导航系统及道路匹配方法与装置制造方法及图纸

一种导航系统及道路匹配方法与装置，所述道路匹配方法包括：接收定位信息，所述定位信息包括车辆位置的经纬度、航向；基于经纬度以及航向在电子地图数据库中搜索出定位的车辆位置所在的预设区域内所有的路段中通行方向与航向接近的路段；在与航向接近的路段中选择与上次匹配的路段具有连接关系的路段；从具有连接关系的路段中确定与定位的车辆位置之间的距离最小且小于预设阈值的路段；若确定路段数量为一条，则匹配到该路段，否则获取用于定位的卫星的数量和/或信号强度，判断预定时间内卫星数量和/或信号强度的变化量是否超过各自的预定值，是则匹配到与上次匹配的路段的道路属性不同的路段，否则匹配与上次匹配的路段的道路属性相同的路段。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及导航领域，特别涉及一种导航系统及道路匹配方法与装置。
技术介绍
目前车辆导航定位的三大重要技术是全球定位系统(GPS, Global PositionSystem)、航位推算(DR, Dead Reckoning)以及地图匹配(MM, Map Matching)。目前由于受GPS定位精度的影响，而且在城市路段复杂的情况下，往往会出现高楼和高架桥阻挡接收机的信号，使GPS定位信息有较大的偏差甚至失去信号，单纯用GPS定位很难得到满意的定位效果。航位推算可以实现车辆的自主导航，但是它需要车辆初始位置的输入，并且惯性器件(例如陀螺仪、加速度仪等)的漂移误差和标定误差将使累计误差随时间而增大。而地图匹配这一软件纠错技术恰恰避免了以上两种定位技术无法克服的 航位推算定位)误差的技术，即将其他定位方法获得的车辆位置或行驶轨迹，与车载的电子地图数据库中的道路数据相比较、匹配，找到车辆所在的道路，计算出车辆在道路上的位置，进而校正定位误差，因而能够极大地提供车辆的定位精度，减少定位误差。地图匹配，顾名思义，指的是两者的匹配，就是其他定位技术获得的定位信息(例如GPS定位信息)和电子地图数据库中的道路数据的匹配。地图匹配除了能将这两者匹配起来之外，它还可以满足一些终端用户的需要，比如说终端用户要求定位信息还能满足交通规则的要求，如车辆在我们国家应该是靠右行驶，某些路段只是单行道等。地图匹配根据其匹配目的的不同，可将其分为道路匹配和非道路匹配。道路匹配是将定位信息匹配到地理信息系统中的道路上，而非道路匹配是建立在道路匹配的基础上，是指车辆进入加油站、停车场或者其他地方作短暂的旅行，偏离道路时候的匹配。为了使道路匹配更加有效，在进行匹配之前首先提出两个前提(I)车辆总是行驶在路上；(2)使用电子地图的精度要远大于GPS定位精度。对于这二个条件总是满足的，否则匹配结果会难以让人想象。事实上，在正常的交通情况下，和飞机导航与海洋运输不同，公路运输车辆局限于有限的公路网络系统，仅仅是进入停车场或其他的短暂旅行(如加油站)作为例外情况，因而条件(I)是可以满足的。条件(2)可以通过使用高精度的电子地图数据库来实现。很明显，用于车载导航的数字电子地图必须相对准确，否则导航系统将产生错误的位置输出，这种错误输出会严重降低导航系统的性能。因而数字电子地图允许的误差范围为15m(真实地面距离)。传统的导航系统一般使用GPS提供的定位信息(主要是经纬度和航向)来进行路段匹配，其具体实现通常如下(I)设定匹配路段的最小阈值D，只有定位的车辆位置(通过GPS对车辆位置进行定位后，将经纬度转换为电子地图的坐标，显示于电子地图上的位置)与目标路段的距离小于此值，才认为是匹配到该路段。(2)求定位的车辆位置到路段的距离的方法路段是由一系列线段组成的折线，由当前点(定位的车辆位置)对这些线段依次作垂线，求出点到垂足的距离dl、d2、d3. . . dn，取这些距离中的最小值作为点到目标路段的距离。图I是定位的车辆位置到路段的距离的示意图，如图I所示，点P为定位的车辆位置，RU R2、R3、R4分别为点P附近的4条路段，由点P分别对线段Rl、R2、R3、R4作垂线，得到定位的车辆位置到路段的距离，即点P到垂足的距离分别为dl、d2、d3、d4。(3)根据经纬度在电子地图数据库中搜索距定位的车辆位置较近的若干条路段的集合A，如图I所示，集合A包括路段Rl、R2、R3和R4。(4)根据航向扫描路段的集合A，从路段的集合A中选择出路段的通行方向与航向接近的路段的集合B，如图I所示，假设车辆的航向为东西航向(自东向西或者自西向东，如图I所示的均为双向通行的路段)，则选出的集合B包括Rl和R3，从路段的集合B中确定距离最近的路段，从dl、d3取最小值作为点P到目标路段的距离，dl为最小值，则Rl作为目标路段。(5)如果dl < D，则匹配到该条路段Rl，可认为车辆行驶于路段Rl上；否则匹配到空地。 这样的方法对于平面中的相距较远的路段可以很好的区分，但是对于平面中距离较近的且航向相同的平行路段就会无法区分，从而造成匹配错误的情况。此时，根据车辆行驶时，只能从一条道路运动到另一条与其有连接关系的道路，不可能从一条道路突然“飞行”到与其没有连接关系的道路这一事实，一般还可以通过道路网络拓扑关系(即连接关系)进行区分。具体地，在步骤⑷中，除了选择路段的通行方向与航向接近的路段的集合B，需要进一步在路段的集合B中选择出与上次匹配的路段具有连接关系的路段的集合C，再从路段的集合C中确定距离最近的路段，之后再进行步骤(5)。如此便能解决当车辆行驶在平面中距离较近且依靠平面坐标无法区分的路段上时，更准确地匹配到正确的路段。然而，如果当航向相同的平行路段处于不同的水平面，并且处于较高水平面的路段覆盖了处于较低水平面的路段(即具有覆盖关系)，路段之间具有连接关系，那么从一个水平面的路段驶向另一个水平面的路段时，即使依靠道路网络拓扑关系也无法准确地匹配到正确的路段。最为典型的例子是高架道路与位于高架道路之下的地面道路。图2是具有覆盖关系以及连接关系的高架道路与地面道路示意图，如图2所示，当车辆由地面道路经上高架的匝道驶向高架道路时，获取卫星的定位信息进行道路匹配时，即使考虑道路网络拓扑关系也仍然无法区别出是驶向高架道路还是仍走地面道路。同理，当车辆由高架道路经下高架的匝道驶向地面道路时同样无法准确地匹配到正确的路段。关于道路匹配的相关技术，还可参考公开号为CN101363907A的中国专利申请，该专利申请公开了一种基于卫星定位的道路匹配方法和系统。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是现有技术中航向相同的平行路段处于不同的水平面，并且具有覆盖关系以及连接关系，当车辆从一个水平面的路段驶向另一个水平面的路段时，无法准确地匹配到正确的路段。为解决上述问题，本专利技术的技术方案提供一种道路匹配方法，包括接收定位信息，所述定位信息包括车辆位置的经纬度信息以及航向信息；基于所述经纬度信息以及航向信息在电子地图数据库中搜索出定位的车辆位置所在的预设区域内所有的路段中通行方向与航向接近的路段；在所述通行方向与航向接近的路段中选择与上次匹配的路段具有连接关系的路段；从所述与上次匹配的路段具有连接关系的路段中确定与定位的车辆位置之间的距离最小且所述距离小于预设阈值的路段；若确定的路段的数量为一条，则匹配到该路段，否则获取用于定位的卫星的数量和/或信号强度，判断预定时间内卫星数量和/或卫星信号强度的变化量是否超过各自的预定值，是则匹配到与上次匹配的路段的道路属性不同的路段，否则匹配到与上次匹配的路段的道路属性相同的路段。可选的，所述上次匹配的路段的道路属性为地面道路，若判断出预定时间内卫星数量的增加量和/或卫星信号强度的增强量超过各自的预定值，则匹配道路属性为高架道路的路段，否则匹配道路属性为地面道路的路段。·可选的，所述上次匹配的路段的道路属性为高架道路，若判断出预定时间内卫星数量的减少量和/或卫星信号强度的减弱量超过各自的预定值，则匹配道路属性为地面道路的路段，否则匹配道路属性为高架道路的路段。可选的，所述道路匹配方法还包括存储所匹配的路段的历史记录。可选的，所述定位信息为GPS卫星定位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种道路匹配方法，其特征在于，包括：接收定位信息，所述定位信息包括车辆位置的经纬度信息以及航向信息；基于所述经纬度信息以及航向信息在电子地图数据库中搜索出定位的车辆位置所在的预设区域内所有的路段中通行方向与航向接近的路段；在所述通行方向与航向接近的路段中选择与上次匹配的路段具有连接关系的路段；从所述与上次匹配的路段具有连接关系的路段中确定与定位的车辆位置之间的距离最小且所述距离小于预设阈值的路段；若确定的路段的数量为一条，则匹配到该路段，否则获取用于定位的卫星的数量和/或信号强度，判断预定时间内卫星数量和/或卫星信号强度的变化量是否超过各自的预定值，是则匹配到与上次匹配的路段的道路属性不同的路段，否则匹配到与上次匹配的路段的道路属性相同的路段。

【技术特征摘要】
1.一种道路匹配方法，其特征在于，包括 接收定位信息，所述定位信息包括车辆位置的经纬度信息以及航向信息； 基于所述经纬度信息以及航向信息在电子地图数据库中搜索出定位的车辆位置所在的预设区域内所有的路段中通行方向与航向接近的路段； 在所述通行方向与航向接近的路段中选择与上次匹配的路段具有连接关系的路段；从所述与上次匹配的路段具有连接关系的路段中确定与定位的车辆位置之间的距离最小且所述距离小于预设阈值的路段； 若确定的路段的数量为一条，则匹配到该路段，否则获取用于定位的卫星的数量和/或信号强度，判断预定时间内卫星数量和/或卫星信号强度的变化量是否超过各自的预定值，是则匹配到与上次匹配的路段的道路属性不同的路段，否则匹配到与上次匹配的路段的道路属性相同的路段。2.根据权利要求I所述的道路匹配方法，其特征在于，所述上次匹配的路段的道路属性为地面道路，若判断出预定时间内卫星数量的增加量和/或卫星信号强度的增强量超过各自的预定值，则匹配道路属性为高架道路的路段，否则匹配道路属性为地面道路的路段。3.根据权利要求I所述的道路匹配方法，其特征在于，所述上次匹配的路段的道路属性为高架道路，若判断出预定时间内卫星数量的减少量和/或卫星信号强度的减弱量超过各自的预定值，则匹配道路属性为地面道路的路段，否则匹配道路属性为高架道路的路段。4.根据权利要求I所述的道路匹配方法，其特征在于，还包括存储所匹配的路段的历史记录。5.根据权利要求I所述的道路匹配方法，其特征在于，所述定位信息为GPS卫星定位信息或北斗卫星定位信息。6.一种道路匹配装置，其特征在于，包括 接收单元，用于接收定位信息，所述定位信息包括车辆位置的经纬度信息以及航向信息； 搜索单元，用于基于所述经纬度信息以及航向信息在电子地图数据库中搜索出定位的车辆位置所在的预设区域内所有的路段中通行方向与航向接近的路段； 选择单元，用于在所述通行方...

【专利技术属性】
技术研发人员：李军，
申请(专利权)人：上海博泰悦臻电子设备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：