【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数字孪生交通，特别是一种应用于变宽度数字孪生高速公路的车辆位置映射方法。
技术介绍
1、数字孪生高速公路是指通过数字化技术将实际高速公路建模成为虚拟的数字模型，以实现对高速公路的全面监测、分析和管理。数字孪生高速公路可以在公路交通基础设施的基础上提供更加精细化的全要素多维动态交通信息，结合多源物联感知信息如车辆位置信息，将车辆等交通实体与监控视频融合呈现，从而构建更精准、可预测的高速公路智慧运营管理及养护平台，显著提高高速公路设备、基础设施及交通运行的监管、维护、控制能力。
2、但在数字孪生高速公路的应用过程中，车辆位置映射是一个重要的问题，传统的车辆位置映射方法通常基于北斗、gps或传感器数据，将车辆位置映射到数字孪生高速公路上；然而，为了更直观展示数字孪生场景中高速公路横向方面的细节，而且不能牺牲高速公路纵向方面的整体展示效果，需要动态调整数字孪生场景中高速公路的宽度，这时使用传统方法会受到影响，导致数字孪生场景中车辆位置映射的不准确和不可靠。
3、因此如今需要一种纵向方面的整体展示效果更好的变宽度数字孪生高速公路的车辆位置映射方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术中所存在的纵向方面的整体展示效果不好，导致数字孪生场景中车辆位置映射的不准确和不可靠的问题，提供一种应用于变宽度数字孪生高速公路的车辆位置映射方法。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：
3、一种应用于变宽度数字
4、s1：获取待映射车辆和对应高速公路一侧的若干边缘点在同一坐标系下的位置坐标；
5、s2：将所述若干边缘点拟合为高速公路边缘曲线，并求取所述边缘曲线上每个边缘点的单位法向量；
6、s3：根据所述待映射车辆的位置坐标，计算所述待映射车辆在数字孪生高速公路的边缘点，并得到所述待映射车辆映射到所述数字孪生高速公路上的位置坐标。
7、作为本专利技术的优选方案，所述s1包括：
8、s11：获取待映射车辆的位置坐标；
9、s12：获取高速公路一侧的若干边缘点的位置坐标；
10、s13：判断所述待映射车辆的位置坐标与所述边缘点的位置坐标是否位于同一坐标系下；若否，则将所述待映射车辆的位置坐标进行坐标系转换，使其与所述边缘点的位置坐标位于同一坐标系下。
11、作为本专利技术的优选方案，所述边缘点的位置坐标通过北斗、gps或定位传感器进行获取。
12、作为本专利技术的优选方案，所述待映射车辆的位置坐标通过车载定位设备获取。
13、作为本专利技术的优选方案，其特征在于，所述s2中所述边缘曲线通过最小二乘法或样条插值法进行拟合。
14、作为本专利技术的优选方案，所述边缘点的单位法向量的求取方法为：
15、对拟合的所述边缘曲线进行求导，得到各个边缘点的切向量；
16、将所述切向量顺时针旋转90°并进行归一化处理，得到所述边缘点的单位法向量。
17、作为本专利技术的优选方案，所述s3包括：
18、s31：寻找离所述待映射车辆的位置坐标最近的高速公路一侧边缘点，作为所述待映射车辆对应的高速公路边缘点，并计算所述待映射车辆到对应高速公路边缘点的距离：
19、
20、其中，d表示所述待映射车辆到对应高速公路边缘点的距离，(xv,yv,zv)表示所述待映射车辆的位置坐标，(xr,yr,zr)表示所述待映射车辆位置对应高速公路边缘点坐标；
21、s32：根据数字孪生高速公路与实际高速公路的宽度比例，以及所述待映射车辆的位置到对应高速公路边缘点的距离，得到所述待映射车辆到对应数字孪生高速公路边缘点的距离：
22、dt＝k×d，
23、其中，dt表示所述待映射车辆到对应数字孪生高速公路边缘点的距离，k表示数字孪生高速公路与实际高速公路的宽度比例；
24、s33：求取所述待映射车辆对应高速公路边缘点的单位法向量，与所述待映射车辆到对应数字孪生高速公路边缘点的距离的乘积，输出为所述待映射车辆对应所述数字孪生高速公路边缘点的位置向量：
25、
26、其中，表示所述待映射车辆对应所述数字孪生高速公路边缘点的位置向量，表示所述待映射车辆对应高速公路边缘点单位法向量；
27、s34：将数字孪生高速公路中所述待映射车辆相对于对应高速公路边缘点的位置向量与所述待映射车辆对应高速公路边缘点的位置坐标进行求和，得到所述待映射车辆在所述变宽度数字孪生高速公路中的映射位置：
28、
29、其中，表示所述待映射车辆在所述变宽度数字孪生高速公路中的映射位置。
30、一种变宽度数字孪生高速公路的车辆位置映射设备，包括至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述任一项所述的方法。
31、与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
32、本专利技术通过获取高速公路边缘点的位置坐标并通过拟合方式得到边缘点的单位法向量，进而在获取到高速公路拓扑结构后结合待映射车辆位置进行计算，从而得到待映射车辆在数字孪生高速公路上的映射位置；保证了在数字孪生高速公路场景中高速公路纵向方面的整体展示效果，更加直观地展示高速公路横向方面的细节。同时本专利技术所提出的车辆位置映射方法操作简单，计算量较小，且能够保证较高的位置映射精度，可以将映射误差降低到1％以内。
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1.一种应用于变宽度数字孪生高速公路的车辆位置映射方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种应用于变宽度数字孪生高速公路的车辆位置映射方法，其特征在于，所述S1包括：
3.根据权利要求2所述的一种应用于变宽度数字孪生高速公路的车辆位置映射方法，其特征在于，所述边缘点的位置坐标通过北斗、GPS或定位传感器进行获取。
4.根据权利要求2所述的一种应用于变宽度数字孪生高速公路的车辆位置映射方法，其特征在于，所述待映射车辆的位置坐标通过车载定位设备获取。
5.根据权利要求1所述的一种应用于变宽度数字孪生高速公路的车辆位置映射方法，其特征在于，所述S2中所述边缘曲线通过最小二乘法或样条插值法进行拟合。
6.根据权利要求1所述的一种应用于变宽度数字孪生高速公路的车辆位置映射方法，其特征在于，所述边缘点的单位法向量的求取方法为：
7.根据权利要求1所述的一种应用于变宽度数字孪生高速公路的车辆位置映射方法，其特征在于，所述S3包括：
8.一种变宽度数字孪生高速公路的车辆位置映射设备，其特征在于
...【技术特征摘要】
1.一种应用于变宽度数字孪生高速公路的车辆位置映射方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种应用于变宽度数字孪生高速公路的车辆位置映射方法，其特征在于，所述s1包括：
3.根据权利要求2所述的一种应用于变宽度数字孪生高速公路的车辆位置映射方法，其特征在于，所述边缘点的位置坐标通过北斗、gps或定位传感器进行获取。
4.根据权利要求2所述的一种应用于变宽度数字孪生高速公路的车辆位置映射方法，其特征在于，所述待映射车辆的位置坐标通过车载定位设备获取。
5.根据权利要求1所述的一种应用于变宽度数字孪生高速公路的车辆位置映射方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘建蓓，张国华，马小龙，马媛媛，郭忠印，孙铸，赵斌，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
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