一种基于北斗的城市路网车辆路径规划方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及基于北斗数据的城市路网车辆路径规划技术领域，具体是一种基于北 斗的城市路网车辆路径规划方法及装置。
【背景技术】
[0002] 中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统，是继美国GPS、俄罗 斯化ONASS之后第S个成熟的卫星导航系统，现在北斗导航系统相关民用产品的应用还处 于初级阶段，未来发展潜力巨大。
[0003] 浮动车交通信息采集技术是通过在车辆上安装北斗抓S、美国GI^S等装置，利用车 辆的动态位置变化信息进行实时路况提取的技术，基于浮动车位移数据，将时间序列的车 辆位置坐标与地图进行匹配，计算所有浮动点的平均速度和路段旅行速度，进而可W提取 道路的交通状态，该技术包括数据预处理、地图匹配、路径推测和历史速度补充等关键处理 程序，各个程序的处理模型也是多种多样的，精度存在着差异。
[0004] 城市路网环境不同于乡村和郊区道路，由于大量高楼建筑物的影响，北斗的定位 存在着偏差，目前正常的偏差在10米左右，建筑物较多的地方效果更差，不能对车辆进行 精准定位。
[0005] 路径规划是指采用合理的路径捜索策略，根据同一辆车前后两个匹配路段，找到 最可能的行车路线。通常在数据上报周期粒度内，同一辆车在前后两个位置的行驶距离一 般不会太长，可W根据距离最短路径捜索算法选择其行车路线；在距离较远或路径较复杂 的情况下，算法需要考虑道路等级并结合行驶方向、前后点的位置，推测出行车路线。
[0006] 在浮动车信息采集系统中，由于浮动车地图匹配的对象规模十分巨大，特别是面 向大城市的应用，要在较短的时间内完成上万辆浮动车与上万个路段的匹配，对匹配速度 的要求较高。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供一种基于北斗的城市路网车辆路径规划方法及装置，能够 在高楼大厦交通环境下，实现城市路网中车辆坐标的匹配校正W及车辆行驶路径推测，提 升浮动车信息采集系统的运行效率和服务水平。
[000引本发明的技术方案为；
[0009] 一种基于北斗的城市路网车辆路径规划方法，包括W下步骤：
[0010] (1)获取城市路网中所有北斗浮动车的动态参数，包括时间、坐标和方向角数据；
[0011] (2)构建城市路网基础模型，加载城市路网结点集合、路段集合和路由集合，对城 市路网地图进行网格化处理，将城市路网中所有路段编号与网格编号进行关联绑定；
[001引 做基于北斗浮动车的当前坐标，确定其所在的网格，W该网格为中心W周围 九宫格为半径，将九宫格中处于北斗定位误差范围内的路段作为候选路段，得到候选路段 集；
[0013] (4)计算出北斗浮动车的当前坐标与候选路段集中各个候选路段之间的距离，结 合北斗浮动车的当前方向角与候选路段集中各个候选路段方向角之间的偏差，构建城市路 网车辆坐标匹配指数模型，得到与北斗浮动车的当前坐标相匹配的路段.
[0014] (5)读取与北斗浮动车前后两相邻坐标各自相匹配的路段，分别作为该北斗浮动 车的起点路段和终点路段，基于北斗浮动车的起点路段和终点路段信息，捜索北斗浮动车 的拓展路段集，构建城市路网车辆路径规划模型，计算出拓展路段集中各个拓展路段的距 离权重值，确定北斗浮动车的起点路段与终点路段之间的真实行驶路径轨迹。
[0015] 所述的基于北斗的城市路网车辆坐标校正方法，所述步骤（2)具体包括：
[0016] (21)在城市路网基础上，覆盖网格化处理层，确定每个网格的编号和边界范围，网 格大小的基本单位为25米*25米；
[0017] (22)基于城市路网中所有路段的起点和终点坐标信息，对路段与网格进行关联绑 定。
[0018] 所述的基于北斗的城市路网车辆坐标校正方法，所述步骤（3)中，基于北斗浮动 车的当前坐标，确定其所在的网格，具体为；若北斗浮动车的当前坐标落入某个网格的左上 坐标、右上坐标、左下坐标、右下坐标界定的范围内，则判定北斗浮动车的当前坐标属于该 网格。
[0019] 所述的基于北斗的城市路网车辆坐标校正方法，所述步骤（4)具体包括：
[0020] (41)获取候选路段集中各个候选路段信息，包括候选路段编号、候选路段起点坐 标、候选路段终点坐标和候选路段方向角；
[0021] (42)根据候选路段起点坐标和候选路段终点坐标，得到候选路段线性函数；
[002引 做）设北斗浮动车的当前坐标为（X。，y。，Z。），候选路段Pi的直线方程为 AiX+Biy+CiZ+Di= 0,则采用W下公式计算出（x0, y0, z0)与Pi之间的距离di;
【主权项】
1. 一种基于北斗的城市路网车辆路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 获取城市路网中所有北斗浮动车的动态参数，包括时间、坐标和方向角数据； (2) 构建城市路网基础模型，加载城市路网结点集合、路段集合和路由集合，对城市路 网地图进行网格化处理，将城市路网中所有路段编号与网格编号进行关联绑定； (3) 基于北斗浮动车的当前坐标，确定其所在的网格，以该网格为中心，以周围九宫格 为半径，将九宫格中处于北斗定位误差范围内的路段作为候选路段，得到候选路段集； (4) 计算出北斗浮动车的当前坐标与候选路段集中各个候选路段之间的距离，结合北 斗浮动车的当前方向角与候选路段集中各个候选路段方向角之间的偏差，构建城市路网车 辆坐标匹配指数模型，得到与北斗浮动车的当前坐标相匹配的路段； (5) 读取与北斗浮动车前后两相邻坐标各自相匹配的路段，分别作为该北斗浮动车的 起点路段和终点路段，基于北斗浮动车的起点路段和终点路段信息，搜索北斗浮动车的拓 展路段集，构建城市路网车辆路径规划模型，计算出拓展路段集中各个拓展路段的距离权 重值，确定北斗浮动车的起点路段与终点路段之间的真实行驶路径轨迹。
2. 根据权利要求1所述的基于北斗的城市路网车辆坐标校正方法，其特征在于，所述 步骤（2)具体包括： (21) 在城市路网基础上，覆盖网格化处理层，确定每个网格的编号和边界范围，网格大 小的基本单位为25米*25米； (22) 基于城市路网中所有路段的起点和终点坐标信息，对路段与网格进行关联绑定。
3. 根据权利要求1所述的基于北斗的城市路网车辆坐标校正方法，其特征在于，所述 步骤（3)中，基于北斗浮动车的当前坐标，确定其所在的网格，具体为：若北斗浮动车的当 前坐标落入某个网格的左上坐标、右上坐标、左下坐标、右下坐标界定的范围内，则判定北 斗浮动车的当前坐标属于该网格。
4. 根据权利要求1所述的基于北斗的城市路网车辆坐标校正方法，其特征在于，所述 步骤（4)具体包括： (41) 获取候选路段集中各个候选路段信息，包括候选路段编号、候选路段起点坐标、候 选路段终点坐标和候选路段方向角； (42) 根据候选路段起点坐标和候选路段终点坐标，得到候选路段线性函数； (43) 设北斗浮动车的当前坐标为（x^y^Zd)，候选路的直线方程为AiX+Biy+Qz+Di=〇,则采用以下公式计算出（Xd，zj与？1之间的距离di:
(44) 构建城市路网车辆坐标匹配指数模型：
其中，MI,表示北斗浮动车的当前坐标与候选路段P,的匹配指数，d,表示当前坐标与候 选路段Pi之间的距离，d表示北斗数据距离偏差阈值，0i表示北斗浮动车的当前方向角与 候选路段方向角之间的偏差，0表示北斗数据方向角偏差阈值； (45)选取匹配指数最大的候选路段作为与北斗浮动车的当前坐标相匹配的路段。
5. 根据权利要求1所述的基于北斗的城市路网车辆坐标校正方法，其特征在于，所述 步骤（5)中，构建城市路网车辆路径规划模型，计算出拓展路段集中各个拓展路段的距离 权重值，确定北斗浮动车的起点路段与终点路段之间的真实行驶路径轨迹，具体包括： (51) 构建城市路网车辆路径规划模型： g(p,b) =d(p,b)+f(b,q) 其中，p表示起点路段，q表示终点路段，b表示起点路段p的拓展路段，g(p，b)表示拓 展路段b的距离权重值，d(p，b)表示当选择拓展路段b时，在其上行驶结束时，北斗浮动车 总计已经行驶的路径距离，f(b，q)表示拓展路段b与终点路段q之间的欧几里得距离； (52) 基于城市路网车辆路径规划模型，计算出起点路段的各个拓展路段的距离权重 值，并将距离权重值最小的拓展路段选为北斗浮动车的真实行驶路段； (53) 将选中的拓展路段作为新的起点路段，重复步骤（52)，直至在拓展路段中找到终 点路段。
6. -种实现权利要求1至5任一项所述方法的基于北斗的城市路网车辆路径规划装 置，其特征在于：包括数据通信和存储服务器、地图匹配处理服务器、路径规划服务器、发布 终端和若干北斗浮动车，所述北斗浮动车的输出端通过数据通信和存储服务器与地图匹配 处理服务器的输入端连接，所述地图匹配处理服务器的输出端与路径规划服务器的输入端 连接，所述路径规划服务器的输出端与发布终端的输入端连接。
【专利摘要】本发明提供一种基于北斗的城市路网车辆路径规划方法，包括：获取车辆北斗信息；网格化处理城市路网；读取车辆坐标信息；确定车辆坐标所在网格；确定车辆坐标所在九宫格；确定候选路段集；计算距离和方向角偏差；计算匹配指数；判定匹配路段；推测车辆真实行驶路径。本发明还提供一种基于北斗的城市路网车辆路径规划装置。本发明通过构建坐标匹配指数模型和路径规划模型，实现城市路网中车辆坐标的快速定位和行驶路径推测，降低高楼大厦交通环境下，城市路网北斗定位的偏差，提高车辆监控跟踪的准确度，提升交通信息采集系统的运行效率和服务水平。
【IPC分类】G01C21-34
【公开号】CN104567906
【申请号】CN201510018907
【发明人】高万宝, 吴先会, 张广林, 邹娇
【申请人】合肥革绿信息科技有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月14日