[发明专利]基于连续窗口平均方向特征的轨迹地图匹配方法

说明书

本发明适用于基于连续窗口平均方向特征的轨迹地图匹配方法，包括如下步骤：S1、基于路网数据生成道路拓扑网络，对GPS轨迹进行聚类形成GPS轨迹Ⅰ，获取GPS轨迹Ⅰ上各轨迹点在道路拓扑网络中的候选路段及候选点；S2、基于空间分析、时间分析及方向分析将GPS轨迹Ⅰ上的各轨迹点匹配到最佳的候选路段。本发明主要用于解决在交叉路口，尤其是在Y字型路口处GPS点未匹配到正确路段的问题；通过加入连续窗口方向平均值概念来处理交叉路段使之匹配精度更高。另外，当车辆在繁忙的街道堵车时以及车辆在进行红绿灯等待时，将会产生大量的聚集点。为了减少匹配点的重叠性，我们对聚集点进行GPS聚类简化轨迹，以此来提高匹配效率。

技术领域

本发明属于轨迹匹配技术领域，提供了一种基于连续窗口平均方向特征的轨迹地图匹配方法。

背景技术

随着内置GPS传感器的电子移动设备的普及，使得大量GPS轨迹数据的收集成为可能，激发更多基于位置服务应用的发展。精确的轨迹数据能使得用户获取更高质量的服务。然而，由于定位系统本身的不稳定性，卫星信号容易受到干扰，导致部分GPS轨迹点与实际位置存在误差，甚至发生数据丢失。地图匹配是一个将原始轨迹准确映射到道路网络的处理过程。因此由轨迹数据驱动的各种应用(如路径规划、交通流分析、空间数据挖掘、自动驾驶汽车和地理社会网络分析等)在进行与路网相关的分析之前必须对其进行地图匹配处理GPS轨迹处理过程如图1所示。

针对复杂道路网络，已经通过考虑轨迹空间特征和时间特征提出ST-matching匹配方法，计算空间分析函数和时间分析函数来进行匹配分析，由于没有考虑采样点之间的影响关系，无法处理交叉点周围的GPS点。另一方面，该方法没有对轨迹进行预处理，在处理由太多GPS点组成的轨迹时，系统时间效率低。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于连续窗口平均方向特征的轨迹地图匹配方法，旨在改善上述问题。

本发明是这样实现的，一种基于连续窗口平均方向特征的轨迹地图匹配方法，所述方法具体包括如下步骤：

S1、基于路网数据生成道路拓扑网络，对GPS轨迹进行聚类形成GPS轨迹Ⅰ，获取GPS轨迹Ⅰ上各轨迹点在道路拓扑网络中的候选路段及候选点；

S2、基于空间分析、时间分析及方向分析将GPS轨迹Ⅰ上的各轨迹点匹配到最佳的候选路段。

进一步的，基于如下公式进行方向分析：

其中，表示基于方向分析函数计算所得GPS采样点p_i在第j条候选路段方向的概率，表示GPS轨迹Ⅰ上第i个轨迹点p_i的方向，θ_avgi表示GPS轨迹Ⅰ上第i个轨迹点p_i的平均方向值，σ、μ分别表示正态分布的两个参数；

表示路段方向，e_i.start.lat、e_i.end.lat分别表示路段e_i的起始点纬度和终止点纬度，e_i.end.lng、e_i.start.lng分别表示路段e_i的终止点经度和起始点经度，p_i.lat、p_i.lng分别表示第i个GPS点p_i的纬度及经度。

进一步的，道路网络拓扑的生成方法具体如下：

遍历整个路网数据，将道路的ID作为HashMap中对应边的唯一标识进行存储；

添加所有边的开始节点和终止节点到该HashMap中；