基于智能手机的地图匹配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种基于智能手机的地图匹配方法，包括：在智能手机上安装具有数据采集功能的APP；将智能手机固定在车辆内，开启具有数据采集功能的APP；驾驶车辆行驶直路和弯道，并人工进行事件标注，获取加速度传感器数据；获取智能手机坐标系与车辆坐标系的对应关系；对获取的加速度传感器数据进行校正；对已标注和校正的加速度传感器数据进行训练分类，得到道路判别模型；采集实测路况数据，根据道路判别模型判断道路类别，并结合道路拓扑信息实现地图匹配。本发明专利技术利用手机传感器进行弯道检测并对现有导航系统进行修正能够一定程度上补偿民用GPS系统的精度和地图系统的不准确，能够提供更准确的导航服务，使得驾驶行为更加安全。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数字地图及地图匹配
，尤其涉及一种基于智能手机的地图匹 配方法。
技术介绍
随着经济发展，道路交通日益发达，人们的出行变得更加便利，传统的地图早已成 为历史，全球定位系统（GlobalPositioningSystem,GPS)为现今人们出行提供了导航辅 助。GPS系统利用多颗卫星传输的接收端的位置信号的传输和校正来实现接收端的位置定 位，24颗卫星构成的星座系统已经几乎可以覆盖全球。而现在我们常见的车载系统就是 GPS系统与地理信息系统（GeographicInformationSystem,GIS)的结合，利用电子地图 中的道路位置的地图信息在一定程度上补偿民用GPS定位精度偏低的问题。伴随无线通信 技术的提升，GPS接收端可以缩小到一个传感器大小封装到手机中，因此智能手机平台搭载 导航系统的模式也日益普及，并且催生出大量先进驾驶辅助系统的应用，它们能够提供更 加舒适、更好高效，更加安全的服务。现在已经可以用手机取代传统车载地图的功能。 然而在复杂路况的情况下，无论是传统的车载地图还是手机导航，都存在定位不 准确、部分地理信息缺失的情况，尤其是车辆过隧道、经过弯道等情况下这种不足更加明 显。因此本专利提出一种基于智能手机平台，利用手机传感器判断车辆弯道状态位置信息 的修正车载导航驾驶辅助定位系统。 智能手机迅猛发展，全球市场研究公司（Gartner)数据显示，2013年第二季度 全球智能手机销量首次超越了功能手机。同时去年第二季度调查显示开源手机操作系统 安卓（Android)系统全球市场占有率为79%，形成了一家独大的局面。人们如此钟情于 智能手机的原因之一就是，和传统手机比较，智能手机内置许多简单便捷的手机应用程序 (Application，APP)，能够给人们提供更舒适、便捷的生活体验。而这些APP不少得益于智 能手机内部集成的诸多传感器。一般情况下，智能手机内部会集成温度传感器、重力感应、 距离传感器、电子罗盘、光线传感器、三轴陀螺仪、红外线传感器等传感器装置等，这就给后 续APP开发提供了一个强大而便捷的平台。 GPS系统起源于上世纪五十年代末期的美国，与六十年代投入使用，最初是为军事 用途设计，后逐渐开放民用领域，但定位精度远低于军用。整个系统由24颗卫星组成星座， 定位范围覆盖全球98%的区域。一般来讲，完成常用的导航功能需要导航卫星和地面接收 设备，导航卫星不停的发出时间和卫星的位置，间隔三十秒循环发射；由地面的接收机接收 导航卫星发出的消息，测量出已知位置卫星和接收机之间的距离，通过综合多颗卫星的数 据进行修正，一般修正过程至少需要4颗卫星的信息。一般车载地图正是利用GPS系统进行 导航。然而对于开放的民用码来说，由于卫星钟差、卫星星历误差、电离层延迟误差、对流层 延迟误差、多径效应误差、接收机噪声误差、遮挡物等原因，精度只能达到约20m左右；在地 图精度较高的情况下，导航精度会相应的提高。然而在弯道，尤其是盘山路等危险路况下的 弯道情况，导航的定位精度仍然不理想，这就需要结合弯道检测等技术的修正来提升精度。 现有技术《基于拓扑结构的地图匹配算法研究》中通过利用软件纠偏的方法对车 辆的定位数据与电子地图数据进行配准纠正，来减小电子地图的道路信息和GPS定位信息 间的显示误差。计算待匹配道路权重、采用模糊匹配策略、去除不连通道路最后采用线性插 值法进行地图匹配。通过试验该匹配算法的匹配正确率不低于96%，单点匹配时间不超过 10ms。该方法已应用于实际的工程应用，并取得了良好的效果。 现有技术《GPS导航系统中的地图匹配算法》中利用权值选出匹配路段，并将全球 定位系统（GPS)轨迹点投影到匹配路段上，在交叉路口以平行四边形匹配准则消除车辆轨 迹点沿道路方向的误差，通过动态偏差更新，解决卫星换星、大气云层遮挡、多路径效应等 因素造成的偏差问题。引入该算法的GPS车载系统在合肥市实地跑车实验结果表明，其对 于复杂路况仍能进行正确匹配，真实再现车辆行驶情况。 由上可见，现有技术多数采用地图匹配对导航系统进行误差修正，提升精度。地图 匹配主要解决：寻找车辆当前行驶的道路以及将当前定位点投影到车辆行驶的道路上。尽 管现有的地图匹配算法匹配正确率较高，然而仍存在以下不足： ( -）行驶道路的选定会影响算法性能，对于不同路段算法的性能存在明显差异； (二）耗时较多，由于GPS误差等原因，在寻找匹配道路的过程中存在较大的时间 损耗； (三）GPS能耗高，GPS更新速度在1?50hz不等，因此实时性能优势不明显； (四）弯道情况下地图匹配难度明显，若车速从50?100km/S，GPS更新速度为 lhz，那么前后GPS点可能差距13. 9?27. 8m不等，这如果是在车辆拐弯处或变化较大的路 段，这种匹配难度就更加显著。 目前的方法有采用视频校正也有采用基于拓扑结构的模式识别算法，但由于需要 额外的采集设备和运算，这种校正方便的便携性较低，成本预算偏高。而且，一般来说，在直 道和非复杂路段，目前GPS定位精度已经可以基本满足导航需求，需要迫切提升其精度需 求的往往是弯道路段和复杂路况。 因此，针对上述技术问题，有必要提供一种。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种，其使用人 们日常所用的智能手机作为平台工具，通过检测车辆的运动状态，检测车辆是否处于弯道 处，结合现有的导航系统，对其定位误差进行修正、导航精度进行提升。 为了实现上述目的，本专利技术实施例提供的技术方案如下： 一种，所述方法包括以下步骤： S1、在智能手机上安装具有数据采集功能的APP; S2、将智能手机固定在车辆内，开启具有数据采集功能的APP; S3、驾驶车辆行驶直路和弯道，并人工进行事件标注，获取加速度传感器数据； S4、获取智能手机坐标系与车辆坐标系的对应关系； S5、对获取的加速度传感器数据进行校正； S6、对已标注和校正的加速度传感器数据进行训练分类，得到道路判别模型； S7、采集实测路况数据，根据道路判别模型判断道路类别，并结合道路拓扑信息实 现地图匹配。 作为本专利技术的进一步改进，所述智能手机中的APP采集的数据包括GPS数据和加 速度传感器数据。 作为本专利技术的进一步改进，所述加速度传感器数据包括车辆行驶切线方向、水平 切线方向、以及垂直于水平面向上方向三个方向上的线加速度。 作为本专利技术的进一步改进，所述GPS数据包括经度、纬度、海拔高度。 作为本专利技术的进一步改进，所述GPS数据和加速度传感器数据还包括手机系统时 间和手机从开始到数据获取的时间。 作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S6具体为： 采用监督学习方法，训练加速度传感器数据并形成道路判别模型，模型建立完成 后，测试数据检验道路判别模型的正确率和鲁棒性。 作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S6包括： S61、数据预处理，对数据进行去脏和去噪处理； S62、特征提取，提取数据的时域特征和频域特征； S63、采用监督学习方法建立道路判别模型。 作为本专利技术的进一步改进，所述时域特征包括预处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于智能手机的地图匹配方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1、在智能手机上安装具有数据采集功能的APP；S2、将智能手机固定在车辆内，开启具有数据采集功能的APP；S3、驾驶车辆行驶直路和弯道，并人工进行事件标注，获取加速度传感器数据；S4、获取智能手机坐标系与车辆坐标系的对应关系；S5、对获取的加速度传感器数据进行校正；S6、对已标注和校正的加速度传感器数据进行训练分类，得到道路判别模型；S7、采集实测路况数据，根据道路判别模型判断道路类别，并结合道路拓扑信息实现地图匹配。

【技术特征摘要】
1. 一种基于智能手机的地图匹配方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： 51、 在智能手机上安装具有数据采集功能的APP ; 52、 将智能手机固定在车辆内，开启具有数据采集功能的APP ; 53、 驾驶车辆行驶直路和弯道，并人工进行事件标注，获取加速度传感器数据； 54、 获取智能手机坐标系与车辆坐标系的对应关系； 55、 对获取的加速度传感器数据进行校正； 56、 对已标注和校正的加速度传感器数据进行训练分类，得到道路判别模型； 57、 采集实测路况数据，根据道路判别模型判断道路类别，并结合道路拓扑信息实现地 图匹配。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述智能手机中的APP采集的数据包括 GPS数据和加速度传感器数据。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述加速度传感器数据包括车辆行驶切 线方向、水平切线方向、以及垂直于水平面向上方向三个方向上的线加速度。4. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述GPS数据包括经度、纬度...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄晓霞，陈新平，王维语，黄浩权，王珊珊，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44