[发明专利]行驶速度限定的浮动车地图匹配加速方法

摘要

本发明公开了一种行驶速度限定的浮动车地图匹配加速方法。本发明方法根据城市路网中路段行驶速度阈值和浮动车采样间隔估算出一个相邻轨迹点在道路网络中行驶的最短路径上界，并以此最短路径上界预先计算道路网络中所有节点对的最短路径；在浮动车的地图匹配过程中估计前后轨迹点的候选路段对匹配可能性时，涉及到的最短路径分析只需通过查询预处理的结果即可得到，极大节省了浮动车地图匹配的时间开销，此外，通过格网分割控制道路网络的节点规模，其预处理时间也会在一个较短的时间内完成。

主权项

行驶速度限定的浮动车地图匹配加速方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、计算浮动车地图匹配的最短路径上界B：S11、从道路网络中所有道路弧段的限速值中取出最大限速值vmax，将该最大限速值vmax上浮40％得到速度阈值v限阈，v限阈＝(1+0.4)*vmax；S12、根据待匹配浮动车轨迹的采样时间间隔T，计算相邻轨迹点在道路网络中的最短路径上界B，B＝v限阈*T；S2、对道路网络进行分割：首先计算道路网络的最小外接矩形，然后对道路网络进行格网分割，设定道路网络节点的数量为N、分割阈值为M，N、M均为自然数，且N大于M，计算大于N/M的最小偶数m；找到m的一个因子分解m＝m1*m2，使得m1和m2满足m1与m2之比和道路网络的最小外接矩形长宽比最接近，令m1为行数目，m2为列数目，建立基准格网；每个基准格网内道路网络节点的数量不大于M个；将每个基准格网的边界向外拓展长度为B的宽度后得到扩展格网，计算每个扩展格网内部所包含的道路弧段与节点；S3、在步骤S2得到的每个扩展格网内的道路网络中，通过改进后的dijkstra算法计算小于步骤S12得到的最短路径上界B的所有最短路径：S31、初始化扩展格网内道路网络G(V，E)中所有节点对的最短距离表d及前驱节点对表pre，其中，V表示道路网络中所有节点集，E表示道路网络中所有道路弧段集；如果节点对(v,w)的两节点不是同一节点且通过一条弧段直接相连，则其距离标号d(v,w)设为弧段长度l(v,w)，并将这些节点对(v,w)放入权重最小优先队列Q中，其在优先队列Q中的优先权重为d(v,w)，前驱节点对pre(v,w)＝0；如果节点对(v,w)的两节点不是同一节点且不通过一条弧段直接相连，则将距离标号d(v,w)设为64位浮点数可表达的最大浮点数dbM；如果节点对(v,w)的两节点为同一节点，则距离标号d(v,w)设为0；S32、重复执行步骤S33～S34，直到优先队列Q为空、或者优先队列Q的最小权重值大于步骤S12得到的最短路径上界B时，转到步骤S35；S33、从优先队列Q中得到权重最小的节点对(v,w)，将其从优先队列Q中去除；S34、对于道路网络中从w出发的道路弧段(w,u)，计算d(v,w)+l(w,u)：如果d(v,w)+l(w,u)<d(v,u)，并且d(v,u)是最大浮点数dbM，则将节点对的距离标号d(v,u)改为d(v,w)+l(w,u)，并将节点对(v,u)加入优先队列Q中，其前驱节点对pre(v,u)＝(v,w)；如果d(v,w)+l(w,u)<d(v,u)，并且d(v,u)不是最大浮点数dbM，则将节点对的距离标号d(v,u)改为d(v,w)+l(w,u)，将其在优先队列Q中的优先权重也重设为d(v,u)，其前驱节点对pre(v,u)＝(v,w)；S35、保存扩展格网内道路网络中的所有节点对的最短距离表d和前驱节点对表pre；S4、在前后轨迹点的候选路段对之间关联匹配中，首先根据坐标计算前后轨迹点属于哪个基准格网Ri，然后根据步骤S3确定该基准格网Ri内道路网络中的所有节点对的最短距离表d和前驱节点对表的位置；S5、设定前后轨迹点对应的候选路段对为(e1，e2)，取弧段e1的终止节点v1，e2的起始节点v2，同时计算前一轨迹点到e1的垂足沿弧段e1到v1的距离l1，v2沿弧段e2至后一轨迹点到e2的垂足的距离l2；S6、以起始点v1、终止点v2为一节点对(v1,v2)，在基准格网Ri的所有节点对的最短距离表d中直接查询出其最短路径距离为dsp，则前一轨迹点在e1上的垂足到后一节点在e2上的垂足的距离为l1+l2+dsp；S7、在基准格网Ri的所有节点对的前驱节点对表中，回溯恢复v1到v2的最短路径：S71、将v2放入一个队列H中，H初始化为空，从队列H尾插入v2；S72、取出节点对(v1,v2)的前驱节点对pre(v1,v2)＝(v1,x)，将x从队列H尾插入；S73、将步骤S72中节点对(v1,v2)替换为取出的(v1,x)，重复执行步骤S72，直到取出节点对的前驱为0终止；终止后将v1从队列H尾插入；S74、将队列H中的节点序反向，即为v1至v2的最短路径。