一种基于驾驶员行为特性和分对数模型的交叉口处地图匹配方法组成比例

一种基于驾驶员行为特性和分对数模型的交叉口处地图匹配方法，涉及车辆定位和地图匹配领域，通过输入数据存储、初始点地图匹配、路段上的地图匹配及交叉口处地图匹配四个阶段，完成车辆行驶轨迹的高精度、实时定位。本发明专利技术解决了制约交叉口处地图匹配精度低的问题，克服了现有交叉口处地图匹配方法的弊端，实现了交叉口处高精度、实时地图匹配。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及车辆定位和地图匹配领域，是一种车辆在交叉口处的定位技术和地图匹配方法，具体涉及。
技术介绍
地图匹配是提高车辆定位精度的一种有效手段。它主要是根据全球定位系统 (Global Position System，简称GPS)提供的车辆位置点的经度和维度坐标，在数字电子地图上找到该位置点所在路段及路段上的位置点。城市交叉口是车辆改变行驶方向、变换行驶路段的关键枢纽，城市交叉口处的地图匹配是地图匹配方法研究的核心和难点。传统的地图匹配方法主要是从车辆位置点与路段之间的空间几何关系分析入手，基于数字电子地图中的路网几何数据、拓扑关系数据以及GPS定位数据产生车辆位置点的最佳估计，较适用于普通路段上的地图匹配，在交叉口处则显得不尽如人意，经常将转向行驶的车辆位置定位点错误地匹配到直行路段上。其中，致使交叉口处地图匹配精度较低的根本原因1)交叉口在小范围内同时连接多条分布密集的路段；2)各进口道方向中左转弯车道、直行车道及右转弯车道在交叉口范围内相切、相互干扰；3)车辆转向行驶时存在惯性。目前，市场上的很多车载定位设备由于无法实现交叉口处车辆定位点的高精度、实时在线地图匹配都省略了交叉口处的车辆位置定位，或是先跳过交叉口处的车辆位置点的定位，待后继行驶路段上的定位点的匹配路段确定之后，再根据一致性原则，对交叉口处的车辆定位点进行离线定位。
技术实现思路
针对目前交叉口处地图匹配精度不高、实时性不强等问题，本专利技术提出，实现了交叉口处高精度、实时定位。车载GPS接收器以一定的时间间隔接收GPS定位数据，通过输入数据存储、初始点地图匹配、路段上的地图匹配及交叉口处地图匹配四个阶段，完成车辆行驶轨迹的高精度、实时定位。本专利技术的技术方案是根据车辆定位点的产生时序，将车辆定位分为输入数据存储、初始点地图匹配、路段上的地图匹配及交叉口处的地图匹配四个阶段。第一阶段输入数据存储输入数据存储是在地图匹配之前将所需要的数据存储到置顶数据库表中，输入数据包括数字电子地图中的路段属性数据、车辆位置的GPS定位数据及交叉口转向限制数据。第二阶段初始点地图匹配初始点地图匹配包括初始定位点候选匹配路段识别模块、初始定位点地图匹配建模及权值系数估计模块。初始定位点候选匹配路段识别模块通过圆形误差域确定候选匹配路段集合，初始定位点地图匹配建模及权值系数估计模块负责从候选匹配路段集合中选择最佳匹配路段。第三阶段路段上的地图匹配路段上的地图匹配包括停车状态判别模块和车辆相对位置判别模块，停车状态判别模块是判别车辆是否处于停车状态，如果是，则当前定位点的匹配结果与前一个定位点的匹配结果相同，如果不是，则进行车辆相对位置判别。车辆相对位置判别模块是判别车辆是否离开了前一个定位点所在的匹配路段，如果不是，则确定当前定位点的匹配路段与前一个定位的匹配路段相同，如果是，则进入交叉口处的地图匹配。第四阶段交叉口处的地图匹配交叉口处的地图匹配包括交叉口关键定位点识别模块、交叉口关键定位点候选匹配路段标记模块、分对数地图匹配建模及权值系数估计模块。交叉口关键定位点识别模块用于确定影响交叉口处地图匹配精度的关键定位点集合；交叉口关键定位点候选匹配路段标记模块根据交叉口所连接的路段与前一匹配路段的相对关系，将关键定位点的候选匹配路段确定为左转候选匹配路段、直行候选匹配路段及右转候选匹配路段，并根据交叉口转向限制数据剔除了限制通行的候选匹配路段，使得交叉口关键定位点的有效候选匹配路段最多不超过3条；分对数地图匹配建模及权值系数估计模块，从三种不同候选匹配路段所对应的驾驶员行为特性差异分析入手，提出将交叉口处最佳匹配路段的估计问题转变成车辆对后继行驶路段的选择问题，以考虑驾驶员驾驶行为特性的权重(符号及数值大小)作为判别驾驶员对后继行驶路段选择的关键权重，根据分对数模型从三条候选路段中选择最佳匹配路段，并采用最大似然估计法对权值系数进行估计。通过采用上述方案，解决了制约交叉口处地图匹配精度低的问题，克服了现有交叉口处地图匹配方法的弊端，实现了交叉口处高精度、实时地图匹配。附图说明图I为本专利技术框图2为初始点地图匹配流程；图3为路段上的地图匹配流程；图4为交叉口处地图匹配流程；图5为90度相交的十字形交叉口 ；图6为小于90度相交的十字形交叉口 ；图7为基于GN-79N型号GPS接收机(定位精度30米左右)的相邻定位点间行驶方向角一阶有向差分图8为基于OEMV型号GPS接收机(定位精度5米左右)的相邻定位点间行驶方向角一阶有向差分图9为excel数据表存储数字电子地图中图6所示路段属性数据意图10为excel数据表存储车辆位置的GPS定位数据示意图11为excel数据表存储图6所示交叉口各进口道转向限制数据示意图。具体实施方法第一阶段输入数据存储地图匹配的输入数据包括数字电子地图中的路段属性数据、车辆位置的GPS定位数据及交叉口转向限制数据。具体如下I)数字电子地图中的路段属性数据路段的编号、路段的起点和终点的编号及坐标(数字电子地图米用WGS 84坐标系，即与GPS的坐标系相同)；2)车辆位置的GPS定位数据车载GPS接收器接收到的车辆位置的经度和维度坐标、车辆行驶方向、车辆行驶速度、数据接受时间(以I秒为数据接收的时间间隔)；3)交叉口转向限制数据交叉口各连接路段在进口道方向中关于左转、直行和右转的转向限制数据，即如果交叉口某一连接路段的进口道方向限制车辆左转，则左转方向限制数据取值为I，不限制，则取值为O。各类数据的数据表存储方法见图9 图11。第二阶段初始定位点地图匹配初始定位点地图匹配是指对GPS接收器接收到的车辆位置的第一个定位点进行地图匹配，识别出其正确的匹配路段和在匹配路段上的位置点，地图匹配流程见图2，主要包括初始定位点候选匹配路段识别模块、初始定位点地图匹配建模及权值系数估计模块两个模块。I、初始定位点候选匹配路段识别模块初始定位点对本专利技术的整体地图匹配精度具有重要影响。初始定位点候选匹配路段识别是通过以初始定位点为圆心，以GPS接收器的定位误差为半径，构建圆形误差域，将所有与该圆形误差域相交或相切(即有公共交点)的路段全部确定为候选匹配路段，并构成候选匹配路段集合Ω。2、初始定位点地图匹配建模及权值系数估计模块I)初始定位点地图匹配建模候选匹配路段确定之后，本专利技术根据行驶方向一致性的权重％及考虑定位点与投影点接近性的权重Wd作为初始定位点地图匹配权重。对候选匹配路段集合Ω中的每一条候选匹配路段L，作如下计算Z1=W^wd (I)则初始定位点的匹配路段为Lb = |z maxZ1 j (2)2)初始定位点地图匹配权重计算①考虑行驶方向一致性的权重首先，规定正北方向为0°，方向角按顺时针递增。为便于计算，将360°方向角统一更改为0°方向角，即方向角的取值范围为[0°，360° )。令a为车辆行驶方向角，Θ, 为候选匹配路段L的方向角，(xs,ys)>(xF,yF)分别为候选匹配路段L的起点和终点的坐标， 则当候选匹配路段为直线路段时，有权利要求1.，其特征在于由以下步骤实现(1)输入数据存储是在地图匹配之前将所需要的数据存储到置顶数据库表中，输入数据包括数字电子地图中的路段属性数据、车辆位置的GPS定位数据及交叉口转向限制数据；(2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：龚勃文，林赐云，杨兆升，于德新，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：