基于北斗位置服务平台的路网查询方法技术

本发明专利技术涉及一种基于北斗位置服务平台的路网查询方法，是针对现有技术中路网查询结果不可靠或者不是最佳的路径，较难提供安全可信位置服务，以及实现快速路网查询的技术问题。该方法借助基站和路网信息，构建泰森多边形与路网的映射图，对路网进行初始路段的划分，形成初始路段序列的标定，实现路网模型的初步构建；然后，结合用户的轨迹向量的变化对初始路段序列进行合并或者分割，形成最终的路网模型；其要点是该方法的具体步骤如下：步骤一，构建道路路网模型，初始路段确定采用五分钟作为一个观察时间颗粒度；步骤二，构建路段图模型，以路段为节点，以通行性为边，构造路网查询方法；先得出偏差因子，再得出最终的最短路径。再得出最终的最短路径。再得出最终的最短路径。

【技术实现步骤摘要】
基于北斗位置服务平台的路网查询方法


[0001]本专利技术涉及北斗定位技术，是一种基于北斗位置服务平台的路网查询方法。

技术介绍

[0002]北斗定位技术是一种中国独立开发的全球卫星定位系统，其工作原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据来知道接收机的具体位置。目前，路网模型构建和路网查询问题一般基于GNSS的方法实现路网模型构建，但由于实际上车辆在道路上行驶的轨迹不一定与道路中心线保持一定的距离，也就是不一定完全平行的，因此给路网模型的构建带来一定的难度。除此之外，上述方式中GNSS定位点容易受到采样噪音的影响，因此不能真实反映车辆的转向，更不用说十字路口的识别。为此，如中国专利文献中披露的申请号201910688963.8，申请公布日2019.11.12，专利技术名称“一种基于轨迹数据和地图数据的去除道路线形对车辆急转弯影响的方法”；但如果不解决好路网模型构建，就会导致路网查询的结果不可靠或者不是最佳的路径。

技术实现思路

[0003]为克服上述不足，本专利技术的目的是向本领域提供一种基于北斗位置服务平台的路网查询方法，使其主要解决现有技术中路网查询结果不可靠或者不是最佳的路径，较难提供安全可信位置服务，以及实现快速路网查询的技术问题。其目的是通过如下技术方案实现的。
[0004]一种基于北斗位置服务平台的路网查询方法，该路网查询方法借助基站和路网信息，构建泰森多边形与路网的映射图，对路网进行初始路段的划分，形成初始路段序列的标定，实现路网模型的初步构建；然后，结合用户的轨迹向量的变化对初始路段序列进行合并或者分割，形成最终的路网模型；其特征在于该路网查询方法的具体步骤如下：
[0005]步骤一，构建道路路网模型；1)、借助基站和路网信息，构建泰森多边形与路网的映射图，对路网进行路段的划分，形成初始路段序列的标定；2)、基于初始路段序列信息，查找北斗轨迹点与初始路段序列垂直距离最短的初始路段即为对象经过的初始路段；3)、衡量初始路段北斗定位点矢量值的变化，作为初始路段合并融合或者分割的基础，一旦确定对象所在的初始路段后，需要结合一连串定位点来衡量初始路段是否有交叉口和十字路口的现象；
[0006]步骤二，构建路段图模型，以路段为节点，以通行性为边，构造路网查询方法；具体如下：1)、该方法构建路段图网络，以路段为节点，节点的位置是路段的中心，边是路段之间的连通性，该方法综合考虑路段图网络的拓扑结构、速度以及拥堵系数来衡量道路的连通性，然后从终点开始搜索、连通性的确定两方面，提出基于Dijkstra的路网查询方法；2)、道路连通性的衡量，为了有效衡量道路的连通性，将上述的路段图网络抽象成一个有权有向网络G，G＝(V，E，W)，其中V＝{v
i
}，表示路段图网络中的节点，也就是路段的结合，以路段的中心点来表示；E＝{e
ij
|i,j∈V}，表示路段与路段相连的边集合，e
ij
是从节点i到节点j的
有向边，理解为从路段i到路段j的有向边；W＝{w
ij
|i,j∈V}，表示路段图网络各边的权重集合，用平均通行速度和拥堵系数来表示；邻接矩阵A
ij
表示节点之间的连通性，表示为：
[0007][0008]其中，TTI
ij
是综合每个时刻的平均速度和拥堵系数来计算的，拥堵系数TTI计算公式为：
[0009][0010]其中L
i
表示从起点到终点查询得到的总的路段实际长度；W
ij
为路段的权重，这个表示哪一个路段影响用户的目标，就是更加重要，后面会给出计算方法；v
ij
表示路段i到路段j在当前时刻t的实际速度；v
ij—free
表示路段i到路段j在当前时刻t自由流速度；
[0011]3)、最优路径分析模型——Dijkstra的路网查询方法，对于任意一个节点j∈V，设为从起点到节点的有向路径长度，那么当且仅当满足如下条件时，为最短路径的长度，求解过程如下：
[0012][0013]通过根据公式6求出最短路径的递推公式：
[0014][0015]得出最终的最短路径。
[0016]所述步骤一的初始路段确定采用五分钟作为一个观察时间颗粒度，由于每次定位点更新的时间设置为1
‑
5秒内，假设每次定位更新是五秒，取一分钟的定位点确定每一个矢量，那么五分钟观察时间颗粒度将形成五个矢量，那么需要计算每一个矢量的夹角余弦值，以此来确定路段之间是否存在合并融合，五个矢量在观察时间颗粒度内，需要对比相邻两个矢量的夹角余弦值，以此来衡量路段是否应该合并，表示为：
[0017][0018]如果不同路段相邻的两个矢量的夹角余弦值小于设定的值θ，那么路段合并；如果同一路段相邻的两个矢量的夹角余弦值小于设定的值θ，则不做处理；如果同一路段相邻的两个矢量的夹角余弦值大于设定的值θ，则认为路段存在交叉口，则对路段进行分割。
[0019]所述步骤二的公式2中当前路段的重要性W
ij
，表示从i到路段j连通的路段，并更多考虑当前时刻t的速度，以便预测某一个路段是否会影响行进过程，因此需要综合各个路段前几个时间段的实际速度，对比前几个时间段的历史平均值，以便衡量路段的“偏差因子”；表示为：
[0020][0021]其中N
i
(t)＝t
‑
1，为了衡量衡量路段的“偏差因子”，由于当前时刻的速度具有随机性，采用均方误差对当前速度与平均速度进行处理，表示为：
[0022][0023]其中，表示均方误差的表达式；那么，偏差因子表示为：
[0024][0025]从而得出偏差因子。
[0026]所述步骤二中最短路径的具体流程如下：a)初始化，起始节点没有前驱节点；b)、节点选择，从节点集合Q中选择与起始节点处最近节点集合，最近节点仅仅是以长度为衡量，这里的最近节点集合是候选节点的集合S；c)、节点扩展，扫描从起始节点到下一个节点的实际距离——以公式7为衡量，不仅考虑实际的长度，还要考虑到每一个路口的拥堵系数和速度，而TTI就是考虑了上述两者的关系；如果满足公式7的条件，将节点j留在集合S，其他节点剔除；重新设置节点j为前置节点，并且重复步骤二，不断迭代；d)、当集合Q为空时，算法结束，表示没有更多满足条件的点。
[0027]本专利技术的路网查询方法结果可靠性高，能快速查询到最佳路径，提供安全可信位置服务，以及实现快速路网查询；其适合用于北斗技术的路网快速查询，及其同类方法的技术改进。
附图说明
[0028]图1是本专利技术的工作原理流程方框图。
[0029]图2是本专利技术的基于路段划分示意图。
[0030]图3是本专利技术的基于垂直距离最短的路段确定示意图。
[0031]图4是本专利技术的显示对象在008路段进行移动示意图。
[0032]图5是本专利技术的确定路段之间存在合并融本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于北斗位置服务平台的路网查询方法，该路网查询方法借助基站和路网信息，构建泰森多边形与路网的映射图，对路网进行初始路段的划分，形成初始路段序列的标定，实现路网模型的初步构建；然后，结合用户的轨迹向量的变化对初始路段序列进行合并或者分割，形成最终的路网模型；其特征在于该路网查询方法的具体步骤如下：步骤一，构建道路路网模型；1)、借助基站和路网信息，构建泰森多边形与路网的映射图，对路网进行路段的划分，形成初始路段序列的标定；2)、基于初始路段序列信息，查找北斗轨迹点与初始路段序列垂直距离最短的初始路段即为对象经过的初始路段；3)、衡量初始路段北斗定位点矢量值的变化，作为初始路段合并融合或者分割的基础，一旦确定对象所在的初始路段后，需要结合一连串定位点来衡量初始路段是否有交叉口和十字路口的现象；步骤二，构建路段图模型，以路段为节点，以通行性为边，构造路网查询方法；具体如下：1)、该方法构建路段图网络，以路段为节点，节点的位置是路段的中心，边是路段之间的连通性，该方法综合考虑路段图网络的拓扑结构、速度以及拥堵系数来衡量道路的连通性，然后从终点开始搜索、连通性的确定两方面，提出基于Dijkstra的路网查询方法；2)、道路连通性的衡量，为了有效衡量道路的连通性，将上述的路段图网络抽象成一个有权有向网络G，G＝(V，E，W)，其中V＝{v
i
}，表示路段图网络中的节点，也就是路段的结合，以路段的中心点来表示；E＝{e
ij
|i,j∈V}，表示路段与路段相连的边集合，e
ij
是从节点i到节点j的有向边，理解为从路段i到路段j的有向边；W＝{w
ij
|i,j∈V}，表示路段图网络各边的权重集合，用平均通行速度和拥堵系数来表示；邻接矩阵A
ij
表示节点之间的连通性，表示为：其中，TTI
ij
是综合每个时刻的平均速度和拥堵系数来计算的，拥堵系数TTI计算公式为：其中L
i
表示从起点到终点查询得到的总的路段实际长度；W
ij
为路段的权重，这个表示哪一个路段影响用户的目标，就是更加重要，后面会给出计算方法；v
ij
表示路段i到路段j在当前时刻t的实际速度；v
ij—free
表示路段i到路段j在当前时刻t自由流速度；3)、最优路径分析模型——Dij...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱小剑，阮杰，付珍，江瑞宇，张振，郑家兵，
申请(专利权)人：江西省军民融合研究院，
类型：发明
国别省市：