一种地图匹配方法及设备的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及交通信息处理技术领域，尤其涉及一种地图匹配方法及设备。
【背景技术】
[0002]地图匹配是指通过车辆行驶过程中采集到的GPS (Global Posit1ning System,全球定位系统)轨迹点的位置和方向等信息，与地图中的道路路网信息相结合，并由此推算出车辆在地图中的位置的过程。目前，在交通信息处理技术领域中，可利用现有地图匹配算法将大部分的GPS轨迹点正确匹配到地图上，但是，由于地图路网的复杂程度较高以及GPS数据本身的精度不足等原因，在主辅路、高架桥以及信号灯路口等处的匹配效果并不佳。
[0003]例如，如图1所示，车辆实际在辅路上行驶，但由于采集到的GPS轨迹点存在一定的漂移，导致GPS轨迹点的位置比较靠近主路，因此，在采用目前常用的、仅考虑GPS轨迹点相对附近道路的位置和方向等匹配参数的地图匹配算法进行地图匹配时，通常会将采集到的车辆的各GPS轨迹点匹配到与其更为接近的主路上，导致最终所得到的匹配结果并不准确，降低地图匹配的匹配精确度。
【发明内容】
[0004]本发明实施例提供了一种地图匹配方法及设备，用以解决目前存在的地图匹配的匹配精确度较低的问题。
[0005]本发明实施例提供了一种地图匹配方法，包括:
[0006]获取车辆行驶过程中采集到的GPS轨迹点，并根据预先存储的道路路网信息，确定与获取到的GPS轨迹点相邻的候补道路；
[0007]针对任一候补道路，根据预先选取的能够反映GPS轨迹点相对候补道路的匹配程度的匹配因子，确定各GPS轨迹点相对所述候补道路的匹配因子取值，并根据各GPS轨迹点相对所述候补道路的匹配因子取值，确定各GPS轨迹点相对所述候补道路的匹配权值；以及，
[0008]从各候补道路中，选取确定的各GPS轨迹点相对候补道路的匹配权值之和满足设定条件的候补道路作为与所述获取到的GPS轨迹点相匹配的道路；其中，所选取的匹配因子包括用于反映GPS轨迹点相对候补道路的行驶状态特征匹配程度的状态特征因子。
[0009]进一步地，针对任一匹配因子，若确定的任一 GPS轨迹点相对任一候补道路的、与所述任一匹配因子相对应的匹配因子取值越大，则所述任一 GPS轨迹点相对所述任一候补道路的、与所述任一匹配因子相对应的匹配程度越高。
[0010]进一步地，根据各GPS轨迹点相对所述候补道路的匹配因子取值，确定各GPS轨迹点相对所述候补道路的匹配权值，并从各候补道路中，选取确定的各GPS轨迹点相对候补道路的匹配权值之和满足设定条件的候补道路作为与所述获取到的GPS轨迹点相匹配的道路，包括:
[0011]针对任一候补道路，根据各GPS轨迹点相对所述候补道路的匹配因子取值，通过加权求和的方式计算各GPS轨迹点相对所述候补道路的匹配权值；并
[0012]从各候补道路中，选取确定的各GPS轨迹点相对候补道路的匹配权值之和最大的候补道路，作为与所述获取到的GPS轨迹点相匹配的道路。
[0013]进一步地，在获取车辆行驶过程中采集到的GPS轨迹点之后，且根据预先选取的匹配因子，确定各GPS轨迹点相对任一候补道路的匹配因子取值之前，所述方法还包括:
[0014]确定各GPS轨迹点的行驶状态特征；
[0015]其中，所确定的各GPS轨迹点的行驶状态特征包括速度状态特征以及方向状态特征；所述速度状态特征至少包括加速、减速、停车、持续快速以及持续低速中的一种或多种；所述方向状态特征至少包括左转、右转、直行以及调头中的一种或多种。
[0016]进一步地，确定各GPS轨迹点的速度状态特征，包括:
[0017]针对任一 GPS轨迹点,通过以所述任一 GPS轨迹点为参考点，按照时间先后顺序向前遍历或向后遍历的方式，获取包括所述任一 GPS轨迹点在内的位于设定时间段内的多个GPS轨迹点；以及，
[0018]针对位于所述设定时间段内的多个GPS轨迹点，若确定所述设定时间段内的任一GPS轨迹点的速度值均不低于与其相邻的前一个GPS轨迹点的速度值，并且确定所述设定时间段内的最后一个GPS轨迹点的速度值比所述设定时间段内的第一个GPS轨迹点的速度值高出设定的第一速度阈值，则认为所述设定时间段内的GPS轨迹点存在加速特征；或者，
[0019]针对位于设定时间段内的多个GPS轨迹点，若确定所述设定时间段内的任一 GPS轨迹点的速度值均不小于与其相邻的后一个GPS轨迹点的速度值，并且确定所述设定时间段内的第一个GPS轨迹点的速度值比所述设定时间段内的最后一个GPS轨迹点的速度值高出设定的第二速度阈值，则认为所述设定时间段内的GPS轨迹点存在减速特征；或者，
[0020]针对位于设定时间段内的多个GPS轨迹点，若确定所述设定时间段内的任一 GPS轨迹点的速度值均不小于设定的第三速度阈值，则认为所述设定时间段内的GPS轨迹点存在持续快速特征；或者，
[0021]针对位于设定时间段内的多个GPS轨迹点，若确定所述设定时间段内的任一 GPS轨迹点的速度值均不高于设定的第四速度阈值且确定所述设定时间段内的第一个GPS轨迹点到所述设定时间段内的任一其他GPS轨迹点的直线距离均不小于设定的第一距离阈值，则认为所述设定时间段内的GPS轨迹点存在持续低速特征；或者，
[0022]针对位于设定时间段内的多个GPS轨迹点，若确定所述设定时间段内的第一个GPS轨迹点到所述设定时间段内的任一其他GPS轨迹点的直线距离均不大于设定的第二距离阈值，则认为所述设定时间段内的GPS轨迹点存在停车特征。
[0023]进一步地，确定各GPS轨迹点的方向状态特征，包括:
[0024]针对任一 GPS轨迹点Pl，以所述任一 GPS轨迹点Pl为参考点，按照时间先后顺序分别向前和向后，查找与所述任一 GPS轨迹点Pl之间的距离差不小于设定阈值的第一个前GPS轨迹点P3以及第一个后GPS轨迹点P2 ；
[0025]确定直线P2P1与直线P1P3之间的夹角Θ，其中，若直线P2P1位于直线P1P3的逆时针方向，则所述夹角Θ为正数值，若直线P2P1位于直线P1P3的顺时针方向，则所述夹角Θ为负数值；以及，
[0026]若确定所述夹角Θ > = 45°且〈135°，则确定所述任一 GPS轨迹点Pl存在右转特征；若确定所述夹角Θ >-135°且〈=-45°，则确定所述任一 GPS轨迹点Pl存在左转特征；若确定所述夹角Θ > = 135°或〈=-135°，则确定所述任一 GPS轨迹点Pl存在掉头特征；若确定所述夹角θ〈45°或>-45°，则确定所述任一 GPS轨迹点Pl存在直行特征。
[0027]进一步地，所述状态特征因子包括用于反映GPS轨迹点相对候补道路的速度特征匹配程度的速度特征因子；
[0028]针对任一候补道路，确定各GPS轨迹点相对所述候补道路的速度特征因子取值，包括:
[0029]针对任一 GPS轨迹点，当确定所述任一 GPS轨迹点的速度状态特征为停车时，若确定所述任一 GPS轨迹点相对所述任一候补道路中的信号灯的距离不大于设定阈值，则通过在设定的速度特征因子基准取值的基础上，向上调整设定第一幅度阈值的方式，确定所述任一 GPS轨迹点相对所述任一候补道路的速度特征因子取值；或者，若确定所述任一候补道路为快速路或不可停车道路，则通过在设定的速度特征因子基准取值的基础上，向下调整设定第二幅度阈值的方式，确定所述任一 GPS轨迹点相对所述任一候补道路的速度特征因子取值；或者，
[0030]针对任一 GPS轨迹点，当确定所述任一 GPS轨迹点的速度状态特征为加速时，若确定所述任一候补道路为路链合并点之后的道路或路链分开点之后的道路，则通过在设定的速度特征因子基准取值的基础上，向上调整设定第一幅度阈值的方式，确定所述任一 GPS轨迹点相对所述任一候补道路的速度特征因子取值；或者，若确定所述任一候补道路为路链合并点之前的道路或路链分开点之前的道路，则通过在设定的速度特征因子基准取值的基础上，向下调整设定第二幅度阈值的方式，确定所述任一 GPS轨迹点相对所述任一候补道路的速度特征因子取值；或者，
[0031]针对任一 GPS轨迹点，当确定所述任一 GPS轨迹点的速度状态特征为减速时，若确定所述任一候补道路为路链合并点之前的道路或路链分开点之前的道路，则通过在设定的速度特征因子基准取值的基础上，向上调整设定第一幅度阈值的方式，确定所述任一 GPS轨迹点相对所述任一候补道路的速度特征因子取值；或者，若确定所述任一候补道路为路链合并点之后的道路或路链分开点之后的道路，则通过在设定的速度特征因子基准取值的基础上，向下调整设定第二幅度阈值的方式，确定所述任一 GPS轨迹点相对所述任一候补道路的速度特征因子取值；或者，
[0032]针对任一 GPS轨迹点，当确定所述任一 GPS轨迹点的速度状态特征为持续快速时，若确定所述任一候补道路为快速路，则通过在设定的速度特征因子基准取值的基础上，向上调整设定第一幅度阈值的方式，确定所述任一 GPS轨迹点相对所述任一候补道路的速度特征因子取值；或者，若确定所述任一候补道路为辅路或低等级道路，则通过在设定的速度特征因子基准取值的基础上，向下调整设定第二幅度阈值的方式，确定所述任一 GPS轨迹点相对所述任一候补道路的速度特征因子取值；或者，
[0033]针对任一 GPS轨迹点，当确定所述任一 GPS轨迹点的速度状态特征为持续低速时，若确定所述任一候补道路为辅路或低等级道路，则通过在设定的速度特征因子基准取值的基础上，向上调整设定第一幅度阈值的方式，确定所述任一 GPS轨迹点相对所述任一候补道路的速度特征因子取值；或者，若确定所述任一候补道路为快速路，则通过在设定的速度特征因子基准取值的基础上，向下调整设定第二幅度阈值的方式，确定所述任一 GPS轨迹点相对所述任一候补道路的速度特征因子取值。
[0034]进一步地，所述状态特征因子包括用于反映GPS轨迹点相对候补道路的方向特征匹配程度的方向特征因子；
[0035]针对任一候补道路，确定各GPS轨迹点相对所述候补道路的方向特征因子取值，包括:
[0036]针对任一 GPS轨迹点，当确定所述任一 GPS轨迹点的方向状态特征为左转时，若确定所述任一 GPS轨迹点在所述任一候补道路上的GPS投影点所对应的、位于设定距离范围内且属于所述任一候补道路的设定区域中存在可左转道路，则通过在设定的方向特征因子基准取值的基础上，向上调整设定第三幅度阈值的方式，确定所述任一 GPS轨迹点相对所述任一候补道路的方向特征因子取值；或者，若确定所述任一 GPS轨迹点在所述任一候补道路上的GPS投影点所对应的、位于设定距离范围内且属于所述任一候补道路的设定区域中不存在可左转道路，则通过在设定的方向特征因子基准取值的基础上，向下调整设定第四幅度阈值的方式，确定所述任一 GPS轨迹点相对所述任一候补道路的方向特征因子取值；或者，
[0037]针对任一 GPS轨迹点，当确定所述任一 GPS轨迹点的方向状态特征为右转时，若确定所述任一 GPS轨迹点在所述任一候补道路上的GPS投影点所对应的、位于设定距离范围内且属于所述任一候补道路的设定区域中存在可右转道路，则通过在设定的方向特征因子基准取值的基础上，向上调整设定第三幅度阈值的方式，确定所述任一 GPS轨迹点相对所述任一候补道路的方向特征因子取值；或者，若确定所述任一 GPS轨迹点在所述任一候补道路上的GPS投影点所对应的、位于设定距离范围内且属于所述任一候补道路的设定区域中不存在可右转道路，则通过在设定的方向特征因子基准取值的基础上，向下调整设定第四幅度阈值的方式，确定所述任一 GPS轨迹点相对所述任一候补道路的方向特征因子取值；或者，
[0038]针对任一 GPS轨迹点，当确定所述任一 GPS轨迹点的方向状态特征为调头时，若确定所述任一 GPS轨迹点在所述任一候补道路上的GPS投影点所对应的、位于设定距离范围内且属于所述任一候补道路的设定区域中存在可调头道路，则通过在设定的方向特征因子基准取值的基础上，向上调整设定第三幅度阈值的方式，确定所述任一 GPS轨迹点相对所述任一候补道路的方向特征因子取值；或者，若确定所述任一 GPS轨迹点在所述任一候补道路上的GPS投影点所对应的、位于设定距离范围内且属于所述任一候补道路的设定区域中不存在可调头道路，则通过在设定的方向特征因子基准取值的基础上，向下调整设定第四幅度阈值的方式，确定所述任一 GPS轨迹点相对所述任一候补道路的方向特征因子取值；或者，
[0039]针对任一 GPS轨迹点，当确定所述任一 GPS轨迹点的方向状态特征为直行时，若确定所述任一 GPS轨迹点在所述任一候补道路上的GPS投影点所对应的、位于设定距离范围内且属于所述任一候补道路的设定区域中存在可直行道路，则通过在设定的方向特征因子基准取值的基础上，向上调整设定第三幅度阈值的方式，确定所述任一 GPS轨迹点相对所述任一候补道路的方向特征因子取值；或者，若确定所述任一 GPS轨迹点在所述任一候补道路上的GPS投影点所对应的、位于设定距离范围内且属于所述任一候补道路的设定区域中不存在可直行道路，则通过在设定的方向特征因子基准取值的基础上，向下调整设定第四幅度阈值的方式，确定所述任一 GPS轨迹点相对所述任一候补道路的方向特征因子取值。
[0040]进一步地，所选取的匹配因子还包括用于反映GPS轨迹点相对候补道路的距离偏差程度的距离偏差因子以及用于反映GPS轨迹点相对候补道路的方向偏差程度的方向偏差因子；
[0041]针对任一候补道路，确定各GPS轨迹点相对所述候补道路的距离偏差因子取值，包括:
[0042]针对任一 GPS轨迹点，确定所述任一 GPS轨迹点相对所述候补道路的距离偏差dis,并根据确定的距离偏差dis，采用以下公式确定所述任一 GPS轨迹点相对所述候补道路的距离偏差因子取值Wdls:
[0043]Wdls = A-dis/Uidls ;其中，A为设定的距离偏差因子基准取值，Vdls为设定的GPS轨迹点相对候补道路的距离偏差最大值；
[0044]针对任一候补道路，确定各GPS轨迹点相对所述候补道路的方向偏差因子取值，包括:
[0045]针对任一 GPS轨迹点，确定所述任一 GPS轨迹点相对所述候补道路的方向偏差ang，并根据确定的方向偏差ang，采用以下公式确定所述任一 GPS轨迹点相对所述候补道路的方向偏差因子取值Wang:
[0046]Wang = B-ang/ Uiang ;其中，B为设定的方向偏差因子基准取值，Vang为设定的GPS轨迹点相对候补道路的方向偏差最大值。
[0047]进一步地，在获取车辆行驶过程中采集到的GPS轨迹点之后，且根据预先存储的道路路网信息，确定与获取到的GPS轨迹点相邻的候补道路之前，所述方法还包括:
[0048]按时间先后顺序，对获取到的各GPS轨迹点进行排序，并过滤获取到的GPS轨迹点中的重复数据。
[0049]进一步地，本发明实施例还提供了一种地图匹配设备，包括:
[0050]轨迹点获取单元，用于获取车辆行驶过程中的采集到的GPS轨迹点；
[0051]候补道路确定单元，用于根据预先存储的道路路网信息，确定与所述轨迹点获取单元获取到的GPS轨迹点相邻的候补道路；
[0052]匹配权值确定单元，用于针对任一候补道路，根据预先选取的能够反映GPS轨迹点相对候补道路的匹配程度的匹配因子，确定各GPS轨迹点相对所述候补道路的匹配因子取值，并根据各GPS轨迹点相对所述候补道路的匹配因子取值，确定各GPS轨迹点相对所述候补道路的匹配权值；其中，所选取的匹配因子包括用于反映GPS轨迹点相对候补道路的行驶状态特征匹配程度的状态特征因子；
[0053]匹配道路选择单元，用于从各候补道路中，选取确定的各GPS轨迹点相对候补道路的匹配权值之和满足设定条件的候补道路作为与所述获取到的GPS轨迹点相匹配的道路。
[0054]进一步地，针对任一匹配因子，若确定的任一 GPS轨迹点相对任一候补道路的、与所述任一匹配因子相对应的匹配因子取值越大，表示所述任一 GPS轨迹点相对所述任一候补道路的、与所述任一匹配因子相对应的匹配程度越高。
[0055]进一步地，所述匹配权值确定单元，具体用于针对任一候补道路，根据各GPS轨迹点相对所述候补道路的匹配因子取值，通过加权求和的方式计算各GPS轨迹点相对所述候补道路的匹配权值；
[0056]所述匹配道路选择单元，具体用于从各候补道路中，选取确定的各GPS轨迹点相对候补道路的匹配权值之和最大的候补道路，作为与所述获取到的GPS