[发明专利]基于GPS运动摄像机数据确定道路圆曲线半径及行车视距的方法

摘要

本发明涉及一种基于GPS运动摄像机数据确定道路圆曲线半径及行车视距的方法，其经由行驶轨迹的GPS坐标点转换为对应的二维正交坐标，逐次以三个坐标点为一组依几何原理计算得出轨线半径，所得多段轨线半径的众值即为相应车道的圆曲线半径，再由对应的位置关系求得道路圆曲线半径；将移至道路中心线的轨迹线再向左右平移路基宽度二分之一的距离，平移之后的轨迹点均落在路面的边缘线上，并由常规测量方法来计算视距。本发明具先进性和可实施性，其在实施中不影响道路的正常交通，并可极大地缩短现场作业时间，大幅度的提升测量效率以及减少所需要运用的人力、物力。

主权项

1.一种基于GPS运动摄像机数据确定道路圆曲线半径及行车视距的方法，所述道路为单车道道路，包括如下步骤：(1)数据采集驾驶载有GPS运动摄像机的车辆沿待测道路圆曲线的道路中心线行驶，以GPS运动摄像机记录行驶轨迹的GPS坐标点信息；(2)数据处理由上步所得各点GPS坐标转换为对应的二维正交坐标系中的坐标；(3)圆心坐标确定以所记录的三个坐标点为一组，这三个坐标点顺次连接分别形成第一线段、第二线段；根据公式(a)、(b)分别拟合出第一线段、第二线段所在直线的直线方程式，b＝y_m‑kx_m                     (b)式中，(x₁,y₁)、(x₂,y₂)为相邻的两个坐标点，(x_m,y_m)为(x₁,y₁)和(x₂,y₂)两点所连线段的中点，k为经(x₁,y₁)和(x₂,y₂)两点的直线的斜率，b为经(x₁,y₁)和(x₂,y₂)两点的直线的截距；再依据相垂直的两条线的斜率互负倒数的定理，分别拟合出过两线段中点的中心垂直线方程式；所得两条中心垂直线的交点即为三坐标点所在圆曲线的圆心，由公式(c)、(d)得出圆心的坐标点(x₀,y₀)：其中，k₁为所述第一线段的斜率，k₂为所述第二线段的斜率，b₁为所述第一线段的中垂线的截距，b₂为所述第二线段的中垂线的截距；(4)轨线半径确定由公式(e)求出圆心点(x₀,y₀)与所选坐标组中任意一坐标点之间的距离即为所选三个坐标点所形成轨线的半径：(5)道路中心线的圆曲线半径确定对待测道路中心线的圆曲线上的n段轨线，重复(3)至(4)计算步骤，即得到n段轨线半径；当计算轨线的段数满足统计要求时，进行轨线半径的统计，所得众值即为该道路中心线的圆曲线半径；(6)行车视距确定①确认已知道路宽度后，将道路中心线的轨迹线再分别向左或向右平移路基宽度二分之一的距离，基于道路圆曲线半径中所得GPS点的X、Y轴的距离坐标，由公式(g)、(h)计算出平移之后道路边缘线上的对应点的坐标：在载有GPS运动摄像机的车辆先后经过的两个相邻的坐标点(x₁,y₁)、(x₂,y₂)，记经坐标点(x₁,y₁)和(x₂,y₂)的连线为第三线段；式中，(x′,y′)为道路边缘线上的对应的坐标；k₃为第三线段的斜率，b₃为第三线段的截距，b₄为经(x₂,y₂)并垂直于第一线段的直线的截距，H为路基宽度的一半；当道路圆曲线是凸曲线时，k₃为正数时a＝1，k₃为负数时a＝‑1，当道路圆曲线是凹曲线时情况相反；②对道路中心线轨迹点数据进行曲线拟合，得出道路中心线的三项式曲线公式；③沿道路行驶方向，将视距起始点与其后面的道路边缘线上的点的连线延伸到圆曲线另一侧的道路中心线上，解出该延伸线与所述三项式曲线的交点坐标，再利用公式(e)计算出交点与原来的GPS点坐标距离，即为水平的视距；④考虑竖直距离差，最后运用公式(i)计算得出最终的视距：式中，h为水平的视距，v为竖直距离差。