[发明专利]一种适用于车道级导航定位的交叉路口路网模型

权利要求书

1.一种适用于车道级导航定位的交叉路口路网模型的方法，其特征在于：本交叉路口模型以现有地图的路网模型和数据结构为基础，针对车道级导航定位的应用需求来设计，由基础属性集、虚拟车道线集两部分组成，并使用一种具有保形功能的分段三次埃尔米特插值算法来插值虚拟车道线；

该模型具体如下：

该模型M由两部分组成：基础属性集Q，虚拟车道线集V，即：

M＝(Q，V) (1)

1)基础属性集Q

Q＝(N_c，p，b，b_max，U) (2)

式(2)中N表示编号，c指交叉口，即N_c是交叉口编号；p是中心点坐标，是中心点的纬度、λ是中心点的经度；b是中心建筑半径；b_max是交叉路口的最大范围半径；U是与该交叉路口相连的实际车道编号的集合，r表示实际的，即N_r表示相连的实际车道的编号，d表示相连车道的总数；

2)虚拟车道线集V

V＝(L₁，L₂，L₃，…，L_m) (3)

式(3)中m表示该交叉路口的虚拟车道线总数，L指虚拟车道线，L表示为：

L＝(N_v，N_{r_out}，N_{r_in}，G，A) (4)

式(4)中v表示虚拟的，即N_v是虚拟车道线编号；out和in表示驶出和驶入，即N_{r_out}和N_{r_in}分别指与虚拟车道线L相连的驶出车道和驶入车道的编号；G＝{(x₀，y₀)，(x₁，y₁)，…，(x_n，y_n)}是描述虚拟车道线几何特性的控制点集，n等于控制点的总数减一，x和y分别是控制点的纬度和经度；A是插值后所得曲线参数集合；

所述虚拟车道线L获取方法如下：

①选取控制点

考虑到交叉路口的两种交通情况，直行和拐弯所对应的行驶轨迹不同，该模型对这两种情况区分对待，式(4)中的控制点集G在拐弯和直行时的选取如下所示：

式(5)中{E′，E，S，S′}和{E′，E，T，S，S′}均是按行车轨迹有序排列，其中E是驶出车道的结束点，S是驶入车道的开始点；E′和S′分别为在驶出车道和驶入车道上沿着车道隔5m所取得的控制点；T是针对直行情况所选的特殊控制点，在存在中心建筑，即b≠0的特殊情形下，T是点E和S的连接线H向右平移与圆O相切所得到切点，其中圆O是以交叉路口中心p为圆心，b+2为半径所得的圆；在不存在中心建筑，即b＝0的一般情形下，则T为点E和点S连线的中点；如此便能够保持控制点所描述的几何特征与实际行车轨迹相符；

②插值曲线

对于上述的有序控制点集G＝{(x₀，y₀)，(x₁，y₁)，…，(x_n，y_n)}，节点x₁，x₂，…，x_n-1将区间分为n个子区间，根据分段三次埃尔米特插值算法可得第k个区间段[x_k-1，x_k]的曲线函数如下：

其中k＝1，2，…，n；a_k，1、a_k，2和a_k，3表示曲线的参数；d_k-1、d_k为插值函数在区间[x_k-1，x_k]端点处的一阶导数，用相邻两个区段的一阶差商进行加权的方式来近似计算：

式中δ_k和δ_k+1分别指区间[x_k-1，x_k]和区间[x_k，x_k+1]的一阶差商，ω₁和ω₂是加权权重，即：

对于虚拟车道线首尾端点处的两个控制点，设：

通过式(6)-(11)可得虚拟车道线的参数集合A＝{a_1，1，a_1，2，a_1，3，…，a_k，1，a_k，2，a_k，3，…，a_n，1，a_n，2，a_n，3}；其中{a_k，1，a_k，2，a_k，3}表示该虚拟车道线在区间[x_k-1，x_k]之间曲线的参数；{a_n，1，a_n，2，a_n，3}表示该虚拟车道线在区间[x_n-1，x_n]之间曲线的参数。