专利名称：一种更新车载导航系统地图数据的方法
技术领域：
本发明涉及一种车载导航系统数据更新方法，特别是关于一种更新车载导航系 统地图数据的方法。
背景技术：
当前，车载导航系统对电子地图现势性的要求越来越高，利用整体替换的方法 来更新地图数据已经不能满足要求，因而实现地图的增量更新成为车载导航系统面临的 一个重要发展方向。日本一些导航公司从2001年起就陆续推出可支持利用无线网络更新 电子地图的导航系统；2005年，日本Increment2P公司组建了 i2format论坛，对外发布支 持地图更新的导航数据格式；2009年日立提出了导航地图更新的解决方案(HitachiMap Update Service)。欧洲智能交通协会(ERTICO)于2002年成立了 ActMAP项目，历时32 个月完成的，已正式在欧洲投入运营。在地图的增量更新中，包含错误信息的增量数据 是不可避免的，可能会导致更新后地图的不连续，因而，支持增量更新的导航地图一般 也要求导航应用具备数据容错性能。对于导航应用来说，实现数据容错不仅难度较大， 而且影响正常数据调用的速度。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种能实现地图路网局部更新和恢复，具 有较好地图现实性的更新车载导航系统地图数据的方法。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种更新车载导航系统地图数据 的方法，其包括如下步骤(1)根据所属行政区把路网元素中的路口、路段进行分块， 令每一个路口、路段属于确定的一个块内，并在块内组织路口和路段数据，然后对每一 块数据建立索引，并在每个块索引中预留增量导入接口；(2)根据路网元素的地理范围 属性建立二级框选索引，以形成提供按照地理范围获取地图元素的接口；(3)利用预留 增量导入接口导入一个增量局部路网，同时生成局部路网的备份信息；(4)当某局部路 网数据包含严重错误时，利用备份信息删除局部路网，将地图恢复到初始状态。所述步骤(1)中的所述组织路口和路段数据方法包括如下步骤①为每一级每 一块数据建立块索引，该块索引中包含此块数据索引的文件位置、块内元素的个数以及 预留的增量链接指针，且增量链接指针初始指向一个无效位置；把所有的块索引按照块 号排列存放，创建块索引文件；②在数据索引文件中，一个块索引指向数据索引文件的 一个位置；③在包含所有路网元素属性数据的数据索引文件中，每个数据索引指向一个 具体数据；④依据所述步骤① ③的指引关系，利用一个元素ID得到一个地图元素的属 性数据；⑤在地图中任意指定的一个块内利用增量导入接口导入新增元素后，也依据所 述步骤① ③的指引关系，实现利用一个元素ID得到一个新增地图元素的属性数据。所述步骤(2)中的所述二级框选索引提取地图元素读取接口的方法如下①框 选索引将全国范围拆分成一个一个的网格单元，每个网格单元存储在本网格单元内出现的所有路网元素的框选信息；若网格单元内元素数大于预先设定的阀值，则将该网格单 元再平均拆分为2X2个子单元，子单元与网格单元格式相同；如此递归拆分，直到子单 元内元素数量小于预先设定的阀值；②根据导航应用需求，利用框选等级对框选到的所 有元素进行过滤，得到此导航应用所需的特定地图元素。所述步骤(3)中的增量局部路网导入把局部路网中的元素一一融合到原始路 网，其融合过程分为以下两种①如果一个局部路网中的元素在原始路网中存在，则融 合过程为元素替换；②如果一个局部路网中的元素在原始路网中不存在，则融合过程为 元素添加。
所述步骤(3)中局部路网的备份信息根据所述融合过程的类型分为两种形式的 备份①进行元素替换时的备份信息为元素ID、元素原始数据索引和元素新数据索引； ②进行元素添加时的备份信息为元素ID和元素新数据索引，在元素添加时的备份还需要 添加其框选索引。所述步骤(4)中的路网恢复是利用元素的备份信息逐条剔除增量元素，其剔除 过程分为以下两种①如果一个局部路网中的元素在原始路网中存在，则根据其备份信 息将该元素的数据索引由其新数据索引恢复到原始数据索引；②如果一个局部路网中的 元素在原始路网中存在，则在框选索引中找到该元素的框选信息，将其框选等级设为无 效级即可。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明由于采用的地图 数据结构，可以支持增量数据的快速导入，利用局部路网对原始路网进行局部更新。因 此，实现了支持导航地图的增量更新，提高了地图现势性。2、本发明由于在路网发生改 变时，可以直接获取增量数据，然后导入原始路网完成地图的局部更新，同时路网元素 会自动生成一个备份文件。此后，如果在使用中发现增量数据中包含了严重错误，就可 以利用路网的备份文件完全去除这一份增量数据的影响，因此，实现了把地图恢复到初 始状态的功能。3、本发明不仅支持导航地图的增量更新，而且还考虑到增量数据的可靠 性无法保证，因而为用户提供路网恢复功能，避免了导航地图在更新过程中导入严重错 误，影响正常使用。本发明可以广泛应用于支持车载导航系统地图路网的局部更新和恢 复中。
图1是本发明的组织路口和路段数据示意图；图2是本发明的在元素替换时融合过程示意图；图3是本发明的在元素添加时融合过程示意图；图4是本发明的二级框选索引划分网格示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。本发明采用支持增量导入的地图数据结构，由于错误的增量更新比起过时的地 图危害更大，若在导航地图端支持增量的恢复操作，用户就能够去除错误的增量数据对 地图产生的影响，这样导航应用就无须考虑数据容错功能，也一样能够避免错误的增量数据对整个导航系统带来的困扰。本发明包括如下步骤(1)根据所属行政区把路网元素中的路口、路段进行分块，令每一个路口、路段 属于确定的一个块内，并在块内组织路口和路段数据，以便用于实现快速的寻路，然后 对每一块数据建立索引，并在每个块索引中预留增量导入接口 ；(2)与步骤(1)同步，根据路网元素的地理范围属性建立二级框选索引，以形成 提供按照地理范围获取地图元素的接口；(3)利用预留增量导入接口可以导入一个增量局部路网，完成一次路网的局部更 新，同时，自动生成局部路网的备份信息；(4)如果在使用中某局部路网数据包含严重错误，可以利用备份信息删除局部路 网，将地图恢复到初始状态，进而去除错误的增量数据对地图产生的影响。如图1所示，上述步骤(1)中的组织路口和路段数据方法包括如下步骤①为每一级每一块数据建立块索引b[i]，该块索引中包含此块数据索引的文件 位置、块内元素的个数以及预留的增量链接指针，且增量链接指针初始指向一个无效位 置；把所有的块索引按照块号排列存放，创建块索引文件；②在数据索引文件中，一个块索引b[i]指向数据索引文件的一个位置，此位置 处存放的数据是第i块内所有路网元素(路口或路段)的数据索引丨s[i，0],…，s[i, j],…，s[i, n-1]}；③在包含所有路网元素属性数据的数据索引文件中，每个数据索引s[i，j]指向 一个具体数据d[i，j]；④依据步骤① ③的指引关系，利用一个元素ID得到一个地图元素的属性数 据；⑤在第i块(即地图中任意指定的一个块)内利用增量导入接口导入新增的增量 元素后，也可以依据步骤① ③的指引关系，实现利用一个元素ID得到一个新增地图元 素的属性数据；其中，增量导入接口的实现分为元素替换和元素添加如图2所示，替换过程为将增量元素的数据d’ [i, j]添加到增量数据文件 D’中，该增量元素的数据索引s[i，j]原本指向数据d[i，j]的位置，现在把它修改为指 向d’ [i, j]的位置；如图3所示，添加过程为首先进行增量块索引建立，假设此块已经经历过 m-1次增量添加操作，其最新的块索引为b^^i]，建立一个新的块索引！^“^丨]添加到增 量块索引文件B’中，并且令块索引bd^i]中的增量链接指针指向b(m)[i]在增量块索引 文件B’中的位置。将增量元素的数据d[i，nj添加到增量数据文件D’中，将该增量 元素的数据索引s[i，nj添加到增量数据索引文件S’中，此数据索引s[i，nj指向数据 d[i, nm]在增量数据文件D’中的位置。上述步骤(2)中的二级框选索引，是为了提供利用地理范围提取地图元素的读 取接口，利用步骤(1)中的链接关系已能够按照路网元素的ID来提取所要元素，但是在 导航应用中，所有的路网元素都是依据地理范围提取的。则利用二级框选索引提取地图 元素读取接口的方法如下①框选索引将全国范围拆分成一个一个的网格单元(如图4所示，其中Pb(Xb， Yb)为经纬度坐标，Grid为网格)，每个网格单元存储在本网格单元内出现的所有路网元素的框选信息，令其中各框选信息为丨1，L，R丨，其中I是各元素的ID，其中L是各元素 的框选等级，R是各元素的外接矩形框；若网格单元内元素数大于预先设定的阀值A， 则将该网格单元再平均拆分为2X2个子单元，子单元与网格单元格式相同；如此递归拆 分，直到子单元内元素数量小于阀值A ；②根据导航应用需求，利用框选等级对框选到的所有元素进行过滤，进而得到 此导航应用所需的特定地图元素；例如地图浏览功能调用的框选会把所有路段都选择出 来，而地图匹配调用的框选可以过滤掉所有的路口内部路段；特别的，框选等级可以设 为无效等级，使得任何导航功能的框选调用都无法选择出这类路段。
上述步骤(3)中的增量局部路网导入，是把局部路网中的元素一一融合到原始 路网的过程，依据元素的类型其融合过程可以分为以下两种①如果一个局部路网中的元素e在原始路网中存在，则融合过程为元素替换 元素e的数据索引为sO，其属性数据的地址即为sO，替换过程是，在新地址si处写入元 素e的新属性数据，然后把其索引值改为si (如图2所示)。②如果一个局部路网中的元素e在原始路网中不存在，则融合过程为元素添加 在新地址Sl处写入元素e的属性数据，添加一个新的索引值sl，指向元素e的属性数据 (如图3所示)。上述步骤(3)中局部路网的备份信息是将所有元素的备份信息结合，构成局部 路网的备份信息，且备份信息根据融合过程的类型也分为两种形式的备份①进行元素替换时的备份信息为{D，sO, sl},其中，D为元素ID，sO为原始 数据索引，sl为新数据索引。②进行元素添加时的备份信息为{D，sl},其中，D为元素ID，sl为新数据索 弓丨；且在元素添加时的备份还需要添加其框选索引，即对新增元素，构造一个框选信息 {L, R丨，其中L为框选等级，R为元素的外接矩形框，将此框选信息添加到新元素所属 的网格中。上述步骤(4)中的路网恢复，是利用备份信息消除局部路网影响的过程，其具 体步骤是利用元素的备份信息逐条剔除增量元素，其剔除过程分为以下两种①如果一个局部路网中的元素e在原始路网中存在，则剔除过程为拿到其备 份信息{D，sO, sl},将此元素e的数据索引由sl恢复到sO。②如果一个局部路网中的元素e在原始路网中存在，则剔除过程为在框选索 引中找到元素e的框选信息{I，L，R}，将其框选等级L设为无效级，这样元素e就不会 被任何导航应用框选提取了。上述各实施例仅用于说明本发明，本发明的保护范围不限于此，在本发明技术 方案的基础上，凡根据本发明原理对个别步骤进行的改进和等同变换，均不应排除在本 发明的保护范围之外。
权利要求
1.一种更新车载导航系统地图数据的方法，其包括如下步骤(1)根据所属行政区把路网元素中的路口、路段进行分块，令每一个路口、路段属于 确定的一个块内，并在块内组织路口和路段数据，然后对每一块数据建立索引，并在每 个块索引中预留增量导入接口；(2)根据路网元素的地理范围属性建立二级框选索引，以形成提供按照地理范围获取 地图元素的接口；(3)利用预留增量导入接口导入一个增量局部路网，同时生成局部路网的备份信息；(4)当某局部路网数据包含严重错误时，利用备份信息删除局部路网，将地图恢复到 初始状态。
2.如权利要求1所述的一种更新车载导航系统地图数据的方法，其特征在于所述 步骤(1)中的所述组织路口和路段数据方法包括如下步骤①为每一级每一块数据建立块索引，该块索引中包含此块数据索引的文件位置、块 内元素的个数以及预留的增量链接指针，且增量链接指针初始指向一个无效位置；把所 有的块索引按照块号排列存放，创建块索引文件；②在数据索引文件中，一个块索引指向数据索引文件的一个位置；③在包含所有路网元素属性数据的数据索引文件中，每个数据索引指向一个具体数据；④依据所述步骤① ③的指引关系，利用一个元素ID得到一个地图元素的属性数据；⑤在地图中任意指定的一个块内利用增量导入接口导入新增元素后，也依据所述步 骤① ③的指引关系，实现利用一个元素ID得到一个新增地图元素的属性数据。
3.如权利要求1所述的一种更新车载导航系统地图数据的方法，其特征在于所述 步骤(2)中的所述二级框选索引提取地图元素读取接口的方法如下①框选索引将全国范围拆分成一个一个的网格单元，每个网格单元存储在本网格单 元内出现的所有路网元素的框选信息；若网格单元内元素数大于预先设定的阀值，则将 该网格单元再平均拆分为2X2个子单元，子单元与网格单元格式相同；如此递归拆分， 直到子单元内元素数量小于预先设定的阀值；②根据导航应用需求，利用框选等级对框选到的所有元素进行过滤，得到此导航应 用所需的特定地图元素。
4.如权利要求2所述的一种更新车载导航系统地图数据的方法，其特征在于所述 步骤(2)中的所述二级框选索引提取地图元素读取接口的方法如下①框选索引将全国范围拆分成一个一个的网格单元，每个网格单元存储在本网格单 元内出现的所有路网元素的框选信息；若网格单元内元素数大于预先设定的阀值，则将 该网格单元再平均拆分为2X2个子单元，子单元与网格单元格式相同；如此递归拆分， 直到子单元内元素数量小于预先设定的阀值；②根据导航应用需求，利用框选等级对框选到的所有元素进行过滤，得到此导航应 用所需的特定地图元素。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种更新车载导航系统地图数据的方法，其特征在于所述步骤(3)中的增量局部路网导入把局部路网中的元素一一融合到原始路网， 其融合过程分为以下两种①如果一个局部路网中的元素在原始路网中存在，则融合过程为元素替换；②如果一个局部路网中的元素在原始路网中不存在，则融合过程为元素添加。
6.如权利要求1或2或3或4所述的一种更新车载导航系统地图数据的方法，其特征 在于所述步骤(3)中局部路网的备份信息根据所述融合过程的类型分为两种形式的备 份①进行元素替换时的备份信息为元素ID、元素原始数据索引和元素新数据索引；②进行元素添加时的备份信息为元素ID和元素新数据索引，在元素添加时的备份还 需要添加其框选索引。
7.如权利要求5所述的一种更新车载导航系统地图数据的方法，其特征在于所述 步骤(3)中局部路网的备份信息根据所述融合过程的类型分为两种形式的备份①进行元素替换时的备份信息为元素ID、元素原始数据索引和元素新数据索引；②进行元素添加时的备份信息为元素ID和元素新数据索引，在元素添加时的备份还 需要添加其框选索引。
8.如权利要求1或2或3或4或7所述的一种更新车载导航系统地图数据的方法，其 特征在于所述步骤(4)中的路网恢复是利用元素的备份信息逐条剔除增量元素，其剔 除过程分为以下两种①如果一个局部路网中的元素在原始路网中存在，则根据其备份信息将该元素的数 据索引由其新数据索引恢复到原始数据索引；②如果一个局部路网中的元素在原始路网中存在，则在框选索引中找到该元素的框 选信息，将其框选等级设为无效级即可。
9.如权利要求5所述的一种更新车载导航系统地图数据的方法，其特征在于所述 步骤(4)中的路网恢复是利用元素的备份信息逐条剔除增量元素，其剔除过程分为以下 两禾中①如果一个局部路网中的元素在原始路网中存在，则根据其备份信息将该元素的数 据索引由其新数据索引恢复到原始数据索引；②如果一个局部路网中的元素在原始路网中存在，则在框选索引中找到该元素的框 选信息，将其框选等级设为无效级即可。
10.如权利要求6所述的一种更新车载导航系统地图数据的方法，其特征在于所述 步骤(4)中的路网恢复是利用元素的备份信息逐条剔除增量元素，其剔除过程分为以下 两禾中①如果一个局部路网中的元素在原始路网中存在，则根据其备份信息将该元素的数 据索引由其新数据索引恢复到原始数据索引；②如果一个局部路网中的元素在原始路网中存在，则在框选索引中找到该元素的框 选信息，将其框选等级设为无效级即可。
全文摘要
本发明涉及一种更新车载导航系统地图数据的方法，其包括如下步骤(1)根据所属行政区把路网元素中的路口、路段进行分块，令每一个路口、路段属于确定的一个块内，并在块内组织路口和路段数据，然后对每一块数据建立索引，并在每个块索引中预留增量导入接口；(2)根据路网元素的地理范围属性建立二级框选索引，以形成提供按照地理范围获取地图元素的接口；(3)利用预留增量导入接口导入一个增量局部路网，同时生成局部路网的备份信息；(4)当某局部路网数据包含严重错误时，利用备份信息删除局部路网，将地图恢复到初始状态。本发明能支持导航地图的增量更新，提高地图现势性。本发明可以广泛应用于支持车载导航系统地图路网的局部更新和恢复中。
文档编号G01C21/32GK102012232SQ201010541540
公开日2011年4月13日 申请日期2010年11月11日 优先权日2010年11月11日
发明者张照生, 李克强, 李挺, 杨殿阁, 王建强, 王钊, 罗禹贡, 连小珉, 郑四发 申请人:清华大学