基于浮动车GPS信息识别城市道路行驶方向的方法与流程

本发明涉及智能电子地图技术领域，特别涉及一种基于浮动车GPS信息识别城市道路行驶方向的方法。

背景技术：

目前智能导航电子地图的更新一般分为外业采集及内业处理两大块，其中外业采集即为路网实地信息采集，除了利用GPS定位采样车记录轨迹，同时采集道路的基本信息，比如道路的单向性，即是否为单行道，都是外业采集人员驾驶车辆实地行经每条道路采集而来。因此，实地采集并判断城市道路的单向性工程量巨大，耗费大量的人力物力，同时，工程周期相对较长，不利于电子地图的制作与更新。内业处理即为大数据分析处理，可节省大量的人力物力。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于浮动车GPS信息识别城市道路行驶方向的方法，利用浮动车的GPS信息数据分析判断道路的行驶方向，智能化程度高，分析判断速度快，节省大量人力物力。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于浮动车GPS信息识别城市道路行驶方向的方法，所述方法为：

获取预设时间内的浮动车的GPS定位点数据，所述GPS定位点数据包括定位点位置信息、定位点行驶方向；

将浮动车的GPS定位点数据匹配到道路路段上；

根据定位点位置信息，从道路路段的起点开始寻找与该定位点相邻的第一折点、第二折点的位置信息；

计算第一折点、第二折点组成的向量与定位点行驶方向之间的夹角，根据该夹角的数值判断路段的行驶方向：

若夹角大于90°，则该道路路段为具有逆向行驶方向性；反之，则该道路路段为具有正向行驶方向性。

本发明的有益效果在于：将获取的浮动车的GPS定位点数据匹配到道路路段后，然后寻找道路路段上与该GPS定位点数据相邻的第一折点和第二折点位置信息，其中第一折点比第二折点更靠近道路路段的起点，则根据GPS定位点数据对应的定位行驶方向与第一折点、第二折点组成的向量之间的夹角，来判断浮动车的行驶方向；接下来，从浮动车的行驶方向推导出道路路段的行驶方向，在预设时间内，每条道路路段上的GPS定位点数据有多个，这些GPS定位点数据可来自多个浮动车，判断时，若该条道路路段上既有正向行驶的GPS定位点数据，也有逆向行驶的GPS定位点数据，则该条道路为双向行驶道路，若该条道路路段上只有正向行驶的GPS定位点数据，则该条道路为正向行驶单行道，若该条道路路段上只有逆向行驶的GPS定位点数据，则该条道路为逆向行驶单行道；通过多个单一的GPS定位点数据即可得到道路路段的行驶方向，计算简便直接，节省了大量的人力物力时间。

附图说明

图1为本发明实施例一的基于浮动车GPS信息识别城市道路行驶方向的方法的流程图；

图2为本发明实施例二的在实施例一的基础上进一步判断道路路段行驶方向的流程图；

图3为本发明实施例三的基于浮动车GPS信息识别城市道路行驶方向的方法的流程图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本发明最关键的构思在于：通过单组GPS定位点数据与和其相邻的两个折点组成的向量的夹角，来判断该GPS定位点数据所在道路路段的行驶方向，不必人工现场采集信息，节省大量人力物力。

请参照图1至图3，本发明提供了一种基于浮动车GPS信息识别城市道路行驶方向的方法，所述方法为：

获取预设时间内的浮动车的GPS定位点数据，所述GPS定位点数据包括定位点位置信息、定位点行驶方向；

将浮动车的GPS定位点数据匹配到道路路段上；

根据定位点位置信息，从道路路段的起点开始寻找与该定位点相邻的第一折点、第二折点的位置信息；

计算第一折点、第二折点组成的向量与定位点行驶方向之间的夹角，根据该夹角的数值判断路段的行驶方向：

若夹角大于90°，则该道路路段为具有逆向行驶方向性；反之，则该道路路段为具有正向行驶方向性。

请参照图2，进一步的，还包括：

S1获取预设时间内的匹配在同一道路路段上的所有浮动车的GPS定位点数据；预设该道路路段上的正向行驶点数为A＝0，逆向行驶点数为B＝0；

S2将第一个GPS定位点数据作为当前GPS定位点数据；

S3根据当前定位点位置信息，从道路路段的起点开始寻找与当前定位点相邻的当前第一折点、当前第二折点的位置信息；

S4计算当前第一折点、当前第二折点组成的当前向量与当前定位点行驶方向之间的当前夹角；

S5若当前夹角大于90°，则逆向行驶点数加1，即B＝B+1；反之，则正向行驶点数加1，即A＝A+1；

S6判断当前GPS定位点数据是否为最后一个GPS定位点数据，若是，则结束；若否，则将下一个GPS定位点数据作为当前GPS定位点数据，转到步骤S3执行。

由上述描述可知，在预设时间内，同一道路路段上的浮动车的GPS定位点数据有多个，逐一根据这些GPS定位点数据判断浮动车是正向行驶还是逆向行驶，并统计正向行驶点数A与逆向行驶点数B，从A和B的数值大小，即可得到该道路路段的行驶方向，若A＝0，且B＞0，则该道路路段为逆向单行道，若A＞0，且B＞0，则该道路路段为双行道，若A＞0，且B＝0，则该道路路段为正向单行道，由多个的匹配在该道路路段上的GPS定位点数据来分析该道路路段的行驶方向，准确率高。

进一步的，在步骤S6后还包括：

S7统计道路正向行驶概率R＝A/(A+B)；

S8进一步判断道路路段行驶方向，具体为：

若R≤10％，则该道路路段的行驶方向为逆向行驶单行道；

若40％≤R≤60％，则该道路路段的行驶方向为双行道；

若R≥90％，则该道路路段的行驶方向为正向行驶单行道。

由上述描述可知，统计出正向行驶点数A与逆向行驶点数B后，再统计出道路正向行驶概率R，根据道路正向行驶概率R再次筛选判断出道路路段的行驶方向，取R≤10％、40％≤R≤60％、R≥90％的数值进行判断，使过滤掉不准确的GPS定位点数据，对道路路段的判断更加准确，这些不准确的GPS定位点数据通常是在浮动车行驶过程中的一些跳变数据，这些跳变数据在整个浮动车行驶过程中所占比例是比较小的。

进一步的，步骤S8中还包括：

若10％＜R＜40％或者60％＜R＜90％，则获取下一预设时间内的浮动车的GPS定位点数据，转到步骤S1重新执行。

由上述描述可知，若10％＜R＜40％或者60％＜R＜90％，说明不准确的GPS定位点数据较多，对该道路路段的行驶方向重新进行判断。

进一步的，根据定位点位置信息，从道路路段的起点开始寻找与该定位点相邻的第一折点、第二折点的位置信息，具体为：

从起点开始提取GPS定位点数据所在道路路段上的所有折点的位置信息，并组成折点集合S；

分别计算GPS定位点数据以及折点集合S中的每个折点位置信息到达该道路路段起点的曲线距离；

根据GPS定位点数据以及折点集合S中的每个折点位置信息到达该道路路段起点的曲线距离，判断出该道路路段上依次与该GPS定位点数据相邻的第一折点、第二折点的位置信息。

由上述描述可知，通过GPS定位点数据到道路路段起点的曲线距离，以及道路路段上的各折点到起点的曲线距离，分析判断出与该GPS定位点数据相邻的第一折点、第二折点位置信息，方法准确合理。

进一步的，还包括：

数据中心预存储电子地图上的各道路路段的路段ID号码，以及该路段ID号码对应的道路路段上起点、折点、终点的位置信息；

将浮动车的GPS定位点数据匹配到道路路段上，并提取该道路路段的路段ID号码；

根据该路段ID号码，从数据中心中提取出该道路路段的起点、折点、终点的位置信息。

由上述描述可知，各道路路段均设有路段ID号码，用于对电子地图上的各道路路段进行快速准确识别，道路路段的起点、折点、终点是预先与电子地图进行关联，并存储在数据中心的，使道路路段的起点、折点、终点的位置信息提取便捷。

进一步的，将浮动车的GPS定位点数据匹配到道路路段上，具体为：

预设宽度范围，将道路路段的单向宽度增加一个预设宽度范围，得到扩宽后的道路路段；

分析判断出该GPS定位点数据落入的所有的扩宽后的道路路段；

根据判断出的该GPS定位点数据落入的所有的扩宽后的道路路段，对应变换出该GPS定位点数据落入的所有的道路路段；

用最短距离法，在该GPS定位点数据落入的所有的道路路段中，分析判断出与该GPS定位点数据最近的道路路段，并将该最近的道路路段作为与该GPS定位点数据匹配的道路路段。

由上述描述可知，将道路路段按照预设的宽度范围扩宽后，再寻找所有可能与GPS定位点数据匹配的道路路段，充分考虑GPS定位点数据的误差，提高GPS定位点数据的有效性，提高GPS定位点数据与道路路段的匹配成功率；分析判断出所有可能与GPS定位点数据匹配的道路路段后，通过最短距离法筛选出与GPS定位点数据匹配的道路路段，方法合理，使GPS定位点数据与道路路段的匹配精度高。

进一步的，预设的宽度范围为10米。

由上述描述可知，预设的宽度范围为10米，与GPS测量误差相同，数据合理。

请参照图1，本发明的实施例一为：

一种基于浮动车GPS信息识别城市道路行驶方向的方法，所述方法为：

获取预设时间内的浮动车的GPS定位点数据，所述GPS定位点数据包括定位点位置信息、定位点行驶方向；

将浮动车的GPS定位点数据匹配到道路路段上；

根据定位点位置信息，从道路路段的起点开始寻找与该定位点相邻的第一折点、第二折点的位置信息；

计算第一折点、第二折点组成的向量与定位点行驶方向之间的夹角，根据该夹角的数值判断路段的行驶方向：

若夹角大于90°，则该道路路段为具有逆向行驶方向性；反之，则该道路路段为具有正向行驶方向性。

请参照图2，本发明的实施例二为：

一种基于浮动车GPS信息识别城市道路行驶方向的方法，所述方法还包括：

(1)在实施例一的基础上进一步判断道路路段的行驶方向：

S1获取预设时间内的匹配在同一道路路段上的所有浮动车的GPS定位点数据；预设该道路路段上的正向行驶点数为A＝0，逆向行驶点数为B＝0；

S2将第一个GPS定位点数据作为当前GPS定位点数据；

S3根据当前定位点位置信息，从道路路段的起点开始寻找与当前定位点相邻的当前第一折点、当前第二折点的位置信息；

S4计算当前第一折点、当前第二折点组成的当前向量与当前定位点行驶方向之间的当前夹角；

S5若当前夹角大于90°，则逆向行驶点数加1，即B＝B+1；反之，则正向行驶点数加1，即A＝A+1；

S6判断当前GPS定位点数据是否为最后一个GPS定位点数据，若是，则结束；若否，则将下一个GPS定位点数据作为当前GPS定位点数据，转到步骤S3执行；

S7统计道路正向行驶概率R＝A/(A+B)；

S8进一步判断道路路段行驶方向，具体为：

若R≤10％，则该道路路段的行驶方向为逆向行驶单行道；

若40％≤R≤60％，则该道路路段的行驶方向为双行道；

若R≥90％，则该道路路段的行驶方向为正向行驶单行道；

若10％＜R＜40％或者60％＜R＜90％，则获取下一预设时间内的浮动车的GPS定位点数据，转到步骤S1重新执行。

(2)根据定位点位置信息，从道路路段的起点开始寻找与该定位点相邻的第一折点、第二折点的位置信息，具体为：

从起点开始提取GPS定位点数据所在道路路段上的所有折点的位置信息，并组成折点集合S；

分别计算GPS定位点数据以及折点集合S中的每个折点位置信息到达该道路路段起点的曲线距离；

根据GPS定位点数据以及折点集合S中的每个折点位置信息到达该道路路段起点的曲线距离，判断出该道路路段上依次与该GPS定位点数据相邻的第一折点、第二折点的位置信息。

(3)还包括：

数据中心预存储电子地图上的各道路路段的路段ID号码，以及该路段ID号码对应的道路路段上起点、折点、终点的位置信息；

将浮动车的GPS定位点数据匹配到道路路段上，并提取该道路路段的路段ID号码；

根据该路段ID号码，从数据中心中提取出该道路路段的起点、折点、终点的位置信息。

(4)将浮动车的GPS定位点数据匹配到道路路段上，具体为：

预设宽度范围为10米，将道路路段的单向宽度增加一个预设宽度范围，得到扩宽后的道路路段；

分析判断出该GPS定位点数据落入的所有的扩宽后的道路路段；

根据判断出的该GPS定位点数据落入的所有的扩宽后的道路路段，对应变换出该GPS定位点数据落入的所有的道路路段；

用最短距离法，在该GPS定位点数据落入的所有的道路路段中，分析判断出与该GPS定位点数据最近的道路路段，并将该最近的道路路段作为与该GPS定位点数据匹配的道路路段。

请参照图3，本发明的实施例三为：

假设预设时间为一个月，以深圳2016年5月的浮动车的GPS定位点数据为例，本发明的基于浮动车GPS信息识别城市道路行驶方向的方法为：

获取2016年5月深圳的所有的浮动车的GPS定位点数据，所述GPS定位点数据包括定位点位置信息、定位点行驶方向；

数据中心预存储电子地图上的各道路路段的路段ID号码，以及该路段ID号码对应的道路路段上起点、折点、终点的位置信息，并将该道路路段上的所有折点的位置信息组成折点集合S；

将所有的浮动车的GPS定位点数据匹配到道路路段上，具体为：

预设宽度范围为10米，将道路路段的单向宽度增加一个预设宽度范围，得到扩宽后的道路路段；

分析判断出该GPS定位点数据落入的所有的扩宽后的道路路段；

根据判断出的该GPS定位点数据落入的所有的扩宽后的道路路段，对应变换出该GPS定位点数据落入的所有的道路路段；

用最短距离法，在该GPS定位点数据落入的所有的道路路段中，分析判断出与该GPS定位点数据最近的道路路段，并将该最近的道路路段作为与该GPS定位点数据匹配的道路路段；

提取一条道路路段的路段ID号码；

根据该路段ID号码，从数据中心中提取出该道路路段的起点、折点、终点的位置信息；

预设该道路路段上的正向行驶点数为A＝0，逆向行驶点数为B＝0；

将第一个GPS定位点数据作为当前GPS定位点数据；

根据当前定位点位置信息，从道路路段的起点开始寻找与当前定位点相邻的当前第一折点、当前第二折点的位置信息，具体为：

分别计算GPS定位点数据以及折点集合S中的每个折点位置信息到达该道路路段起点的曲线距离；根据GPS定位点数据以及折点集合S中的每个折点位置信息到达该道路路段起点的曲线距离，判断出该道路路段上依次与该GPS定位点数据相邻的第一折点、第二折点的位置信息；

计算当前第一折点、当前第二折点组成的当前向量与当前定位点行驶方向之间的当前夹角：

若夹角大于90°，则逆向行驶点数加1，即B＝B+1；反之，则正向行驶点数加1，即A＝A+1；

判断当前GPS定位点数据是否为最后一个GPS定位点数据，若否，则将下一个GPS定位点数作为当前GPS定位点数据，继续统计正向行驶点数A和逆向行驶点数B；若是，则向下执行；

统计道路正向行驶概率R＝A/(A+B)；

进一步判断道路路段行驶方向，具体为：

若R≤10％，则该道路路段的行驶方向为逆向行驶单行道；

若40％≤R≤60％，则该道路路段的行驶方向为双行道；

若R≥90％，则该道路路段的行驶方向为正向行驶单行道；

若10％＜R＜40％或者60％＜R＜90％，则获取下一个月的该道路路段的所有的浮动车的GPS定位点数据。

综上所述，本发明提供的基于浮动车GPS信息识别城市道路行驶方向的方法，根据多个单个的GPS定位点数据，再结合电子地图中存储的关于道路路段的起点、折点、终点的位置信息，计算出浮动车是正向行驶还是逆向行驶，进而统计出道路路段的形式方向，还通过统计正向行驶概率，将不准确的GPS定位点数据过滤掉，通过根据预设的宽度范围将道路路段扩宽，来使GPS定位点数据与道路路段的匹配成功率更高，并用最短距离法寻找出与GPS定位点数据匹配的道路路段，方法合理，对道路行驶方向判断准确性高、效率高，计算简便快速，大大降低人力物力时间。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。