匹配实验，图11所示的是为根据本例所述地图匹配方 法所匹配得到的最优道路，图12所示的是本例所述地图匹配方法将GPS轨迹纠正到该匹配 道路后的结果。
[0085] 第二组选用较复杂的路况进行匹配实验，图13所示的是根据本例所述地图匹配方 法所匹配得到的最优道路，图14所示的是本例所述地图匹配方法将GPS轨迹纠正到该匹配 道路后的结果。
[0086] 由试验结果可W看出，本例所述地图匹配方法对简单道路情况和复杂道路情况均 有较好的匹配效果，均能将GI^轨迹点纠正到正确的道路上。另外，图15和图16所示分别为 根据传统的几何因子相似性的匹配方法实验结果和本例所提地图匹配方法实验结果的局 部对比图。如图15所示，为传统方法实验结果，由于传统的几何匹配方法仅仅根据距离、方 向等因素从候选匹配道路集合中选取相似性最大者作为最终匹配对象，而不考虑道路连通 性因素，因此会出现匹配结果不合逻辑的情况。如图16所示为本例所提的地图匹配方法实 验结果，在相同道路情况下，由于本文方法考虑了道路连通性因素，在匹配过程中加入了道 路转换概率的约束因子，因此匹配结果更为精确。
[0087] W上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定 本发明的具体实施只局限于运些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在 不脱离本发明构思的前提下，还可W做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的 保护犯i围。
【主权项】
1. 一种基于道路连通关系的地图匹配方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤S1，对GPS定位数据进行预处理； 步骤S2,依据距离和方向两个因素建立道路匹配规则，进而得到候选匹配道路集合，基 于道路连通性计算GPS轨迹与候选匹配道路之间的相似性，进而选择相似性最大者作为GPS 轨迹的匹配道路； 步骤S3，对GPS轨迹进行坐标纠正。2. 根据权利要求1所述的基于道路连通关系的地图匹配方法，其特征在于，所述步骤S1 中，针对数据冗余、数据缺失和数据漂移分别进行去除或插值操作，实现对GPS定位数据的 预处理。3. 根据权利要求2所述的基于道路连通关系的地图匹配方法，其特征在于，所述步骤S1 中，当GPS定位数据存在重复现象时，将重复的GPS定位数据删除；当车辆停止而产生两条以 上位置坐标相同的GPS定位数据时，则保留最近时间点的GPS定位数据并记录该车辆停止时 间；当两个相邻的GPS点之间缺失GPS定位数据时，进行插值处理；当检测出漂移数据时，对 漂移数据进行删除处理。4. 根据权利要求3所述的基于道路连通关系的地图匹配方法，其特征在于，若两个相邻 GPS点之间的时间差Δ tP与采样间隔△ t满足公式Δ tP = ti-ti+1# Δ t，则表示这两个相邻 GPS点之间存在缺失数据，进而根据公3L)进行插值 v p处理；对于三个连续GPS点A、B和C构成的三角形Δ ABC，该三角形Δ ABC的面积s为:中，P是三角形A ABC周长的一半，a、b和c分别为三角 形Δ ABC的三个边长，若GPS点位于三角形Δ ABC的B点，而B点到其相邻前后两点A点和C点之 间连线的距离满足h = 2 ?，其中，derrcir表示的是容许偏移的最大值，该容许偏移 C 的最大值为GPS点的设备定位精度和道路宽度之和，此时，表明B点为漂移点，则将该点的 GPS定位数据删除。5. 根据权利要求1至4任意一项所述的基于道路连通关系的地图匹配方法，其特征在 于，所述步骤S2中，依据距离和方向两个因素建立道路匹配规则为依据距离和方向两个因 素进行拓扑关系和路段连通关系的构建，并将构建的路段连通关系以及点线间的拓扑关系 保存到序列化文件中。6. 根据权利要求5所述的基于道路连通关系的地图匹配方法，其特征在于，所述步骤S2 还包括以下子步骤： 步骤S201，通过GPS定位误差概率分布和道路宽度因素计算误差区域，将落在误差区域 内的所有路段作为该GPS点的候选匹配路段集合； 步骤S202,通过GPS点与路段之间的距离以及GPS轨迹与路段之间的方向差异给候选匹 配路段评分，候选匹配路段的综合得分为距离得分与方向得分之和； 步骤S203,通过上一个GPS点的匹配结果和道路连通关系，从已评分的候选匹配路段集 合中选出最优匹配道路。7. 根据权利要求6所述的基于道路连通关系的地图匹配方法，其特征在于，所述步骤S201中， 通过公式R=r+w计算误差区域，进而得到半径为R的圆形区域内的所有路段作为该GPS点的候选 匹配道路集合，其中，w为道路宽度：，r为候选匹配道 路集合的半径计算值，c和d分别表示误差椭圆的轴长，4和|为定位误差的标准值，4为定位 误差的初始值;而误差椭圆的各个参数为矛丨其中，Θ表示误差椭圆长轴与y轴的夹角，及表示单位权值的后验误差，表示协方差。8. 根据权利要求7所述的基于道路连通关系的地图匹配方法，其特征在于，所述步骤 S202中，若GPS点Q到路段AB的垂直投影点Q'落在该路段上，则该GPS点与路段的距离为Q与 Q'之间的距离cKQjO;否则，为GPS点到该路段两端点距离的较小者；通过Wd表示距离得 分，则GPS点pi与目标路段ej的距离得分为其中μ = 〇，σ等于候选道 路区域半径R;其方向得分通过公式Wa = c〇Sa可以得到，其中，记ν为车辆运动方向，g为道路 通行方向标记，g = 〇表示双向通行道路，g = 1表示沿GPS点编号顺序单向通行，g = 2表示沿 GPS点编号顺序逆序单向通行，pdPp1+1分别为待匹配路段沿GPS点编号方向的前后两端点， 则车辆运行方向与道路方向夹角a为：9. 根据权利要求8所述的基于道路连通关系的地图匹配方法，其特征在于，所述步骤 S203中，通过公式W = kd · Wd+ka · 算候选匹配路段的综合得分，其中，kd为距离权重，ka 为方向权110. 根据权利要求5所述的基于道路连通关系的地图匹配方法，其特征在于，所述步骤 S3中，对GPS轨迹进行坐标纠正的实现过程为：当GPS轨迹的拟合直线端点的投影点落在候 选匹配路段上，则该拟合直线端点的投影之间的距离为待匹配部分;若拟合直线端点的投 影点落在候选匹配路段之外，则应选择候选匹配路段的对应端点进行匹配，坐标纠正过程 经过平移、旋转和缩放的几何变换后得到的坐标即为最终匹配结果。
【专利摘要】本发明提供一种基于道路连通关系的地图匹配方法，包括以下步骤：步骤S1，对GPS定位数据进行预处理；步骤S2，依据距离和方向两个因素建立道路匹配规则，进而得到候选匹配道路集合，基于道路连通性计算GPS轨迹与候选匹配道路之间的相似性，进而选择相似性最大者作为GPS轨迹的匹配道路；步骤S3，对GPS轨迹进行坐标纠正。本发明分别针对不同错误类型的错误数据提出相应的检测与处理方法，保证了地图匹配方法的高效性和准确性；既考虑到历史数据的相关性，又降低了个别误差较大的点对方向计算的影响；还考虑了历史匹配信息的约束性，因此匹配结果准确率较高，整体技术方案比现有技术的模型更为简单，连续性及匹配效果更好。
【IPC分类】G01C21/30
【公开号】CN105628033
【申请号】CN201610107068
【发明人】段炼, 覃庆文
【申请人】广西鑫朗通信技术有限公司
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年2月26日