cle。 定位点Zt+1到各个道路的投影点为Xt+lj，投影点Xt,i到投影点Xt+U车辆行驶距离称为"路径 距罔记为 I |xt+l,：j-Xt.i| Iroute;
[0038] 假设定位误差为服从零均值的高斯分布，那么观测概率为：
[0039]
(1)
[0040] 其中〇z为定位点zt的标准误差。
[0041] 2.计算初始观测概率：
[0042] 初始观测概率III表示在路网匹配之前，从附近的路段中找出车辆在运个路段的概 率。一般情况下用第一个定位点作为初始观测概率的起始点有Ki = p(zi|ri)。
[0043] 3.计算道路转移概率：
[0044] 转移概率指的是在时刻t到时刻t+1之间车辆在匹配道路间的转移概率，表示为P (η |r〇。本发明不考虑观测点之间的信息，通过路径距离距离得出道路转移概率分布为：
[0045]
(2)
[0046] p^q"i = rj I qt = ；Ti)二八^一rj) .F(；Ti一rj) (3)
[0047] 其中單=ΙΙ·ν II，式中Λ/表示车辆真实的行驶路段。β用于调节dt对结果 的影响大小。一般设定0 = 1116山日]11；川1'广：^||)/111(2)。
[0050] U表示t时刻定位点周围的路段个数，I I Zt-Zt+1 II EuclidenceDistance表示地球表面弧线 距离。e'u.v表示路段的最大速度，VU表示平均速度，F(ri^n)表示前后两个时间点之间的 定位点和实际候选点的信息，当两者距离越近则转移概率越大。V(ri^r^)表示前后两个时 间点的速率信息，当平均速率和最大速率的变化程度越相似则概率越大。
[0051 ] 4.输出车辆最佳行驶路段
[0052] 利用公式（1)、公式(2)和维特比算法计算得到车辆行驶的最佳路径。维比特利用 动态规划的思想求出概率最大路径即最优路径，运条路径对应着一个状态序列，从而推断 出车辆行驶的最佳路段。
[0053] 在维比特算法中需要计算t时刻状态为i的所有单个路径中的概率并从中找出最 大值max(St(i))，考虑到计算量的问题，使用式(2)作为道路转移概率，但是当路径概率相 差较小时依据该计算转移概率得出的最优路径和实际轨迹匹配精度不高。由于计算中转移 概率连续相乘而导致得到的单个路径概率越来越小，所W需要引入一个相似率的概念。设 相似率
当t时刻各个路径概率的相似率小于设定的阔值时则认为不能从中判 断出最优路径，需要使用式(3)作为该时刻的道路转移概率，因为式(3)引入了速度标准可 W更精确的得到道路转移概率。然后得到另外一组t时刻的路径概率并从中选出最大概率。 t+1时刻重复上述步骤。
[0054] 当所有观测概率和转移概率计算之后，确定最后一时刻的最佳匹配道路，并W此 反向推出第一时刻车辆到最后时刻车辆行驶的最佳匹配路径，最终输出车辆最佳行驶路 段。
[0055] 步骤二、建立各个路段最大行驶速度的数据库。
[0056] 步骤Ξ、利用GPS/北斗获取的速度与该路段的速度进行对比，对车辆行驶是否超 速进行判别。
【主权项】
1. 一种基于隐马尔科夫路网匹配的超速判别方法，包括从卫星获取定位数据的过程， 其特征在于:在所述从卫星获取定位数据的过程中，包括以下步骤： 步骤一:利用隐马尔科夫路网匹配算法找出车辆最佳行驶路段； 步骤二:利用电子地图找出车辆行驶路段的详细信息，并从中找到路段行驶的最大速 度； 步骤三:从卫星获取定位数据中获取车辆行驶速度，并将所述的车辆行驶速度与该路 段的限速进行比较，对车辆行驶是否超速进行判别。2. 根据权利要求1所述的基于隐马尔科夫路网匹配的超速判别方法，其特征在于:所述 的步骤一中包括下述步骤： 一个计算观测概率的步骤，先将定位点Zt在每一条临近的道路ri上的可能性定义为观 测概率p(Zt|ri)，假设点^到各个道路的投影点为xt>1，坐标点和候选投影点的大圆距离为 Zt,i-Xt,i I Igreatcircle，定位点Zt+l到各个道路的投影点为Xt+l,j，投影点Xt,i到投影点Xt+l,j车 辆行驶距离称为记为I |xt+l,j_Xt. i I route 假设定位误差为服从零均值的高斯分布，则观测概率为：其中σζ为定位点Zt的标准误差， 一个计算初始观测概率的步骤，利用初始观测概率R表示在路网匹配之前从附近的路 段中找出车辆在这个路段的概率，用第一个定位数据点作为初始观测概率的起始点有Ji1 = P(zi|ri); 一个计算道路转移概率的步骤，利用道路转移概率表示在时刻t到时刻t+Ι之间车辆在 匹配道路间的转移概率，表示为P(qt+1 = 〇|qt = ri)，其中qt为t时刻汽车的行驶路段，从距 离和速度两方面分别定义得出基于定位点距离的转移概率Pi(qt +1 = 0 I qt = ri)和基于定位 点速度的转移概率pv(qt+i = rj I qt = ri):其中，其中dt表示t时刻投影点心到投影点Y 1/的行驶距离，式中i'f分 别表示第i个真实路段和第j个真实路段，β用于调节dt对结果的影响大小，设定i3=mediant (I |ri-rj I I)/ln(2),U表示t时刻定位点周围的路段个数，I |zt_Zt+l| lEiicdicbnc^Dis tan ?3表示地球表面弧线距 离，e Vv表示路段的最大速度，^表示平均速度，F(m^)表示前后两个时间点之间的观 测点和实际候选点的信息，当两者距离越近则转移概率越大，ν(Γι-η)表示前后两个时间 点的速率信息，当平均速率和最大速率的变化程度越相似则概率越大； 一个计算车辆最佳行驶路段的步骤，利用上述公式（1)、公式(2)和维特比算法计算得 到车辆行驶的最佳路径，该路径对应一个状态序列，从而推断出车辆行驶的最佳路段，在所 述的维比特算法中计算t时刻状态为i的所有单个路径中的概率并从中找出最大值maxOt (i))，使用式(2)作为路径转移概率，并设相似率其中a、b分别表示t时刻车辆 匹配到两条路径上的概率，当t时刻各个路径概率的相似率小于设定的阈值时使用公式(3) 作为该时刻的路径转移概率，然后得到另外一组时刻的路径概率并从中选出最大概率，在t + 1时刻重复上述步骤，在计算所有观测概率和转移概率之后，确定最后一时刻的最佳匹配 道路，并以此反向推出第一时刻车辆到最后时刻车辆行驶的最佳匹配路径，最后输出车辆 行驶的车辆最佳行驶路段。3. 根据权利要求1所述的基于隐马尔科夫路网匹配的超速判别方法，其特征在于:所述 的步骤二中，建立各个路段行驶限速数据库。4. 根据权利要求1所述的基于隐马尔科夫路网匹配的超速判别方法，其特征在于:所述 的步骤三中，在车辆行驶的速度大于该路段限速时，提示驾驶员已经超速。
【专利摘要】一种基于隐马尔科夫路网匹配的超速判别方法，在现有卫星定位装置的基础上，实现车辆行驶速度实时监控并且能够判定车辆在这个行驶路段是否超速，在保持高准确率的基础上降低了车辆监控的成本。本发明提出的基于隐马尔科夫算法可以有效的降低定位误差并且较为准确的找出车辆行驶的最佳匹配路径。依据建立的全国道路限速大小的数据库，将车辆行驶的速度与该道路的最大行驶速度进行比对得到车辆行驶是否超速的结论，如果超速那么通过导航装置提醒驾驶员车辆已经超速。
【IPC分类】G08G1/052
【公开号】CN105448108
【申请号】CN201511018790
【发明人】罗赞文, 文巨峰, 穆祥强, 陈晓洁
【申请人】上海经达信息科技股份有限公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年12月30日