專(zhuān)利名稱(chēng):用gps蹤跡產(chǎn)生、細(xì)化及擴(kuò)充增量地圖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明大體上涉及一種用于使用探測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)更新及擴(kuò)充數(shù)字向量地圖的方法,且更明確地說(shuō),涉及一種用于使用由一個(gè)或一個(gè)以上個(gè)人導(dǎo)航裝置所產(chǎn)生的GPS坐標(biāo)來(lái)改進(jìn)數(shù)字道路及路徑地圖的方法。
背景技術(shù):
導(dǎo)航系統(tǒng)、電子地圖(也被稱(chēng)為數(shù)字地圖 )及地理定位裝置被旅行者越來(lái)越多地用于輔助各種導(dǎo)航功能,比如確定旅行者及/或車(chē)輛的總體方位及定向、找到目的地及地址、計(jì)算最佳路線及提供實(shí)時(shí)駕駛引導(dǎo)。通常,導(dǎo)航系統(tǒng)包括較小的顯示屏或圖形用戶接口,其將街道網(wǎng)絡(luò)描繪成一連串的線段,包括大約沿著每一街道或路徑的中心延伸的中心線。旅行者接著可接近此中心線或關(guān)于此中心線大體上位于數(shù)字地圖上。數(shù)字地圖生產(chǎn)或更新起來(lái)較昂貴,因?yàn)檎宫F(xiàn)及處理道路信息代價(jià)非常高。勘測(cè)方法或數(shù)字化衛(wèi)星圖像是通常使用的用于創(chuàng)建數(shù)字地圖的技術(shù)。此外,由于有錯(cuò)誤的或不準(zhǔn)確的輸入源或有缺陷的推理程序,數(shù)字地圖有可能包含不準(zhǔn)確性或系統(tǒng)誤差。一旦已創(chuàng)建數(shù)字地圖,使地圖信息保持最新是昂貴的,因?yàn)槁沸坞S著時(shí)間的過(guò)去而變化。在世界的一些區(qū)域中,數(shù)字地圖完全不可用。圖IA到IC以公路的形式描繪數(shù)字向量地圖。圖IA表示主要高速公路或駕駛路線。圖IB描繪圖IA的主要高速公路加上二級(jí)公路的互連網(wǎng)絡(luò)。圖IC說(shuō)明圖IB連同三級(jí)街道及小巷的經(jīng)擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)的所有信息。結(jié)合生產(chǎn)數(shù)字地圖所要求的費(fèi)用及努力,如參考這些圖將了解可能是這樣的情況現(xiàn)存道路地圖或網(wǎng)絡(luò)在其描繪給定區(qū)域內(nèi)的所有道路或路徑方面是不完整的。此外,由于網(wǎng)絡(luò)的演化性質(zhì),其可包括但不限于道路或路徑,隨著時(shí)間的過(guò)去可發(fā)生變化,使得現(xiàn)存數(shù)字地圖可能不再準(zhǔn)確地描繪當(dāng)前情況。在圖2中,數(shù)字向量地圖包含結(jié)點(diǎn)J及線段yw9。它們一起組成具有若干額外性質(zhì)的曲線圖。結(jié)點(diǎn)J是節(jié)點(diǎn),且線段w是曲線圖的邊緣。對(duì)于單向地圖,曲線圖是定向的,且對(duì)于雙向地圖,曲線圖是無(wú)向的。每一線段w連接兩個(gè)結(jié)點(diǎn)J。相反,在每一結(jié)點(diǎn)J中會(huì)合僅一個(gè)或最少三個(gè)線段W。(僅在例外情況下將是兩個(gè)線段會(huì)合成一個(gè)結(jié)點(diǎn))。結(jié)點(diǎn)J及線段W經(jīng)常與若干屬性相關(guān)聯(lián),包括(舉例來(lái)說(shuō))權(quán)重值、亮度及航向。線段W的幾何形狀常常被描述為多邊形的鏈(也被稱(chēng)為多角曲線、多角路徑或分段線性曲線)?;蛘咭部墒褂孟癜季€、圓環(huán)段或回旋曲線等其它曲線。然而,因?yàn)槊恳磺€可通過(guò)多邊形鏈(經(jīng)常使用多邊形鏈)十分準(zhǔn)確地近似表示。因?yàn)槎噙呅捂溄缍ㄇ€的形狀,所以多邊形鏈的頂點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)被稱(chēng)為形狀點(diǎn)SP。當(dāng)然,在適當(dāng)情況下,將形狀點(diǎn)SP改變?yōu)榻Y(jié)點(diǎn)J是可能的,舉例來(lái)說(shuō)如果屬性變化。圖3說(shuō)明數(shù)字向量地圖的局部部分,在這種情況下,雙向道路支持雙向交通。10處指示道路的主干線,且12處指示從所述主干線10大體上垂直延伸的支路。舉例來(lái)說(shuō),已知從有集成GPS功能性的低成本定位系統(tǒng)及手持式裝置及移動(dòng)電話取得探測(cè)數(shù)據(jù)輸入,以用于使用某一聚集技術(shù)來(lái)遞增地獲悉地圖。待處理的輸入由以標(biāo)準(zhǔn)ASCII流的形式記錄的GPS蹤跡組成,所述標(biāo)準(zhǔn)ASCII流幾乎被所有現(xiàn)存的GPS裝置支持。輸出是呈具有節(jié)點(diǎn)及以旅行時(shí)間信息加注的邊緣的有向圖的形式的公路地圖。旅行者適當(dāng)?shù)嘏鋫溆袑?dǎo)航裝置,且穿越主干線10及支線12結(jié)點(diǎn)可因此創(chuàng)建像在圖2中展示的具有以規(guī)則距離創(chuàng)建的節(jié)點(diǎn)的蹤跡地圖。所述節(jié)點(diǎn)及邊緣存儲(chǔ)在數(shù)字向量地圖表或數(shù)據(jù)庫(kù)中。使用代表增量方法的此技術(shù)可推斷出公路的幾何形狀,且收集到 的數(shù)據(jù)點(diǎn)由過(guò)濾及分割算法細(xì)化。為了更完整地論述此技術(shù),參考“用GPS蹤跡產(chǎn)生增量地圖(Incremental Map Generaltion with GPSTraces) ”,Bruiintrup, R.,Edelkamp, S.,賈爾巴· S(Jabbar, S.),肖爾茲· B(Scholz, B.),2005年在奧地利維也納市舉辦的第8屆國(guó)際IEEE會(huì)議關(guān)于智能運(yùn)輸系統(tǒng)的會(huì)報(bào),第413到418 頁(yè)。由特拉阿特拉斯B. V. (Tele Atlas B. V.)的 H.-U. Otto 及 O. Schmelzle 基于本地方法而開(kāi)發(fā)的其它技術(shù)從探測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生新的公路網(wǎng)絡(luò)。本方法是基于跟蹤每一蹤跡且在分離的蹤跡點(diǎn)周?chē)檎揖彌_器以建立線段。新的網(wǎng)絡(luò)元素,例如道路或路徑是依據(jù)緩沖器內(nèi)部的數(shù)據(jù)點(diǎn)分布及相關(guān)聯(lián)的向量方向而產(chǎn)生。雖然此技術(shù)在使用GPS蹤跡或其它探測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生新的地圖方面有用,但是不大適合改進(jìn)現(xiàn)存的網(wǎng)絡(luò)。因此,需要一種改進(jìn)的方法來(lái)接收例如來(lái)自具有GPS功能的導(dǎo)航裝置的探測(cè)數(shù)據(jù)等探測(cè)數(shù)據(jù),以用于改進(jìn)現(xiàn)存網(wǎng)絡(luò)及產(chǎn)生新的網(wǎng)絡(luò)元素,例如用在制作數(shù)字地圖的實(shí)踐中。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過(guò)提供一種使用任一類(lèi)型的蹤跡(但最優(yōu)選是GPS蹤跡)從探測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生、細(xì)化及擴(kuò)充數(shù)字向量地圖的方法來(lái)克服各種現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足。所述方法包含下列步驟提供數(shù)字向量地圖,其經(jīng)配置以將多個(gè)空間相關(guān)聯(lián)的線段存儲(chǔ)在坐標(biāo)系內(nèi);使數(shù)字向量地圖中的每一線段與一權(quán)重值相關(guān)聯(lián);從多個(gè)依序發(fā)射的探測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)收集至少一個(gè)GPS蹤跡;建立地圖匹配標(biāo)準(zhǔn);以及使用所述地圖匹配標(biāo)準(zhǔn)將沿著GPS蹤跡的每一探測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)與數(shù)字向量地圖中的線段進(jìn)行比較。所述方法的特征在于將滿足地圖匹配標(biāo)準(zhǔn)的沿著GPS蹤跡的每一探測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)標(biāo)示為與至少一個(gè)線段“匹配”,而將不滿足地圖匹配標(biāo)準(zhǔn)的沿著GPS蹤跡的每一探測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)標(biāo)示為“不匹配”;使GPS蹤跡的包含匹配的探測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的部分與數(shù)字向量地圖的相應(yīng)線段(如果存在)相關(guān)聯(lián);使用線段的權(quán)重值來(lái)計(jì)算相應(yīng)線段與GPS蹤跡的含有對(duì)應(yīng)的匹配探測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的任一部分之間的中心線;用中心線代替所述線段;以及在數(shù)字向量地圖中用GPS蹤跡的含有不匹配探測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的部分創(chuàng)建新的線段。地圖匹配標(biāo)準(zhǔn)可以各種適當(dāng)?shù)姆绞浇?。根?jù)一種方法,在數(shù)字向量地圖中的每一探測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)與線段之間計(jì)算偏移距離。還建立預(yù)定最大偏移值,且將具有所計(jì)算的小于最大偏移值的偏移距離的探測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)標(biāo)示為匹配的探測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。相反地,將具有所計(jì)算的大于最大偏移值的偏移距離的探測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)標(biāo)示為不匹配的探測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。通過(guò)這種方法,可使用收集到的探測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)改進(jìn)已存在的數(shù)字向量地圖,例如用于公路地圖、自行車(chē)地圖及人行道地圖等等的數(shù)字向量地圖。質(zhì)量得以改進(jìn)的數(shù)字向量地圖可用于更準(zhǔn)確地檢測(cè)數(shù)字向量地圖中的分支,合并及交叉,可用于產(chǎn)生單向及雙向兩種網(wǎng)絡(luò),且當(dāng)計(jì)算大網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)的大量的探測(cè)數(shù)據(jù)時(shí),代表實(shí)質(zhì)性的效率改進(jìn)。此外,本發(fā)明的一般概念可用于改進(jìn)任一數(shù)字向量地圖,不僅僅是道路或路徑地圖。舉例來(lái)說(shuō),線路圖、示意圖以及其它可在坐標(biāo)系中空間相關(guān)聯(lián)的圖形表現(xiàn)可從本發(fā)明的技術(shù)中獲益。
圖IA到IC將道路網(wǎng)絡(luò)描繪為代表一種形式的數(shù)字向量地圖,其中圖IA展示主要道路,圖IB展示互連網(wǎng)絡(luò)且圖IC描繪街道網(wǎng)絡(luò);圖2是展示其結(jié)點(diǎn)、線段及形狀點(diǎn)的數(shù)字向量地圖的簡(jiǎn)化描繪;圖3是具有在結(jié)點(diǎn)處被支線公路相交的主干線的公路地圖的不完整視圖;圖4是描繪本發(fā)明方法的概觀的示意圖,其中探測(cè)數(shù)據(jù)是從多個(gè)具有GPS功能的導(dǎo)航裝置收集,存儲(chǔ)在表中,且接著與預(yù)先存在的數(shù)字向量地圖中的線段匹配,以用于改進(jìn)及/或擴(kuò)充數(shù)字向量地圖; 圖5是將由探測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)產(chǎn)生的蹤跡線沿著數(shù)字向量地圖中先前存在的元素初始設(shè)置在坐標(biāo)系中的方式的說(shuō)明;圖6是如在圖5中的視圖,但描繪數(shù)字向量地圖中的線段與收集到的數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的量度及偏移距離的計(jì)算;圖7是來(lái)自圖6的放大視圖,其描繪新的結(jié)點(diǎn)可從其插入到數(shù)字向量地圖的任選分割點(diǎn);圖8是在圖7中限定在8處的區(qū)域的放大視圖且與計(jì)算新的結(jié)點(diǎn)以便分割線段的步驟有關(guān);及圖9描繪使用本發(fā)明的技術(shù)更新的數(shù)字向量地圖。
具體實(shí)施例方式參考各圖,其中相同標(biāo)號(hào)貫穿若干視圖始終指示相同或?qū)?yīng)部分,本發(fā)明在圖4中示意性地加以描述。這里,將多個(gè)探測(cè)器14描繪為具有GPS功能的個(gè)人導(dǎo)航裝置,例如由湯姆湯姆NV(TomTom NV(www. tomom. com))所制造的裝置。然而,具有GPS功能性的任一適當(dāng)?shù)难b置均可用來(lái)產(chǎn)生探測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn),包括手持型裝置、移動(dòng)電話、PDA等等。將探測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)收集及存儲(chǔ)在探測(cè)數(shù)據(jù)表16或其它適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)庫(kù)或知識(shí)庫(kù)中?,F(xiàn)存的數(shù)字向量地圖,在此實(shí)施例中為先前創(chuàng)建的數(shù)字地圖包含在表18中。當(dāng)然,數(shù)字向量地圖18可作為數(shù)據(jù)庫(kù)或以其它適當(dāng)?shù)男问酱嬖?。作為初始步驟,從表16中的粗略探測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生蹤跡線。在步驟20處,從探測(cè)數(shù)據(jù)表選擇新的線。在步驟22處,使所選擇的線與數(shù)字向量地圖匹配。在此步驟期間,使用地圖匹配方法使蹤跡線的每一點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)元素相關(guān)聯(lián),如在下文更詳細(xì)地描述。如果匹配方法不能使任何網(wǎng)絡(luò)元素與蹤跡線相關(guān)聯(lián),那么將探測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)標(biāo)記為“不匹配”。以此方式嘗試使所有其它探測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)與現(xiàn)存的網(wǎng)絡(luò)匹配。對(duì)于數(shù)據(jù)點(diǎn)與現(xiàn)存網(wǎng)絡(luò)的任一元素不匹配的蹤跡線段,這些蹤跡線段必須從網(wǎng)絡(luò)元素分割并經(jīng)由新的或現(xiàn)存的結(jié)點(diǎn)插入,即連接。這發(fā)生在步驟24中。在一些情況下,使用已知的或先前存在的結(jié)點(diǎn)是合理的。結(jié)點(diǎn)可被稱(chēng)為道路網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的交叉點(diǎn)。有時(shí),現(xiàn)存的結(jié)點(diǎn)將不在正確的位置,且其可在必要時(shí)移動(dòng)。在一些情況下,根據(jù)下文描述的技術(shù),將需要?jiǎng)?chuàng)建新的結(jié)點(diǎn)。一旦已完成匹配及接合步驟22、24,就在步驟26處將蹤跡線段與相關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)元素合并。這在下文中更詳細(xì)地描述,在其中利用合并算法及方法。最后,為了減少形狀點(diǎn)的數(shù)量,有可能在步驟18處在更新網(wǎng)絡(luò)表之前簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)元素。此任選的簡(jiǎn)化步驟在功能框28處指示,且可通過(guò)各種技術(shù)來(lái)完成,包括通過(guò)應(yīng)用眾所周知的道格拉斯-普克(Douglas-Peucker)算法?,F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖5,在30處大體上指示數(shù)字向量地圖的簡(jiǎn)化表示。數(shù)字向量地圖30可代表道路或人行橫道等等的數(shù)字地圖。數(shù)字向量地圖30由多個(gè)通過(guò)標(biāo)記為N1、N2、N3…NS的常見(jiàn)節(jié)點(diǎn)的端到端相連的線段表示。因此,數(shù)字向量地圖30在此實(shí)例中作為數(shù)字地圖存在,使得所述線段中的每一者通過(guò)測(cè)地 編碼信息在地圖的坐標(biāo)系中相關(guān)聯(lián)(如眾所周知的)。這里在圖5中也存在蹤跡線,大體上指示在32處。蹤跡線32由多個(gè)探測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)P1、P2、P3…P8產(chǎn)生,所述探測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)由來(lái)自上文結(jié)合圖4所描述的探測(cè)器14的無(wú)線電信號(hào)或其它無(wú)線技術(shù)產(chǎn)生。方向性由互連蹤跡線32上的數(shù)據(jù)點(diǎn)Pl到P8的向量表示。本發(fā)明的方法是針對(duì)通過(guò)以下步驟來(lái)改進(jìn)數(shù)字向量地圖30 :確定蹤跡線32的哪些部分將與數(shù)字向量地圖30匹配,蹤跡線32的哪些部分表示先前未包含于數(shù)字向量地圖30中的經(jīng)擴(kuò)充(例如,新的)地圖數(shù)據(jù),及應(yīng)具體在蹤跡線32的擴(kuò)充部分與數(shù)字向量地圖30之間的何處建立結(jié)點(diǎn)?,F(xiàn)在參考圖6,說(shuō)明數(shù)字向量地圖30及蹤跡線32,連同所指派的偏移及量度值。將偏移定義為從蹤跡線32上的探測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)到數(shù)字向量地圖30的最短距離。在圖6中用雙端箭頭描繪蹤跡線32的數(shù)據(jù)點(diǎn)P1、P2、P3、P4及P5的偏移。量度是從網(wǎng)絡(luò)元素的第一點(diǎn)(數(shù)字向量地圖30中的節(jié)點(diǎn)NI)到蹤跡點(diǎn)到網(wǎng)絡(luò)元素30的正交投影的長(zhǎng)度。換句話說(shuō),量度是沿著數(shù)字向量地圖30的線段一直到獲得特定探測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的偏移量度的點(diǎn)的長(zhǎng)度。在圖6中,維度線34代表蹤跡線32中的數(shù)據(jù)點(diǎn)P5的量度。因?yàn)橥队包c(diǎn)(即,沿著數(shù)字向量地圖30的線段獲得偏移測(cè)量值的點(diǎn))一般不是唯一的,所述量度一般也不是唯一的。在這種情況下,甚至可能需要選擇若干經(jīng)投影點(diǎn)中的一者。為了使蹤跡線P的點(diǎn)Pi與網(wǎng)絡(luò)元素w匹配,必須遵守下列條件a. Pi到w的偏移必須小于預(yù)定的最大偏移值。b.有至少η個(gè)連接的點(diǎn)pk、…、Pirtri (k彡i < k+n),其到w的偏移小于預(yù)定的最大偏移值,且其中η是大于或等于2的固定數(shù)。c.對(duì)于點(diǎn)P」及Pi到網(wǎng)絡(luò)元素w的量度m(Pj,w) >m(Pi,w),如果k彡j < i < k+n,那么 m(Pj, w) ^ m(Pi, w)因此,數(shù)字向量地圖30中可能有一個(gè)以上元素滿足這些條件。舉例來(lái)說(shuō),數(shù)字向量地圖30可包含非??拷臄?shù)字向量地圖元素,且為此蹤跡線32中的數(shù)據(jù)點(diǎn)與兩者緊鄰。為了使蹤跡線32與數(shù)字地圖匹配,需要一種策略以辨別出更好地匹配蹤跡線32的網(wǎng)絡(luò)元素。作為一個(gè)策略實(shí)例,可使用具有滿足所述條件的一系列連接的點(diǎn)中的第一點(diǎn)的最小偏移的網(wǎng)絡(luò)元素,在雙向地圖匹配的情況下,接著可能需要修改以上條件(C·)。對(duì)于蹤跡線32的數(shù)據(jù)點(diǎn)P1、P2、P3、P4及P5,這些點(diǎn)與線段匹配。然而,因?yàn)檫@些點(diǎn)的偏移大于預(yù)定的最大偏移值,所以數(shù)據(jù)點(diǎn)P6、P7及P8不匹配??筛鶕?jù)預(yù)先建立的任何條件或規(guī)格來(lái)選擇預(yù)定的最大偏移值??墒褂酶鞣N技術(shù)以在任一給定的情形下選擇最好的網(wǎng)絡(luò)元素。一種可能的策略可為實(shí)施一種滯后效果。另一種可能性是使用朝向鄰近的先前蹤跡點(diǎn)的方向,即航向。通過(guò)使用后者定向策略,有可能設(shè)置η = I。當(dāng)然,有可能一起使用兩者策略(滯后及航向)。通過(guò)上文描述的地圖匹配技術(shù),可將蹤跡線32劃分為具有同一匹配網(wǎng)絡(luò)元素(數(shù)據(jù)點(diǎn)Pl到Ρ5)或與任一網(wǎng)絡(luò)元素(數(shù)據(jù)點(diǎn)Ρ6到Ρ8)不匹配的若干區(qū)段或分支。相反,將匹配的網(wǎng)絡(luò)元素30劃分為一個(gè)區(qū)段,其與蹤跡線32匹配,直到不與蹤跡線32匹配的兩個(gè)區(qū)段為止。目標(biāo)是將蹤跡線32的匹配區(qū)段與線段的相關(guān)聯(lián)部分合并。或者換句話說(shuō),目標(biāo)是通過(guò)計(jì)算出的中心線(如下文詳細(xì)描述)來(lái)代替或重新定位網(wǎng)絡(luò)元素30。因此,有必要確定數(shù)字向量地圖30中的線段將被分割以便從中傳播網(wǎng)絡(luò)的新的或擴(kuò)充部分位置,如由蹤跡線數(shù)據(jù)點(diǎn)P6到P8表示。此時(shí),將插入新的結(jié)點(diǎn)。存在確定分割點(diǎn)或結(jié)點(diǎn)的各種方法或技術(shù)。找到接合節(jié)點(diǎn)的一種簡(jiǎn)單的技術(shù)是使用蹤跡線32的最后的點(diǎn),其與網(wǎng)絡(luò)元素30匹配。在圖7及8的實(shí)例中,沿著蹤跡線32的探測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)P5是蹤跡線32的最后的點(diǎn),其與網(wǎng)絡(luò)元素30匹配。此點(diǎn)被投影到網(wǎng)絡(luò)元素30上最靠近的點(diǎn),其投影與偏移距離測(cè)量值一致。將結(jié)點(diǎn)“r”計(jì)算為沿網(wǎng)絡(luò)元素30展開(kāi)的投影點(diǎn)與探測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)P5之間的經(jīng)加權(quán)平均值。為數(shù)字向量地圖30中的蹤跡線32與線段兩者設(shè)置權(quán)重。 也可為線段w的結(jié)點(diǎn)J,即為網(wǎng)絡(luò)元素30的結(jié)點(diǎn)NI及N8設(shè)置權(quán)重。更容易地將權(quán)重指派給結(jié)點(diǎn)J允許算法計(jì)算或移動(dòng)結(jié)點(diǎn)J。然而,這是在本發(fā)明的算法的當(dāng)前版本中示范的任選特征,其中無(wú)特定權(quán)重關(guān)聯(lián)到結(jié)點(diǎn)。在需要結(jié)點(diǎn)權(quán)重的情況下,結(jié)點(diǎn)的權(quán)重可從鄰近線段w或者從單獨(dú)的權(quán)重指派技術(shù)計(jì)算。而且,有可能使用線段w的權(quán)重的較細(xì)分段。在這些情況下,使線段W的不同部分與不同權(quán)重相關(guān)聯(lián)是有益的。舉例來(lái)說(shuō),在線段W中可使權(quán)重關(guān)聯(lián)到個(gè)別的形狀點(diǎn)SP。使權(quán)重關(guān)聯(lián)到線段w的部分的另一可能性是使權(quán)重值列表連同量度范圍關(guān)聯(lián)到每一線段W。當(dāng)然,許多其它變化也可能。為簡(jiǎn)單起見(jiàn),可將蹤跡線32的權(quán)重設(shè)置為一。網(wǎng)絡(luò)元素30的權(quán)重可用各種方式建立,但這里設(shè)置為用于創(chuàng)建數(shù)字向量地圖元素30的先前蹤跡的數(shù)目。在這些實(shí)例中,假定數(shù)字向量地圖30是從兩個(gè)先前蹤跡線事件創(chuàng)建。因此,在此實(shí)例中,用于數(shù)字向量地圖30的權(quán)重是二。如果(舉例來(lái)說(shuō))數(shù)字向量地圖30是15或20或25個(gè)先前蹤跡線的結(jié)果,那么數(shù)字向量地圖30的權(quán)重將設(shè)置在15或20或25。建立分割點(diǎn)r所處的平均值可如圖8中所示來(lái)計(jì)算,其中字母x代表數(shù)字向量地圖30的線權(quán)重。在此實(shí)例中,其中數(shù)字向量地圖30的線權(quán)重等于2,點(diǎn)r與數(shù)字向量地圖30相隔偏移距離的三分之一(即,1/(2+1))。換句話說(shuō),探測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)P5是蹤跡線32與網(wǎng)絡(luò)元素30匹配的最后點(diǎn),且加權(quán)平均數(shù)計(jì)算將新的結(jié)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)r放置在距原始網(wǎng)絡(luò)元素301/3距離處。仍然參考圖7,點(diǎn)r可為結(jié)點(diǎn)的好選擇,即,在蹤跡線32的不匹配的數(shù)據(jù)點(diǎn)P6、P7及P8與數(shù)字向量地圖30相交處的點(diǎn)。然而,上文描述的用于識(shí)別結(jié)點(diǎn)r的技術(shù)可能不適合于所有情形或所有類(lèi)型的應(yīng)用。一種替代性的技術(shù)是沿著數(shù)據(jù)向量地圖30搜索具有最高量度且與蹤跡線上最后匹配點(diǎn)(在本發(fā)明的實(shí)例中為點(diǎn)P5)的偏移小于預(yù)定的最大偏移值的點(diǎn)。如果此點(diǎn)的量度大于投影點(diǎn)(即,偏移量度接觸數(shù)字向量地圖30的點(diǎn))的量度,那么使用此較大點(diǎn)(N6)來(lái)計(jì)算分割點(diǎn)或結(jié)合點(diǎn)可能較佳。在圖7中,如果假定點(diǎn)N6相對(duì)于P5的偏移仍小于預(yù)定的最大偏移值,則較佳的是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)點(diǎn)P6而不是數(shù)據(jù)點(diǎn)N5。在這種情況下,新的結(jié)點(diǎn)“s”可用與該點(diǎn)及其到蹤跡線30的投影的加權(quán)平均值相同的方式計(jì)算出。這可通過(guò)參考圖7中作為新結(jié)點(diǎn)的點(diǎn)s來(lái)說(shuō)明。因此,依據(jù)預(yù)定的最大偏移值,可計(jì)算出不同的分割點(diǎn)或結(jié)點(diǎn)。然而,實(shí)際上來(lái)說(shuō),可能有必要考慮許多不同的情況。舉例來(lái)說(shuō),可能存在點(diǎn)的相反連續(xù),或可能存在蹤跡線32或網(wǎng)絡(luò)元素30的末端。有時(shí),可能使用接近所計(jì)算的結(jié)點(diǎn)的先前存在的結(jié)點(diǎn)。計(jì)算正確的結(jié)點(diǎn)將在數(shù)字向量地圖30上隨著其更新而具有重大影響。這些技術(shù)人員將理解,可結(jié)合創(chuàng)建、修改或選擇結(jié)點(diǎn)而實(shí)施各種變化。在某些情況下,在蹤跡線32及/或網(wǎng)絡(luò)元素30的關(guān)鍵區(qū)域中插入額外的探測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)可為明智的?;蛘撸刹灰蕾囂綔y(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)而計(jì)算結(jié)點(diǎn),無(wú)論是使用純粹的數(shù)學(xué)計(jì)算還是主觀標(biāo)準(zhǔn)或參考補(bǔ)充參考數(shù)據(jù)。一旦已識(shí)別結(jié)點(diǎn),就有必要正式地 分割數(shù)字向量地圖元素30。這可在線段中通過(guò)采用假定的結(jié)點(diǎn)作為實(shí)際節(jié)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn),如在圖9中所說(shuō)明。在圖9中,數(shù)字向量地圖30的不匹配部分由其數(shù)據(jù)點(diǎn)P6、P7、P8組成。數(shù)字向量地圖30因此在其新的結(jié)點(diǎn)s處分割。蹤跡線32的不匹配部分接著很容易地補(bǔ)充到網(wǎng)絡(luò)。僅需要從點(diǎn)N7將網(wǎng)絡(luò)元素30連接到新的結(jié)點(diǎn)S。在完成更新操作之前,將線段30放回或重新定位到所計(jì)算的中心線。即,通過(guò)創(chuàng)建蹤跡線32的匹配部分與數(shù)字向量地圖元素30之間的中心線來(lái)使蹤跡線32與數(shù)字向量地圖30合并。為了計(jì)算新的中心線,使用上文描述的偏移距離方法將蹤跡線32的每一匹配數(shù)據(jù)點(diǎn)(即,數(shù)據(jù)點(diǎn)P1、P2、P3、P4及P5)投影到數(shù)字向量地圖元素30。對(duì)于每一此偏移距離,在上文結(jié)合圖8描述的方式之后在兩點(diǎn)之間計(jì)算出加權(quán)平均值。再一次,可將蹤跡線32的權(quán)重設(shè)置為1,而數(shù)字向量地圖元素30的權(quán)重是其從中創(chuàng)建的先前蹤跡的數(shù)目。因此,點(diǎn)P5的合并產(chǎn)生新的數(shù)據(jù)點(diǎn)r,其變成中心線的節(jié)點(diǎn)。為了獲得進(jìn)一步的數(shù)據(jù)點(diǎn),且因此提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,使用如在圖9中展示的類(lèi)似正交投影使來(lái)自數(shù)字向量地圖30的匹配點(diǎn)(例如,N2、N3、N4及N5)與蹤跡線32匹配。也為這些偏移計(jì)算出加權(quán)平均值,如由沿相應(yīng)偏移放置的節(jié)點(diǎn)所表示。所有這些新計(jì)算的平均點(diǎn)連接為線段,其一起組成中心線。所計(jì)算的中心線的權(quán)重現(xiàn)在是先前數(shù)字向量地圖30與蹤跡線32或連續(xù)實(shí)例3的權(quán)重的總和。因此,探測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)下一次與經(jīng)更新的數(shù)字向量地圖匹配,其現(xiàn)在將由虛線36表示,線的權(quán)重將為3。在這個(gè)步驟之后,經(jīng)更新的網(wǎng)絡(luò)元素36接著用其節(jié)點(diǎn)及所計(jì)算的權(quán)重代替表18中的先前數(shù)字向量地圖30。因此,有了每一匹配的蹤跡線32,經(jīng)更新的網(wǎng)絡(luò)元素線36包含越來(lái)越多的數(shù)據(jù)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)。因此,通過(guò)簡(jiǎn)化幾何形狀來(lái)移除這些點(diǎn)中的一些點(diǎn)可能是有助益的。為此,可使用文件齊全的道格拉斯-普克算法。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可設(shè)想出這種技術(shù)的各種改進(jìn)及擴(kuò)展。舉例來(lái)說(shuō),使用這些技術(shù),并入有若干道路屬性(如平均速度、道路分類(lèi)、高度及斜坡值)的計(jì)算是可預(yù)見(jiàn)的。舉例來(lái)說(shuō),計(jì)算高度可簡(jiǎn)單理解為普通的二維地圖的額外屬性,或理解為額外的維度。在后一種情況下,整個(gè)地圖可被視為三維地圖。可在此三維地圖上應(yīng)用整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生及細(xì)化過(guò)程。當(dāng)使三維蹤跡與三維地圖匹配時(shí),計(jì)算出三維中心線等等。當(dāng)然,必須假定高度值對(duì)于所有的蹤跡點(diǎn)且同樣對(duì)于先前存在的地圖均可用。這在第一種情況中不是必需的,因?yàn)橛锌赡芤灿貌煌暾臄?shù)據(jù)來(lái)計(jì)算屬性。此外,可針對(duì)所產(chǎn)生的幾何形狀及若干屬性而開(kāi)發(fā)置信度模型。還可結(jié)合用以表示轉(zhuǎn)彎行為的適當(dāng)數(shù)據(jù)建模來(lái)實(shí)施對(duì)十字路口及分支處的轉(zhuǎn)彎行為的檢測(cè)。此外,可推斷或檢測(cè)停止信號(hào)及交通燈。通過(guò)這些技術(shù)的適當(dāng)擴(kuò)展,可產(chǎn)生雙向網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)這些技術(shù),可使從舊的數(shù)據(jù)產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)元素保持最新,而不使數(shù)據(jù)存儲(chǔ)或數(shù)據(jù)處理資源過(guò)載。已根據(jù)有關(guān)的法律標(biāo)準(zhǔn)描述了前述的本發(fā)明,因此,描述內(nèi)容本質(zhì)上是示范性的而不是限制性的。所揭示的實(shí)施例的變化及修改對(duì)于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可變得顯而易見(jiàn),且屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。因此,本發(fā)明提供的 法律保護(hù)范圍僅由所附權(quán)利要求書(shū)界定。
權(quán)利要求
1.一種使用來(lái)自探測(cè)數(shù)據(jù)的蹤跡產(chǎn)生、細(xì)化及擴(kuò)充數(shù)字向量地圖的方法,它包含下列步驟 提供數(shù)字向量地圖,其經(jīng)配置以將多個(gè)空間相關(guān)聯(lián)的線段存儲(chǔ)在坐標(biāo)系內(nèi); 使所述數(shù)字向量地圖中的每一線段與一權(quán)重值相關(guān)聯(lián); 從多個(gè)循序發(fā)射的探測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)收集至少一個(gè)蹤跡; 建立地圖匹配標(biāo)準(zhǔn); 使用所述地圖匹配標(biāo)準(zhǔn)將沿著所述蹤跡的每一探測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)與所述數(shù)字向量地圖中的至少一個(gè)線段進(jìn)行比較; 所述方法的特征在于 將沿著所述蹤跡的滿足所述地圖匹配標(biāo)準(zhǔn)的每一探測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)標(biāo)示為“匹配”,而將沿著所述蹤跡的不滿足所述地圖匹配標(biāo)準(zhǔn)的每一探測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)標(biāo)示為“不匹配”; 使所述蹤跡的含有匹配的探測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的部分與所述數(shù)字向量地圖的至少一個(gè)線段相關(guān)聯(lián); 使用所述線段的所述權(quán)重值來(lái)計(jì)算所述相應(yīng)線段與所述蹤跡的含有匹配的探測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的所述部分之間的中心線;及用所述中心線代替所述線段。
2.一種使用來(lái)自探測(cè)數(shù)據(jù)的GPS蹤跡產(chǎn)生、細(xì)化及擴(kuò)充數(shù)字向量地圖的方法,它包含下列步驟 提供數(shù)字向量地圖,其經(jīng)配置以將多個(gè)空間相關(guān)聯(lián)的線段存儲(chǔ)在坐標(biāo)系內(nèi); 使所述數(shù)字向量地圖中的每一線段與一權(quán)重值相關(guān)聯(lián); 從多個(gè)循序發(fā)射的探測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)收集至少一個(gè)GPS蹤跡; 建立地圖匹配標(biāo)準(zhǔn); 使用所述地圖匹配標(biāo)準(zhǔn)將沿著所述GPS蹤跡的每一探測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)與所述數(shù)字向量地圖中的至少一個(gè)線段進(jìn)行比較; 所述方法的特征在于 將沿著所述GPS蹤跡的滿足所述地圖匹配標(biāo)準(zhǔn)的每一探測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)標(biāo)示為“匹配”,而將沿著所述GPS蹤跡的不滿足所述地圖匹配標(biāo)準(zhǔn)的每一探測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)標(biāo)示為“不匹配”; 使所述GPS蹤跡的含有匹配的探測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的部分與所述數(shù)字向量地圖的所述相應(yīng)線段相關(guān)聯(lián); 使用所述線段的所述權(quán)重值來(lái)計(jì)算所述相應(yīng)線段與所述GPS蹤跡的含有匹配的探測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的所述部分之間的中心線; 用所述中心線代替所述線段;及 在所述數(shù)字向量地圖中用所述GPS蹤跡的含有不匹配的探測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的部分創(chuàng)建新線段。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法,其特征在于,為了從所述至少一個(gè)GPS蹤跡產(chǎn)生新的數(shù)字向量地圖,在所述收集步驟之前,所述數(shù)字向量地圖不包含先前線段。
4.根據(jù)權(quán)利要求I到3中任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于,所述數(shù)字向量地圖包括至少一個(gè)先前線段,所述方法還包括計(jì)算用于所述新線段的結(jié)點(diǎn)以接合所述數(shù)字向量地圖中的先前線段的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求I到4中任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于,所述數(shù)字向量地圖包括至少一個(gè)先前結(jié)點(diǎn),所述計(jì)算結(jié)點(diǎn)的步驟包括采用所述數(shù)字向量地圖中靠近所述所計(jì)算的新結(jié)點(diǎn)的先前結(jié)點(diǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法,其特征在于,所述數(shù)字向量地圖包括至少一個(gè)具有權(quán)重值的先前結(jié)點(diǎn),所述方法還包括使用所述數(shù)字向量地圖中的所述先前結(jié)點(diǎn)的所述權(quán)重值將所述所計(jì)算的結(jié)點(diǎn)與所述先前結(jié)點(diǎn)合并,以便細(xì)化所述數(shù)字向量地圖。
7.根據(jù)權(quán)利要求4到6中任一項(xiàng)所述的方法,它還包括分隔鄰近所述所計(jì)算的結(jié)點(diǎn)的先前線段。
8.根據(jù)權(quán)利要求I到7中任一項(xiàng)所述的方法,它還包括創(chuàng)建線段到結(jié)點(diǎn)的拓?fù)溥B接。
9.根據(jù)權(quán)利要求I到8中任一項(xiàng)所述的方法,它還包括簡(jiǎn)化經(jīng)更新的數(shù)字向量地圖。
10.根據(jù)權(quán)利要求I到9中任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于,所述簡(jiǎn)化所述經(jīng)更新的數(shù)字向量地圖的步驟包括應(yīng)用道格拉斯-普克算法。
11.根據(jù)權(quán)利要求I到10中任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于,所述數(shù)字向量地圖是單向網(wǎng)絡(luò)。
12.根據(jù)權(quán)利要求I到10中任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于,所述數(shù)字向量地圖是雙向網(wǎng)絡(luò)。
13.根據(jù)權(quán)利要求I到12中任一項(xiàng)所述的方法,它還包括計(jì)算所述經(jīng)更新的數(shù)字向量地圖的屬性的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法,其特征在于,所述計(jì)算屬性的步驟包括計(jì)算所述線段的公路級(jí)別。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法,它還包括在后期處理操作中從所述數(shù)字向量地圖中移除具有低于預(yù)定閾值的權(quán)重值的線段。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種根據(jù)由具有GPS功能的導(dǎo)航裝置所記錄的統(tǒng)計(jì)相關(guān)數(shù)量的探測(cè)數(shù)據(jù)改進(jìn)及擴(kuò)充現(xiàn)存的道路網(wǎng)絡(luò)并產(chǎn)生新的網(wǎng)絡(luò)的方法。使新的探測(cè)數(shù)據(jù)與現(xiàn)存的數(shù)字向量地圖匹配,接著使用加權(quán)平均值技術(shù)將該數(shù)據(jù)合并到該現(xiàn)存網(wǎng)絡(luò)中。當(dāng)檢測(cè)到新的道路時(shí),用現(xiàn)存的網(wǎng)絡(luò)元素制成適當(dāng)?shù)慕Y(jié)點(diǎn)。簡(jiǎn)化經(jīng)更新的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)以提高計(jì)算速度并降低數(shù)據(jù)存儲(chǔ)要求。
文檔編號(hào)G01C21/32GK102713521SQ200980162680
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2009年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月22日
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