[发明专利]一种基于车辆动态轨迹跟踪的道路拓扑构建系统和方法

权利要求书

1.一种基于车辆动态轨迹跟踪的道路拓扑构建系统，其特征在于，所述系统包括：众包车辆、轨迹数据获取单元和道路拓扑关系提取单元；

所述众包车辆上设置有雷达、摄像头和惯性导航系统，所述雷达对自车周边感知范围内的动态目标进行轨迹跟踪，所述摄像头用于获取道路边界线的感知数据；

所述轨迹数据获取单元根据所述动态目标的轨迹跟踪数据获取轨迹数据，根据所述道路边界线的感知数据对所述轨迹数据进行噪声数据剔除；

所述道路拓扑关系提取单元根据所述轨迹数据进行簇中心线提取后进行道路拓扑构建；

所述道路拓扑关系提取单元进行道路拓扑构建的过程包括：

步骤301，对所述轨迹数据进行网格化划分后，根据所述轨迹数据的转向行为和速度判断各个网格是否包含路口；

步骤302，对所述路口内的轨迹片段基于相似度进行层次聚类得到同类轨迹簇，对非路口处轨迹点通过密度聚类的方式得到同类轨迹簇，提取聚类得到的每个类别中的轨迹簇的中心线；

步骤303，根据所述中心线进行道路拓扑构建。

2.一种基于车辆动态轨迹跟踪的道路拓扑构建方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1，在众包车辆上设置雷达、摄像头和惯性导航系统，基于所述雷达对所述众包车辆周边感知范围内的动态目标进行轨迹跟踪，基于所述摄像头获取道路边界线的感知数据；

步骤2，根据所述动态目标的轨迹跟踪数据获取轨迹数据，根据所述道路边界线的感知数据对所述轨迹数据进行噪声数据剔除；

步骤3，根据所述轨迹数据进行簇中心线提取后进行道路拓扑构建；

所述步骤3包括：

步骤301，对所述轨迹数据进行网格化划分后，根据所述轨迹数据的转向行为和速度判断各个网格是否包含路口；

步骤302，对所述路口内的轨迹片段基于相似度进行层次聚类得到同类轨迹簇，对非路口处轨迹点通过密度聚类的方式得到同类轨迹簇，提取聚类得到的每个类别中的轨迹簇的中心线；

步骤303，根据所述中心线进行道路拓扑构建。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤2还包括对所述轨迹数据进行预处理：

步骤201，对所述轨迹数据进行平滑处理和异常数据的剔除；

步骤202，抽取轨迹数据中的轨迹关键点；

步骤203，根据所述轨迹数据所处速度区间对所述轨迹数据进行分层。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤201中对异常数据的剔除的过程包括：

步骤20101，根据所述轨迹数据中的临近轨迹点的时间间隔、间距、速度与间距的关系对轨迹进行切片处理得到各个轨迹片段；

步骤20102，删除短距离以及轨迹点数偏少的轨迹片段；

步骤20103，删除出现漂移现象的轨迹点。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤301包括：

对于一个网格中的所有轨迹点，对heading角方向进行聚类，得到各个网格内聚类得到的类别数量；

如果任一所述网格聚类得到的所述类别数量超过了设定阈值，且该网格内的轨迹点的平均速度小于同样边长的邻居网格中所有轨迹点的平均速度，则判定该网格包含路口；否则判定该网格不包含路口。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤302中对所述路口内的轨迹片段基于相似度进行层次聚类得到同类轨迹簇的过程包括：

步骤30201，得到所有包含路口的网格的集合；

步骤30202，提取所述集合中的各个所述网格的路口中心位置和路口范围；

步骤30203，计算路口内任意两条轨迹片段的相似度，然后基于轨迹相似度进行层次聚类得到同类轨迹簇。