基于浮动车的导航电子地图转向代价计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于浮动车的导航电子地图转向代价计算方法，属于智能交通应 用领域。
【背景技术】
[0002] 浮动车是指载有全球定位卫星系统（GlobalNavigationSatelliteSystem， GNSS)(如GPS和北斗），并能通过无线通讯网络系统将车辆编号和GNSS数据发送出去的车 辆，发送出去的这种数据称为浮动车数据，它含有车辆的编号、位置、速度、航向、采集时间、 载客状态等数据。低频浮动车数据一般指采样时间间隔大于30秒的浮动车数据，这种数据 采集方式可以节省无线通讯费用和数据存储空间，适合于大规模的浮动车数据采集。
[0003] 浮动车数据是一种典型的时空数据，它反映出车辆的位置和运行状态，通过与路 网地理信息系统数据的结合能够获取道路的交通状态。浮动车数据与传统的线圈、微波、视 频等交通信息采集方式相比具有能全天时、全天候、全数字进行信息采集以及不破坏或改 装道路基础设施的优点，此外对于以城市出租车作为浮动车的交通信息采集手段还可以实 现城市全路网快速、持续覆盖，数据易于实现快速自动化处理。
[0004]目前，在很多大城市中为了管理和安全的需要在出租车上普遍安装了GNSS定位 模块和无线网络通讯模块，每台出租车定时采集GNSS数据，并实时发送回出租车管理中 心，这些数据含有车辆的编号、位置、瞬时速度以及行驶方向等信息，不仅能监控每台出租 车的状态，而且通过处理还能够反映出车辆所处道路的交通状态。但由于出租车数量大，行 驶状态不确定（载客、空载、等候等），以GNSS中的一种GPS定位为例，GPS数据采集时间间 隔长（40秒-120秒）等因素，这些海量浮动车数据还没有很好地利用起来。对这种数据的 研究仅限于地图匹配和基于平均瞬时速度计算的道路行驶速度提取方面，缺乏更准确、更 深入的研究和分析。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，从而提供一种基于浮动车的导航电子地 图转向代价计算方法。该方法充分利用浮动车数据的实时性和可靠性，将浮动车行驶轨迹 与地图快速匹配，实时求解城市路网速度时空分布规律，能对城市大规模出租车实时GNSS 数据和海量历史数据的进行快速准确地处理，实现城市道路速度的准确估计，及时提供道 路流量等交通参数，为大城市实时交通疏导和交通状况信息发布等应用服务。
[0006] 本发明的目的是通过下面的技术方案来实现的：一种基于浮动车的导航电子地图 转向代价计算方法，它包括以下步骤：
[0007] 步骤1:提取城市区域内浮动车时空数据
[0008] 采集安装了车载GPS定位装置并行驶在城市主干道上的公交汽车或出租车的浮 动车时空数据，包括时间、地点和行驶速度；
[0009]步骤2:对浮动车时空数据进行坐标系校准预处理
[0010] 将浮动车行径道路建立具有一定宽度的带状缓冲区，将道路的带状缓冲区宽度视 为浮动车数据的误差区域，将缓冲区外的浮动车数据剔除掉，只保留缓冲区内的浮动车数 据；
[0011] 步骤3 :将浮动车行驶轨迹与电子地图进行配准和路径重建
[0012] 1)利用导航电子地图几何和属性数据，采用路网地图栅格化算法与浮动车数据进 行浮动车数据粗匹配，确定浮动车可能的匹配路段；
[0013] 2)利用浮动车数据粗匹配结果，再结合导航电子地图拓扑数据和同一辆车前一个 数据的粗匹配结果进行两点间路径搜索；
[0014] 3)利用两点间路径搜索结果和同一辆车先前待选路径重建计算结果计算行驶代 价，形成新的候选路径；
[0015] 4)如果该路径是唯一路径，那么就作为当前浮动车行驶路径和行驶代价，并将该 结果作为同车后续路径的起点；如果该路径不是唯一路径，那么再重新获取浮动车数据；
[0016] 步骤4 :提取路段平均行驶速度和通行时间
[0017] 计算方法如下所示：
[0018]
[0019]
[0020] 其中，k表示浮动车辆个数，表示浮动车j在路段i上第k个采样点的瞬时行 车速度，《{为浮动车j在路段i上采样点的个数，njt)表示路段i在时间区间t内所有浮 动车采样点数总和；
[0021]
[0022] f(t)表示f是关于时间t的函数，当浮动车采集的数据在目标时间区间内，f(t) 的值为1，否则为〇 ;
[0023] 步骤5 :计算转向代价提供导航信息
[0024] 1)在导航路网数据的数据结构中加入交通信号灯信息；
[0025] 2)对导航路网的拓扑关系进行重新组织，相邻路段除了连接关系外，增加相应的 转向信息；
[0026] 3)根据浮动车行驶路径以及路段平均行驶速度提取算法计算出在交通信号灯交 叉路口处同一路段带不同转向信息的路段行驶时间。
[0027] 本发明的有益效果是：能对城市大规模出租车或公交车实时GPS数据和海量历史 数据进行快速准确地处理，实现城市道路速度较准确估计，提取相关的交通参数，分析城市 路网结构的合理性与关联性，为大城市交通诱导、交通管理、交通规划服务，加强和促进地 理信息系统在交通领域的服务与应用。可以直接用于城市交通管理，交通诱导，交通规划， 缓解城市道路拥堵；能给出精确的专题时空数据分析模型，对公众出行，位置服务等提供技 术和数据支持。
[0028] 说明书附图
[0029] 图1是本发明专利所涉及到浮动车电子地图匹配与路径重建实时流程图。
【具体实施方式】
[0030] 下面给出【具体实施方式】对本发明作进一步的详细描述。
[0031] -种基于浮动车的导航电子地图转向代价计算方法，它包括以下步骤：
[0032] 步骤1 :提取城市区域内浮动车时空数据
[0033] 采集安装了车载GPS定位装置并行驶在城市主干道上的公交汽车或出租车的浮 动车时空数据，包括时间、地点和行驶速度。
[0034] 步骤2 :对浮动车时空数据进行坐标系校准预处理
[0035] 由于浮动车发送来的GPS定位数据存在着GPS定位误差和各种干扰造成部分浮动 车数据定位点的位置出现漂移，所以需要进行坐标校准预处理。其中，预处理的方法是，将 浮动车行径道路建立具有一定宽度的带状缓冲区，将道路的带状缓冲区宽度视为浮动车数 据的误差区域，将缓冲区外的浮动车数据剔除掉，只保留缓冲区内的浮动车数据。
[0036] 步骤3 :将浮动车行驶轨迹与电子地图进行配准和路径重建，如图1所示：
[0037] 1)利用导航电子地图几何和属性数据，采用路网地图栅格化算法与浮动车数据进 行浮动车数据粗匹配，确定浮动车可能的匹配路段；
[0038] 此步骤为GPS数据地图粗匹