲率与车辆对应于各候补的导航路径上的点的切线曲率，设置第三权重值q_ρ；

根据车辆的倾斜角度与各候补的导航路径的坡度，设置第四权重值q_δ；

根据w＝k1×q_d+k2×q_θ+k3×q_ρ+k4×q_δ，计算出各候补的导航路径的评估值w，其中k1，、k2、k3和k4分别为系数，可根据具体情况进行选取，具体方式如下：

首先，进行距离判断，计算车辆的位置到各候补的导航路径的垂直距离，把距离作为一个重要的参考值，若车辆的位置到候补的导航路径的垂直距离为d，则其第一权重值 $q_d=\left\{\begin{array}{cc}\frac{50-d}{50}& d<50\\ 0& d\&GreaterEqual;50\end{array}\right.,$ 其中单位为米。

然后，计算车辆行驶方向与各候补的导航路径的夹角，假设车辆与各候补的导航路径的夹角为θ，则第二权重值 $q_{\mathrm{\&theta;}}=\left\{\begin{array}{cc}\frac{60-\mathrm{\&theta;}}{60}& d<60\\ 0& d\&GreaterEqual;60\end{array}\right.,$ 其中单位为度。

其次，对于道路的曲率，一般分为三种：直线曲率为0，圆曲线曲率为一常数，缓和曲线曲率为从0到某一常数之间的变化量，其中圆曲线和缓和曲线曲率都是有方向的，正向为正，反向为负。计算车辆的行驶轨迹的曲率ρ_C与车辆对应于候补的导航路径上的点的切线曲率ρ_L，第三权重值 $q_{\mathrm{\&rho;}}=\left\{\begin{array}{cc}0& \mathrm{line}\\ \frac{60}{60-|\frac{1}{{\mathrm{\&rho;}}_C}-\frac{1}{{\mathrm{\&rho;}}_L}|}& \mathrm{noline}\end{array}\right.,$ 即当候补的导航路径上为直线时，权重值为0，否则计算其差值所形成的权重值。

再次，计算车辆的倾斜角度与候补的导航路径的坡度的差值δ的第四权重值 $q_{\mathrm{\&delta;}}=\left\{\begin{array}{cc}0& \mathrm{\&delta;}>30\\ \frac{30}{30-\mathrm{\&delta;}}& \mathrm{\&delta;}\&le;30\end{array}\right..$

最后，给各项数值加权，计算出各候补的导航路径的评估值。当车辆位置距离道路前面交叉口较远(＞30米)时，w＝0.5×q_d+0.3×q_θ+0.1×q_ρ+0.1×q_δ；当车辆位置位于交叉口(＜30米)时，w＝0.2×q_d+0.3×q_θ+0.3×q_ρ+0.2×q_δ。取其中w值最小的候补的导航路径，作为最优匹配的候补的导航路径，从而完成路径匹配。

如图3所示，为本发明的实施例中车辆行驶示意图，箭头为车辆行驶方向，沿着高架路，跨过交叉路，驶向匝道，其中位置1，位置2，位置3虚线圆为车辆位置的漂移范围，高架道路从位置1前10米处通过匝道驶下辅路。

可以看出，当车辆行驶到位置1时，利用传统的路径匹配技术，很难区分车辆在高架上还是驶下辅路，考虑到车辆位置的漂移，很容易发生误判，因此，加入曲率和坡度判定，则很容易区分车辆有没有驶入辅路。

当车辆行驶到位置2时，根据车辆行驶轨迹，容易判定出车辆仍在高架上而非交叉路上。

当车辆行驶到位置3时，驶入匝道，发生了明显的曲率变化，则可以判断出匹配道路应为匝道。

参见图4，为本发明的实施例中路径匹配的装置结构图，该路径匹配的装置包括：

第一获取模块，用于获取车辆的车辆行驶信息；

第一处理模块，用于根据所述车辆行驶信息，计算出车辆的行驶轨迹；

第二处理模块，用于根据所述行驶轨迹，计算出所述行驶轨迹的曲率；

匹配模块，用于根据所述车辆行驶信息和所述行驶轨迹的曲率，从电子地图数据库中得到与车辆当前行驶路线匹配的导航路径。

在本发明的另一实施例中，装置还包括：

第二获取模块，用于根据车辆行驶信息，从电子地图数据库中选取候补的导航路径。

在本发明的另一实施例中，所述匹配模块包括：

计算单元，用于根据所述车辆的位置信息、所述车辆的行驶方向信息、车辆的倾斜角度信息、以及所述行驶轨迹的曲率，计算出各候补的导航路径的评估值；

匹配单元，用于根据所述各候补的导航路径的评估值，得到与车辆当前行驶路线匹配的导航路径。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种路径匹配的方法，其特征在于，所述方法包括：

获取车辆的车辆行驶信息；

根据所述车辆行驶信息，计算出车辆的行驶轨迹；

根据所述行驶轨迹，计算出所述行驶轨迹的曲率；

根据所述车辆行驶信息和所述行驶轨迹的曲率，从电子地图数据库中得到与车辆当前行驶路线匹配的导航路径；

所述车辆行驶信息包括：车辆的位置信息、车辆的行驶方向信息和车辆的倾斜角度信息；

在所述根据所述行驶轨迹，计算出所述行驶轨迹的曲率的步骤之前，所述方法还包括：

根据车辆行驶信息，从电子地图数据库中选取候补的导航路径；

所述从电子地图数据库中选取候补的导航路径的步骤包括：

根据所述车辆的位置信息，在电子地图数据库中选定预定范围内所有的导航路径；

根据所述车辆的行驶方向信息，在所有的导航路径中，把通行方向与车辆的行驶方向背离较大的导航路径剔除，得到候补的导航路径；

所述根据所述车辆行驶信息和所述行驶轨迹的曲率，从电子地图数据库中得到与车辆当前行驶路线匹配的导航路径的步骤包括：

根据所述车辆的位置信息、所述车辆的行驶方向信息、车辆的倾斜角度信息、以及所述行驶轨迹的曲率，计算出各候补的导航路径的评估值；

根据所述各候补的导航路径的评估值，得到与车辆当前行驶路线匹配的导航路径；

所述根据所述车辆的位置信息、所述车辆的行驶方向信息、车辆的倾斜角度信息、以及所述行驶轨迹的曲率，计算出各候补的导航路径的评估值的步骤包括：

根据车辆的位置与各候补的导航路径之间的距离，设置第一权重值q_d；

根据车辆的行驶方向与各候补的导航路径之间的夹角，设置第二权重值q_θ；

根据所述行驶轨迹的曲率与车辆对应于各候补的导航路径上的点的切线曲率，设置第三权重值q_ρ；

根据车辆的倾斜角度与各候补的导航路径的坡度，设置第四权重值q_δ；

根据w＝k1×q_d+k2×q_θ+k3×q_ρ+k4×q_δ，计算出各候补的导航路径的评估值w，其中k1、k2、k3和k4分别为系数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

若有车辆行驶的历史轨迹，再根据车辆行驶的历史轨迹，结合车辆的行驶方向，在所述候补的导航路径中，把车辆不可能进入的导航路径排除掉，得到优化后的候补的导航路径。

3.一种路径匹配的装置，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于获取车辆的车辆行驶信息；

第一处理模块，用于根据所述车辆行驶信息，计算出车辆的行驶轨迹；

第二处理模块，用于根据所述行驶轨迹，计算出所述行驶轨迹的曲率；

匹配模块，用于根据所述车辆行驶信息和所述行驶轨迹的曲率，从电子地图数据库中得到与车辆当前行驶路线匹配的导航路径；

还包括：

第二获取模块，用于根据车辆行驶信息，从电子地图数据库中选取候补的导航路径；

所述匹配模块包括：

计算单元，用于根据所述车辆的位置信息、所述车辆的行驶方向信息、车辆的倾斜角度信息、以及所述行驶轨迹的曲率，计算出各候补的导航路径的评估值；

匹配单元，用于根据所述各候补的导航路径的评估值，得到与车辆当前行驶路线匹配的导航路径；

计算单元具体用于根据车辆的位置与各候补的导航路径之间的距离，设置第一权重值q_d；

根据车辆的行驶方向与各候补的导航路径之间的夹角，设置第二权重值q_θ；

根据所述行驶轨迹的曲率与车辆对应于各候补的导航路径上的点的切线曲率，设置第三权重值q_ρ；

根据车辆的倾斜角度与各候补的导航路径的坡度，设置第四权重值q_δ；

根据w＝k1×q_d+k2×q_θ+k3×q_ρ+k4×q_δ，计算出各候补的导航路径的评估值w，其中k1、k2、k3和k4分别为系数。