專利名稱：一種車載導(dǎo)航地圖實(shí)時(shí)自排查的新路生成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)航地圖更新方法，特別是關(guān)于一種車載導(dǎo)航地圖實(shí)時(shí)自排查的 新路生成方法。
背景技術(shù)：
隨著車輛工業(yè)的不斷發(fā)展，我國(guó)的交通基礎(chǔ)建設(shè)也發(fā)生著日新月異的變化，因此 基于車載電子地圖的自主導(dǎo)航系統(tǒng)如果不及時(shí)進(jìn)行地圖更新，就會(huì)因?yàn)榈貓D數(shù)據(jù)過(guò)期而無(wú) 法提供良好的導(dǎo)航服務(wù)。當(dāng)前，導(dǎo)航電子地圖的更新主要有兩種方法離線的版本式更新方 法和在線的增量式更新方法。歐洲的ActMap項(xiàng)目已經(jīng)在一些國(guó)家實(shí)現(xiàn)了在線增量式更新； 而我國(guó)目前主要采用離線更新方法，更新周期為6 12個(gè)月，采用這種更新方式遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能 滿足導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)電子地圖現(xiàn)實(shí)性的需求。
利用車輛軌跡來(lái)更新地圖數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)電子地圖的快速更新，現(xiàn)有的利用車輛軌 跡來(lái)更新地圖路網(wǎng)主要有兩種方法一種方法是將采集的軌跡生成全部的道路網(wǎng)絡(luò)，記錄 器采集車輛經(jīng)過(guò)的所有軌跡點(diǎn)的位置信息，通過(guò)對(duì)軌跡的處理形成整個(gè)路網(wǎng)，這種地圖更 新方法對(duì)車輛經(jīng)過(guò)的所有軌跡點(diǎn)都進(jìn)行了記錄，對(duì)設(shè)備的存儲(chǔ)能力要求較高，不適用于現(xiàn) 有的車載嵌入式導(dǎo)航設(shè)備；另一種方法是將采集的軌跡生成局部路網(wǎng)，將局部路網(wǎng)與現(xiàn)有 地圖路網(wǎng)按照?qǐng)D像或數(shù)字化方式比較，若路網(wǎng)不一致，則用局部路網(wǎng)更新原路網(wǎng)的對(duì)應(yīng)路 網(wǎng)，這種地圖更新方式?jīng)]有涉及新路的發(fā)現(xiàn)，仍是對(duì)經(jīng)過(guò)的所有軌跡點(diǎn)進(jìn)行記錄；另外，該 方法將GPS (全球定位系統(tǒng))獲取的形狀點(diǎn)生成的軌跡直接作為局部路網(wǎng)數(shù)據(jù)，沒(méi)有考慮 GPS信號(hào)漂移等對(duì)路徑軌跡的合理性及路徑形狀造成的影響，生成的新路精度較差甚至是 錯(cuò)誤的。發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種車載導(dǎo)航地圖實(shí)時(shí)自排查的新路生成方 法，該方法不僅能對(duì)生成的新路形狀點(diǎn)進(jìn)行修正，而且能對(duì)地圖新增道路進(jìn)行精確識(shí)別，還 能減少因GPS信號(hào)的漂移對(duì)路段形狀造成的不良影響。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案1、一種車載導(dǎo)航地圖實(shí)時(shí)自排查的 新路生成方法，包括以下步驟
1)設(shè)置一信號(hào)點(diǎn)記錄器，信號(hào)點(diǎn)記錄器啟動(dòng)后自動(dòng)記錄一個(gè)信號(hào)點(diǎn)信息；
2)通過(guò)信號(hào)點(diǎn)記錄器對(duì)信號(hào)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄與刷新，并完成增路過(guò)程
①通過(guò)信號(hào)點(diǎn)記錄器對(duì)接收的GPS信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，同時(shí)監(jiān)測(cè)該信號(hào)點(diǎn)信息與 導(dǎo)航地圖上相應(yīng)點(diǎn)信息是否匹配成功；
②若信號(hào)點(diǎn)信息匹配成功，則用當(dāng)前信號(hào)點(diǎn)的信息刷新所述信號(hào)點(diǎn)記錄器中的原 有信息，然后回到步驟①；
③若信號(hào)點(diǎn)信息匹配失敗，則判斷接收該信號(hào)點(diǎn)信息時(shí)的車輛狀態(tài)
若車輛靜止，則丟棄該信號(hào)點(diǎn)信息，回到步驟①；
若車輛正常行駛，信號(hào)點(diǎn)記錄器變?yōu)樵鲩L(zhǎng)狀態(tài)，在滿足以下三種情況中的一種情 況之前，均在記錄該信號(hào)點(diǎn)信息后，回到步驟①；
所述三種情況為
當(dāng)信號(hào)點(diǎn)記錄器中信號(hào)點(diǎn)個(gè)數(shù)大于記錄器點(diǎn)數(shù)上限Nt時(shí)，則信號(hào)點(diǎn)記錄器將所 有匹配失敗的信號(hào)點(diǎn)信息清空另存，并回到步驟①；
當(dāng)車輛處于停止?fàn)顟B(tài)，且車輛停止時(shí)間大于停車時(shí)間上限Tm時(shí)，則信號(hào)點(diǎn)記錄器 將所有匹配失敗的信號(hào)點(diǎn)信息清空另存，回到步驟①；
當(dāng)匹配狀態(tài)由匹配失敗轉(zhuǎn)變?yōu)槠ヅ涑晒?，則認(rèn)為信號(hào)點(diǎn)記錄器中記錄的全部匹配 失敗的信號(hào)點(diǎn)序列已將原路網(wǎng)中前一段道路和后一段道路連接起來(lái)，增路結(jié)束，進(jìn)入下一止少；
3)基于時(shí)間判據(jù)和距離判據(jù)對(duì)增路的信號(hào)點(diǎn)序列進(jìn)行合理性判斷
①判斷信號(hào)點(diǎn)序列的總記錄時(shí)間T是否大于信號(hào)點(diǎn)記錄時(shí)間最短門限值Tt，其中 總記錄時(shí)間為T = te-tf ;Tf為信號(hào)點(diǎn)記錄器記錄第一個(gè)信號(hào)點(diǎn)的時(shí)間，Te為記錄最后一個(gè) 信號(hào)點(diǎn)的時(shí)間，若T < Tt，則信號(hào)點(diǎn)序列不符合要求，將其丟棄；
②判斷信號(hào)點(diǎn)序列的總距離S是否大于信號(hào)點(diǎn)記錄距離最短門限值St，其中總距 離s = YjKm，i為信號(hào)點(diǎn)記錄器中信號(hào)點(diǎn)序號(hào)，N為信號(hào)點(diǎn)總數(shù)，l,,i+1為第i個(gè)信號(hào)點(diǎn)到第/=J ...i+Ι個(gè)信號(hào)點(diǎn)之間的距離，若S < St，則信號(hào)點(diǎn)序列不符合要求，將其丟棄；
③將符合時(shí)間判據(jù)和距離判據(jù)的信號(hào)點(diǎn)序列送入下一步；
4)對(duì)增路信號(hào)點(diǎn)序列進(jìn)行實(shí)時(shí)平滑處理
①在導(dǎo)航設(shè)備上使用卡爾曼濾波方法修正信號(hào)點(diǎn)序列組成的增路形狀；
②在導(dǎo)航設(shè)備上使用點(diǎn)列抽稀算法減少增路形狀中的形狀點(diǎn)數(shù)量。
所述步驟幻的所述車輛靜止是指車速小于lKM/h。
所述步驟幻的所述記錄器點(diǎn)數(shù)上限Nt取2000。
所述步驟2)的所述停車時(shí)間上限Tm取30s。
所述步驟3)的所述信號(hào)點(diǎn)記錄時(shí)間最短門限值Tt取10秒。
所述步驟3)的所述信號(hào)點(diǎn)記錄距離最短門限值&取100米。
本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)1、由于本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)依靠一信 號(hào)點(diǎn)記錄器，當(dāng)導(dǎo)航設(shè)備接受的GPS信號(hào)點(diǎn)由上一點(diǎn)的匹配成功轉(zhuǎn)為當(dāng)前信號(hào)點(diǎn)的匹配失 敗時(shí)，該信號(hào)點(diǎn)記錄器的增路策略開(kāi)始啟動(dòng)，信號(hào)點(diǎn)記錄器狀態(tài)變?yōu)樵鲩L(zhǎng)狀態(tài)，不斷記錄匹 配失敗的信號(hào)點(diǎn)，因此，在車輛行駛過(guò)程中，本發(fā)明能實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)新增道路。2、由于本 發(fā)明具有實(shí)時(shí)自排查功能，因此在車輛行駛過(guò)程中，新路的信號(hào)點(diǎn)序列生成后，本發(fā)明能實(shí) 時(shí)、自動(dòng)地判斷該序列是否合理并剔除不合理的道路。3、由于本發(fā)明在導(dǎo)航設(shè)備上利用卡 爾曼濾波和點(diǎn)列抽稀算法對(duì)新路形狀點(diǎn)進(jìn)行修正處理，因此既保證了新增道路的平滑性和 連續(xù)性，又能在保證路線特征的同時(shí)減少形狀點(diǎn)的數(shù)量，從而提高了新增道路與實(shí)際道路 的相似度。4、由于本發(fā)明在記錄各信號(hào)點(diǎn)時(shí)，沒(méi)有額外增加專門的傳感器或檢測(cè)設(shè)備，只依 靠導(dǎo)航設(shè)備本身獲取的數(shù)據(jù)對(duì)路網(wǎng)進(jìn)行道路更新，因此使得本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)更加方便。


圖1是本發(fā)明方法的流程框圖具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
如圖1所示，車輛行駛過(guò)程中，本發(fā)明包括以下步驟
1)在導(dǎo)航系統(tǒng)中設(shè)置一信號(hào)點(diǎn)記錄器，信號(hào)點(diǎn)記錄器啟動(dòng)后自動(dòng)記錄一個(gè)信號(hào)點(diǎn) fn息；
2)信號(hào)點(diǎn)記錄器對(duì)信號(hào)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄與刷新，并完成增路過(guò)程；
3)基于時(shí)間判據(jù)和距離判據(jù)對(duì)增路信號(hào)點(diǎn)序列進(jìn)行合理性判斷；
4)在嵌入式導(dǎo)航設(shè)備中利用卡爾曼濾波和點(diǎn)列抽稀算法對(duì)增路形狀點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)平滑處理。
上述各步驟的具體實(shí)現(xiàn)方法分別說(shuō)明如下
步驟2)信號(hào)點(diǎn)記錄器對(duì)信號(hào)點(diǎn)的實(shí)時(shí)記錄與刷新具體實(shí)現(xiàn)步驟如下
21)接收GPS信號(hào)并監(jiān)測(cè)該信號(hào)點(diǎn)與地圖上相應(yīng)點(diǎn)的匹配狀態(tài)；
將原始點(diǎn)(GPS接收的信號(hào)點(diǎn))與地圖數(shù)據(jù)相比較，若該點(diǎn)匹配到地圖路段或路口 中，則認(rèn)為匹配成功，反之亦然，這屬于公知知識(shí)。
22)如果該信號(hào)點(diǎn)匹配成功，則信號(hào)點(diǎn)記錄器為保持狀態(tài)，它將刪除其上原有的信 號(hào)點(diǎn)信息，保存當(dāng)前匹配成功的信號(hào)點(diǎn)信息，該信號(hào)點(diǎn)信息包括原始點(diǎn)位置、原始點(diǎn)速度、 接收時(shí)間、匹配點(diǎn)(與原始點(diǎn)對(duì)應(yīng)的導(dǎo)航地圖點(diǎn))位置、匹配路段或路口 ID，并轉(zhuǎn)到步驟21)；
如果該信號(hào)點(diǎn)匹配失敗，則判斷接收該信號(hào)點(diǎn)信息時(shí)的車輛狀態(tài)若車輛靜止 (按經(jīng)驗(yàn)取車速小于lKM/h認(rèn)為車輛靜止，但不限于此)，丟棄相應(yīng)的匹配失敗的信號(hào)點(diǎn)；若 車輛正常行駛，信號(hào)點(diǎn)記錄器進(jìn)入增長(zhǎng)狀態(tài)，增路策略開(kāi)始啟動(dòng)，信號(hào)點(diǎn)記錄器記錄匹配失 敗的信號(hào)點(diǎn)，該信號(hào)點(diǎn)信息包括原始點(diǎn)位置、原始點(diǎn)速度和接收時(shí)間，再轉(zhuǎn)到步驟21)。如 此循環(huán)，則連續(xù)記錄了匹配失敗的信號(hào)點(diǎn)序列；
當(dāng)匹配狀態(tài)由匹配失敗轉(zhuǎn)變?yōu)槠ヅ涑晒r(shí)，則認(rèn)為信號(hào)點(diǎn)記錄器中記錄的匹配失 敗的信號(hào)點(diǎn)序列(新增道路)將原有路網(wǎng)中的兩條道路連接起來(lái)，增路結(jié)束，進(jìn)入步驟3)；
當(dāng)信號(hào)點(diǎn)記錄器中信號(hào)點(diǎn)個(gè)數(shù)大于記錄器點(diǎn)數(shù)上限Nt (比如取為2000，但不限于 此)時(shí)，則信號(hào)點(diǎn)記錄器變?yōu)閽伋鰻顟B(tài)，即信號(hào)點(diǎn)記錄器將所有匹配失敗的信號(hào)點(diǎn)信息清 空另存并回到步驟1)繼續(xù)循環(huán)；
當(dāng)車輛處于停止?fàn)顟B(tài)，且車輛停止時(shí)間大于停車時(shí)間上限TM(經(jīng)驗(yàn)值取30s，但不 限于此)時(shí)，則信號(hào)點(diǎn)記錄器變?yōu)閽伋?，即狀態(tài)信號(hào)點(diǎn)記錄器將所有匹配失敗的信號(hào)點(diǎn)信 息清空另存并回到步驟1)繼續(xù)循環(huán)。
步驟3)基于時(shí)間判據(jù)和距離判據(jù)對(duì)新路信號(hào)點(diǎn)序列進(jìn)行合理性判斷的具體判斷 方法如下
31)信號(hào)點(diǎn)序列的總記錄時(shí)間T如式所示T = te_tf，其中，T6為信號(hào)點(diǎn)記錄器記 錄最后一個(gè)信號(hào)點(diǎn)的時(shí)間，Tf為第一個(gè)信號(hào)點(diǎn)的時(shí)間，若T < Tt，則信號(hào)點(diǎn)序列不符合要求， 將其丟棄，其中Tt為信號(hào)點(diǎn)記錄時(shí)間最短門限值，按經(jīng)驗(yàn)值取10秒，但不限于此；
32)信號(hào)點(diǎn)序列的距離計(jì)算如下S = Xl1，其中，i為信號(hào)點(diǎn)記錄器中信號(hào)點(diǎn)序一 ./=1 ...號(hào)，N為信號(hào)點(diǎn)總數(shù)，Ii, w為第i個(gè)信號(hào)點(diǎn)到第i+Ι個(gè)信號(hào)點(diǎn)之間的距離，若S < St,則信號(hào) 點(diǎn)序列不符合要求，將其丟棄，其中&為信號(hào)點(diǎn)記錄距離最短門限值，按經(jīng)驗(yàn)值取100米， 但不限于此；
將符合增路信號(hào)點(diǎn)序列合理性判斷的信號(hào)點(diǎn)序列送入步驟4)；
步驟4)對(duì)新路形狀具體修正方法如下
41)在導(dǎo)航設(shè)備上使用卡爾曼濾波方法修正信號(hào)點(diǎn)序列組成的增路形狀，保證信 號(hào)點(diǎn)序列的平滑性和連續(xù)性，減少新路形狀與實(shí)際道路的偏差；
42)在導(dǎo)航設(shè)備上使用點(diǎn)列抽稀算法減少增路中形狀中的形狀點(diǎn)數(shù)量，在保證路 線特征的同時(shí)減少形狀點(diǎn)數(shù)量。
通過(guò)以上步驟便可以完成車載導(dǎo)航地圖實(shí)時(shí)自排查的新路生成。
權(quán)利要求
1.一種車載導(dǎo)航地圖實(shí)時(shí)自排查的新路生成方法，包括以下步驟1)設(shè)置一信號(hào)點(diǎn)記錄器，信號(hào)點(diǎn)記錄器啟動(dòng)后自動(dòng)記錄一個(gè)信號(hào)點(diǎn)信息；2)通過(guò)信號(hào)點(diǎn)記錄器對(duì)信號(hào)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄與刷新，并完成增路過(guò)程①通過(guò)信號(hào)點(diǎn)記錄器對(duì)接收的GPS信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，同時(shí)監(jiān)測(cè)該信號(hào)點(diǎn)信息與導(dǎo)航 地圖上相應(yīng)點(diǎn)信息是否匹配成功；②若信號(hào)點(diǎn)信息匹配成功，則用當(dāng)前信號(hào)點(diǎn)的信息刷新所述信號(hào)點(diǎn)記錄器中的原有信 息，然后回到步驟①；③若信號(hào)點(diǎn)信息匹配失敗，則判斷接收該信號(hào)點(diǎn)信息時(shí)的車輛狀態(tài) 若車輛靜止，則丟棄該信號(hào)點(diǎn)信息，回到步驟①；若車輛正常行駛，信號(hào)點(diǎn)記錄器變?yōu)樵鲩L(zhǎng)狀態(tài)，在滿足以下三種情況中的一種情況之 前，均在記錄該信號(hào)點(diǎn)信息后，回到步驟①； 所述三種情況為當(dāng)信號(hào)點(diǎn)記錄器中信號(hào)點(diǎn)個(gè)數(shù)大于記錄器點(diǎn)數(shù)上限Nt時(shí)，則信號(hào)點(diǎn)記錄器將所有匹 配失敗的信號(hào)點(diǎn)信息清空另存，并回到步驟①；當(dāng)車輛處于停止?fàn)顟B(tài)，且車輛停止時(shí)間大于停車時(shí)間上限Tm時(shí)，則信號(hào)點(diǎn)記錄器將所 有匹配失敗的信號(hào)點(diǎn)信息清空另存，回到步驟①；當(dāng)匹配狀態(tài)由匹配失敗轉(zhuǎn)變?yōu)槠ヅ涑晒Γ瑒t認(rèn)為信號(hào)點(diǎn)記錄器中記錄的全部匹配失敗 的信號(hào)點(diǎn)序列已將原路網(wǎng)中前一段道路和后一段道路連接起來(lái)，增路結(jié)束，進(jìn)入下一步；3)基于時(shí)間判據(jù)和距離判據(jù)對(duì)增路的信號(hào)點(diǎn)序列進(jìn)行合理性判斷①判斷信號(hào)點(diǎn)序列的總記錄時(shí)間T是否大于信號(hào)點(diǎn)記錄時(shí)間最短門限值Tt，其中總記 錄時(shí)間為T = te-tf ;Tf為信號(hào)點(diǎn)記錄器記錄第一個(gè)信號(hào)點(diǎn)的時(shí)間，Te為記錄最后一個(gè)信號(hào) 點(diǎn)的時(shí)間，若T < Tt，則信號(hào)點(diǎn)序列不符合要求，將其丟棄；②判斷信號(hào)點(diǎn)序列的總距離S是否大于信號(hào)點(diǎn)記錄距離最短門限值St，其中總距離^ = ZU，i為信號(hào)點(diǎn)記錄器中信號(hào)點(diǎn)序號(hào)，N為信號(hào)點(diǎn)總數(shù)，Ii, i+1為第i個(gè)信號(hào)點(diǎn)到第 Ι個(gè)信號(hào)點(diǎn)之間的距離，若S < St，則信號(hào)點(diǎn)序列不符合要求，將其丟棄；③將符合時(shí)間判據(jù)和距離判據(jù)的信號(hào)點(diǎn)序列送入下一步；4)對(duì)增路信號(hào)點(diǎn)序列進(jìn)行實(shí)時(shí)平滑處理①在導(dǎo)航設(shè)備上使用卡爾曼濾波方法修正信號(hào)點(diǎn)序列組成的增路形狀；②在導(dǎo)航設(shè)備上使用點(diǎn)列抽稀算法減少增路形狀中的形狀點(diǎn)數(shù)量。
2.如權(quán)利要求1所述的一種車載導(dǎo)航地圖實(shí)時(shí)自排查的新路生成方法，其特征在于 所述步驟2、的所述車輛靜止是指車速小于lKM/h。
3.如權(quán)利要求1所述的一種車載導(dǎo)航地圖實(shí)時(shí)自排查的新路生成方法，其特征在于 所述步驟2、的所述記錄器點(diǎn)數(shù)上限Nt取2000。
4.如權(quán)利要求1所述的一種車載導(dǎo)航地圖實(shí)時(shí)自排查的新路生成方法，其特征在于 所述步驟2、的所述停車時(shí)間上限Tm取30s。
5.如權(quán)利要求1所述的一種車載導(dǎo)航地圖實(shí)時(shí)自排查的新路生成方法，其特征在于 所述步驟幻的所述信號(hào)點(diǎn)記錄時(shí)間最短門限值Tt取10秒。
6.如權(quán)利要求1所述的一種車載導(dǎo)航地圖實(shí)時(shí)自排查的新路生成方法，其特征在于所述步驟幻的所述信號(hào)點(diǎn)記錄距離最短門限值&取100米。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種車載導(dǎo)航地圖實(shí)時(shí)自排查新路生成方法，其特征在于本發(fā)明在車輛行駛過(guò)程中，包括以下步驟1)設(shè)置一信號(hào)點(diǎn)記錄器，信號(hào)點(diǎn)記錄器啟動(dòng)后自動(dòng)記錄一個(gè)信號(hào)點(diǎn)信息；2)通過(guò)信號(hào)點(diǎn)記錄器對(duì)信號(hào)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄與刷新，并完成增路過(guò)程；3)基于時(shí)間判據(jù)和距離判據(jù)對(duì)增路的信號(hào)點(diǎn)序列進(jìn)行合理性判斷；4)嵌入式導(dǎo)航設(shè)備中利用卡爾曼濾波和點(diǎn)列抽稀算法對(duì)增路信號(hào)點(diǎn)序列進(jìn)行實(shí)時(shí)平滑處理。本發(fā)明在車輛行駛過(guò)程中保證了對(duì)地圖新增道路的精確識(shí)別，減少了GPS信號(hào)的漂移或缺失對(duì)路段形狀造成的影響，生成了較為準(zhǔn)確的信號(hào)點(diǎn)序列，為地圖的實(shí)時(shí)自更新奠定基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)G08G1/0969GK102032910SQ20101051977
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月19日
發(fā)明者張濤, 張照生, 李克強(qiáng), 李挺, 楊揚(yáng), 楊殿閣, 王釗, 連小珉 申請(qǐng)人:清華大學(xué)