[发明专利]一种分段时空最短路径地图匹配算法

说明书

本申请提供了一种分段时空最短路径地图匹配算法，根据运动轨迹的时空性质划分轨迹为多个子轨迹，该划分方法能够规避大部分迂回路线带来的匹配问题，再将轨迹点附近候选路段划分为“微段”，并基于微积分思想调整路段权重，该调整权重方法能够避免轨迹点误匹配到与真实路线相邻的路段上。

技术领域

本申请涉及地图匹配的离线算法领域，特别涉及一种分段时空最短路径地图匹配算法。

背景技术

地图匹配指将gps定位的轨迹点与精度相对高的电子地图相匹配，对于车辆gps轨迹的地图匹配技术，可分为用于导航的在线地图匹配算法与用于轨迹还原的离线地图匹配算法。以往离线地图匹配算法存在迂回路线、稠密路网的问题，这些问题导致地图匹配精度下降，而以往算法试图解决该问题又会降低算法速度。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供了一种分段时空最短路径地图匹配算法，根据运动轨迹的时空性质划分轨迹为多个子轨迹，该划分方法能够规避大部分迂回路线带来的匹配问题，再将轨迹点附近候选路段划分为“微段”，并基于微积分思想调整路段权重，该调整权重方法能够避免轨迹点误匹配到与真实路线相邻的路段上。

为实现上述目的，本申请的一些实施例中提出一种分段时空最短路径地图匹配算法，所述算法包括以下步骤：

(1)采用双层网格索引法计算各轨迹点辅助路段集与核心路段集；

(2)选取主轨迹点，划分时间步；

(3)遍历时间步，利用辅助路段集建立该时间步下的辅助路网，通过动态道路通行成本计算框架调整该时间步下所有轨迹点核心路段集的通行成本；

(4)计算最短路径，借用Dijsktra算法的T节点与P节点描述计算最短路径过程：将第一个主轨迹点各核心路段的随机一个节点标记为第一时间步的P节点，并使其最短路径距离为0；在第一时间步下，更新P节点相邻节点的最短路径并将P节点转换为T节点，这里T节点指在当前时间步已经计算最短路的节点，当第一时间步后主轨迹点核心路段的节点均为P节点或T节点后，路网切换至下一时间步的辅助路网，同时继承上一时间步后主轨迹点核心路网的P节点，通过动态道路通行成本计算框架更新路网权重；然后用第二时间步替代第一时间步，用第三时间步替代第二时间步，循环往复，直到最后一个时间步各节点的最短路径计算完成；

(5)确定匹配路线，筛选最后一个时间步后主轨迹点核心路网各节点，从中得到上一节点在同一核心路网的节点，由其中通行成本最小节点索引先前节点，得到匹配路线；

(6)计算轨迹点到对应时间步下匹配路线各路段的距离，令到轨迹点距离最短路径段上的投影点为匹配点。

在本申请的一些实施例中，对于在线应用，当轨迹更新时，先调用已匹配轨迹与时间步数据，然后删除最后一个时间步，以倒数第二个时间步后主轨迹点为起点，对起点后轨迹重新划分时间步并计算新时间步各节点最短路径，最后执行步骤(5)与(6)即可。

在本申请的一些实施例中，采取以下步骤：(1)先通过双层网格索引法采集候选路段，即将路网分成多个格子，将格子内所有路段ID放入该格子的列表中，调用轨迹点的候选路段时直接调用轨迹点所在格子以及附近格子的路段。(2)将轨迹的候选路段作为一个加权图，根据路段附近轨迹点的多少调整路段的权重，轨迹点越多，权重越低。(3)将轨迹划分为多个子轨迹，划分方法为，将候选路段无交集的轨迹点称为主轨迹点，主轨迹点两两构成子轨迹。(4)将点到点的Dijsktra改良为路段集到路段集的Dijsktra算法，并作多个规则对其进行限制，实现子轨迹的最小权重路计算。(5)将子轨迹的最小权重路聚集，满足连通性的整体权重最小的路线为匹配路线。