[发明专利]基于低采样率GPS轨迹点的地图匹配方法

说明书

本发明涉及移动智能交通领域。为提出一个基于时空分析的地图匹配框架，为各类基于轨迹的应用程序提供精确快速的地图匹配功能。本发明采用的技术方案是，基于低采样率GPS轨迹点的地图匹配方法，各类基于轨迹的应用程序从自身服务中提取出轨迹点信息，然后将这些轨迹点作为框架系统的输入条件，接着对这些轨迹点进行时空分析处理，最终得到每一个轨迹位置最佳匹配的位置坐标，反馈给相应的应用程序，并利用现有的地图服务商提供的API进行可视化呈现。本发明主要应用于智能交通场合。

技术领域

本发明涉及移动智能交通领域。具体讲,涉及基于低采样率GPS轨迹点的地图匹配方法。

背景技术

地图匹配技术，就是将GPS(Global Positioning System，是全球定位系统的简称)轨迹点对齐到数字地图上的道路网络的过程。近年来，伴随着互联网技术的成熟化发展，智慧交通系统在我们生活中越来越重要。不管是车辆导航系统、交通流分析技术，还是目前在国内尚未展开深入研究的基于卫星定位的不停车收费系统都包含于智慧交通系统的构建范畴中。而以上所提到的应用程序均有一个共同点：都是基于轨迹的应用程序，其核心步骤都是地图匹配技术。

现如今，伴随着各类导航系统，GPS嵌入式系统数量的急剧的增长与扩散，使得能够获取到大量的全球定位系统的轨迹数据。但是在生活实践中，由于能源消耗、成本消耗等问题，获取到的大都是低采样率的GPS轨迹。因此，如何将这些采样率较低的轨迹点精确地对齐到数字路网上是现在智能交通领域面临的不可回避的核心问题。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术至少存在以下缺点：

首先，目前现有的大多数算法都是针对于采样率较高的轨迹点，当用这些算法去处理那些低采样率的轨迹点时，现有算法的匹配精度将会大大降低；另外，对于现今那些专门处理低采样率轨迹点的算法而言，由于他们都是考虑全局的路网及轨迹趋势，当采样规模较大时，算法的时间复杂度会很高。

针对以上的问题，本专利提出一种基于低采样率GPS轨迹点的地图匹配方法(本文认为采样频率在1～1.5分钟的轨迹点为低采样率轨迹点)，通过充分考虑道路路网的几何结构、拓扑结构以及相邻轨迹点之间的时间、速度信息，同时在匹配过程中不断地抽样，使得对于低采样率轨迹点能够精确、快速的匹配到数字地图上。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明旨在提出一个基于时空分析的地图匹配框架，为各类基于轨迹的应用程序提供精确快速的地图匹配功能。在该框架下，各类基于轨迹的应用程序可以从自身服务中提取出轨迹点信息，然后将这些轨迹点作为框架系统的输入条件，接着对这些轨迹点进行时空分析处理，最终得到每一个轨迹位置最佳匹配的位置坐标，反馈给相应的应用程序，并利用现有的地图服务商提供的API进行可视化呈现。为此，本发明采用的技术方案是，基于低采样率GPS轨迹点的地图匹配方法，各类基于轨迹的应用从自身服务中提取出轨迹点信息，然后将这些轨迹点作为框架系统的输入条件，接着对这些轨迹点进行时空分析处理，最终得到每一个轨迹位置最佳匹配的位置坐标，反馈给相应的应用，并利用现有的地图服务商提供的API进行可视化呈现。

具体步骤细化如下：

1)基于轨迹的应用程序发送请求，包括当前位置和时间；

2)对请求进行解析并转发到轨迹预处理模块处理，若请求合法，便执行3)；

3)接收请求，将传入的轨迹点转化为百度地图坐标，将预处理过的轨迹点发送到候选点预测及初次抽样模块处理；

4)候选点预测及初次抽样模块接受请求，利用算法得到每个轨迹点的候选点以及候选路段，并将原始轨迹点以及所对应的候选点、对应的候选路段封装，转发至候选点空间分析模块处理；

5)由候选点空间分析模块接受请求，利用道路路网的几何拓扑信息，计算每一个候选点对应的几何概率和拓扑概率，封装后转发至候选点时间分析模块处理；