使用道路平面数据进行地图匹配的装置及方法 【技术领域】
本发明的实施方式旨在一种导航系统， 更具体而言旨在一种用于对 GPS 接收位置 进行地图匹配的地图匹配装置及方法。背景技术
一般来说， 导航系统通过使用卫星来提供有助于驾驶车辆的信息。
导航系统包括 GPS( 全球定位系统 ) 模块， 该 GPS 模块从 GPS 卫星接收 GPS 信号并 基于该 GPS 信号计算出车辆的位置。
导航系统提供其中 GPS 接收位置与道路进行了地图匹配的地图数据， 并使用该地 图数据对用户所需要的道路进行引导。地图数据包括具有很多插值点的线数据 ( 此后， 也 称为 “线性数据” )。传统的 GPS 系统使用这样的地图匹配方案， 该地图匹配方案将 GPS 接 收位置与该线性数据相匹配。 图 1 是示出了将 GPS 接收位置与线性数据进行地图匹配的方法的图。
参照图 1， 由于 GPS 信号的特性， GPS 接收位置 101 可能具有总计几十米的距离误 差， 并且经常偏离道路。
导航系统强制性地将 GPS 接收位置 101 与对应于最接近该 GPS 接收位置 101 的道 路 103 的位置 105 相匹配， 并在位置 105 上做出标记以表示车辆的位置。
图 2 是示出了用于显示线性数据的数据的图。 参照图 2， 为了以地图图像的形式提 供线性数据， 线性数据 201 被转换为平面数据， 该平面数据被描述为考虑了道路宽度 W 的平 面。
相比线性数据 201， 平面数据 202 可以提供更加逼真的地图图像。可是， 虽然地图 图像使用平面数据 202， 但是 GPS 接收位置还是基于线性数据 201 进行地图匹配。相应地， 标记 203 最终定位在道路的中间或中间线上。因此， 需要改善这种地图匹配方案。
导航系统可能差别地构建各条车道的线性数据， 并考虑每条车道的线性数据来执 行 GPS 接收位置的匹配。但是， 当线性数据没有针对各车道进行差别化时， 在宽阔道路或收 费站处可能会出现将 GPS 接收位置匹配为其他邻近道路的错误。
出于例示目的， 如在图 3 中所示， 具有宽的宽度 W1 的高速公路 301 和具有窄的宽 度 W2 的道路 302 相互邻近， 并且有车在高速公路 301 上行驶。导航系统将 GPS 接收位置 305 校准为在 GPS 接收位置 305 附近的道路中的最邻近该 GPS 接收位置 305 的道路的线性 数据。
可是， 当 GPS 接收位置 305 和道路 302 的线性数据 304 之间的距离 d2 近于 GPS 接 收位置 305 和高速公路 301 的线性数据 303 之间的距离 d1 时， 虽然车辆行驶在高速公路 301 上并且 GPS 接收位置 305 位于高速公路的宽度 W1 以内， 但是仍可能会出现将 GPS 接收 位置 305 匹配为道路 302 的错误。
这样的地图匹配错误使得执行普通的路径引导很困难并降低了用户对该导航系 统的信赖度。 相应地， 存在对于改善的地图匹配方案的需求， 该方案使得导航系统具有较高
的 GPS 接收与显示性能。 发明内容 课题
本发明的实施方式提供了一种使用道路平面数据的地图匹配装置及其方法， 可以 改善针对 GPS 接收位置的地图匹配性能。
技术手段
根据本发明的一种实施方式， 提供了一种地图匹配装置， 其包括 ： 被配置为用以确 定 GPS 接收位置是否位于道路的平面数据中的位置确定单元 ； 和被配置为用以根据该 GPS 接收位置是否位于该平面数据中来对该 GPS 接收位置进行地图匹配的地图匹配单元。
根据本发明的一种实施方式， 提供了一种由包括位置确定单元和地图匹配单元的 地图匹配装置执行的地图匹配方法， 所述方法包括 ： 由所述位置确定单元确定 GPS 接收位 置是否位于道路的平面数据中 ； 以及由所述地图匹配单元根据所述 GPS 接收位置是否位于 所述平面数据中来对所述 GPS 接收位置执行地图匹配。
发明效果
根据本发明的实施方式， 通过使用道路的平面数据对 GPS 接收位置进行地图匹配 可以改善地图匹配的性能， 因此可以将导航系统中的地图匹配误差最小化并增强了用户对 该导航系统的信赖度。
附图说明 将参照以下附图对本发明的实现方式进行详细描述， 在附图中相同的数字表示相 同的元素。
图 1 是示出了将 GPS 接收位置地图与线性数据相匹配的方法的图。
图 2 是示出了用于显示线性数据的数据的图。
图 3 是用于描述示例性地图匹配错误的图。
图 4 是示出了根据本发明的实施方式的使用道路平面数据的地图匹配装置的内 部结构的框图。
图 5 是描述对 GPS 接收位置进行匹配的示例的图。
图 6 是描述对 GPS 接收位置进行匹配的示例的图。
图 7 是描述对 GPS 接收位置进行匹配的示例的图。
图 8 是描述对 GPS 接收位置进行匹配的示例的图。
图 9 是示出了根据本发明的实施方式的使用道路平面数据的地图匹配方法的流 程图。
对附图的主要部分的符号说明
410 ： 位置计算器
420 ： 位置确定单元
430 ： 子匹配单元
480 ： GPS 接收器
490 ： 存储器
具体实施方式
此后将参照附图对本发明的实施方式进行详细描述， 其中在整个说明书及其附图 中相同的参考数字表示相同或大体相同的元素。
图 4 是示出了根据本发明的一种实施方式的使用道路平面数据的地图匹配装置 的内部结构的框图。
根据一种实施方式的使用道路平面数据的地图匹配装置包括 GPS 接收器 480、 存 储器 490 和地图匹配单元 400。
GPS 接收器 480 包括 GPS 模块并从 GPS 卫星接收 GPS 信号。接收的 GPS 信号用来 生成关于车辆的位置的位置 ( 也称为 “GPS 信号位置” 或 “GPS 接收位置” )。
地图匹配装置提供其中 GPS 接收位置与道路地图匹配的地图数据， 并沿基于该地 图数据的路径引导车辆。
存储器 490 存储针对全国范围内的地图的地图数据。例如， 存储器 490 存储与道 路相关的数据。
存储器 490 将全国范围内的道路存储为线状的线性数据， 同时在线性数据和从线 性数据转换为图像的平面数据之间进行一对一的匹配。 线性数据可以包括节点和构成道路的链接。 平面数据是用于显示的数据并具有考 虑到实际道路宽度的预先规定的宽度。 平面数据可以形成为平面形状或具有立体形状的多 边形数据。
线性数据和平面数据可以针对构成一条道路的各条车道进行差别化。 即使线性数 据是没有被差别化， 针对每条车道， 平面数据也可以是分开的。 平面数据可以包括道路宽度 信息和车道信息。
地图匹配单元 400 使用存储在存储器 490 中的地图数据对 GPS 接收位置执行地图 匹配。
地图匹配单元 400 包括位置计算器 410、 位置确定单元 420 和子匹配单元 430。
位置计算器 410 从 GPS 接收器 480 接收 GPS 信号并基于该 GPS 信号计算出该 GPS 信号的位置 ( 例如， 车辆的位置 )。
位置确定单元 420 确定由位置计算器 410 计算出的 GPS 信号的位置是否在道路宽 度以内。
位置确定单元 420 可以从存储器 490 载入该 GPS 接收位置附近的道路的线性数据 和平面数据， 并可以使用所载入的数据来确定该 GPS 信号的位置。
位置确定单元 420 可以通过识别该 GPS 信号的位置是否位于所载入的平面数据中 来确定该 GPS 信号的位置是否位于道路宽度以内。
根据位置确定单元 420 所做出的确定结果， 子匹配单元 430 对 GPS 接收位置执行 地图匹配。
图 5 是描述对 GPS 接收位置进行匹配的示例的图。
参照图 5， 使用道路平面数据的地图匹配装置将平面数据 503 映射到道路的线性 数据 504 以将线性数据 504 作为图像提供。
当 GPS 接收位置 501 位于平面数据内部 503 时， 子匹配单元 430 可以将 GPS 接收
位置 501 与相应的位置进行地图匹配。例如， 当 GPS 接收位置 501 进入到平面数据 503 的 宽度范围内时， 子匹配单元 430 不经调整地将 GPS 接收位置 501 匹配到平面数据 503 上。
因而， 当 GPS 接收位置位于道路宽度以内时， 本实施方式可以直接地图匹配到平 面数据上而不匹配到线性数据上。
图 6 是描述对 GPS 接收位置进行匹配的示例的图。
参照图 6， 使用道路平面数据的地图匹配装置可以有差别地构成分别用于车道 601 和 603 的平面数据 602 和 604。
当 GPS 接收位置 605 位于对应于车道 601 和 603 中的车道 603 的平面数据 604 以 内时， 子匹配单元 430 不经调整地将 GPS 接收位置 605 匹配到第一车道 603 的平面数据 604 上。通过当 GPS 接收位置进入车道宽度以内时， 使用针对各条车道差别化的平面数据来执 行到车道的平面数据的直接地图匹配， 本发明可以实现更加逼真的呈现， 好像车辆位于真 实车道上一样。
图 7 是描述对 GPS 接收位置进行匹配的示例的图。
参照图 7， 两条道路可能会相互交叉或者可能相互邻近， 这样道路的平面数据 701 和 702 可能会相互交叠， 因此形成交叠区 704。 当 GPS 接收位置 703 位于交叠区 704 内时， 子匹配单元 430 将 GPS 接收位置 703 匹配到这些道路中最接近该 GPS 接收位置的道路的线性数据上。
就此而言， 对于相互交叉以致于它们的相应平面相互交叠的道路或者对于分享平 面数据的道路来说， 本实施方式可以使用该道路的线性数据来对 GPS 接收位置执行地图匹 配。
图 8 是描述对 GPS 接收位置进行匹配的示例的图。
参照图 8， 例如由于 GPS 信号的误差， GPS 接收位置 801 可能会位于道路宽度之外， 偏离该道路的平面数据 805。
在这种情况下， 子匹配单元 430 使用周围道路的平面数据来对 GPS 接收位置 801 进行地图匹配。 例如， 子匹配单元 430 将 GPS 接收位置 801 匹配到位于 GPS 接收位置 801 周 围的道路的平面数据中的、 最接近该 GPS 接收位置 801 的道路 ( 即， 距离 GPS 接收位置 801 的距离为 d1 的道路 ) 的平面数据上。
在平面数据针对道路的每条车道进行了差别化的情况下， 当 GPS 接收位置 801 不 在平面数据 805 中时， 子匹配单元 430 可以将 GPS 接收位置 801 匹配到位于 GPS 接收位置 801 周围的道路的各条车道的平面数据中的、 最接近该 GPS 接收位置 801 的车道 ( 即， 距离 GPS 接收位置 801 的距离为 d1 的车道 ) 的平面数据上。
当 GPS 接收位置 801 偏离平面数据 805 时， 子匹配单元 430 使用周边道路的线性 数据来执行 GPS 接收位置 801 的地图匹配。子匹配单元 430 可以将 GPS 接收位置 801 匹配 到位于 GPS 接收位置 801 周围的道路的线性数据中的、 最接近该 GPS 接收位置 801 的道路 ( 即， 距离 GPS 接收位置 801 的距离为 d2 的道路 ) 的线性数据上。
相应地， 本实施方式在 GPS 接收位置在道路宽度以外时， 可以通过测量 GPS 接收位 置和该道路的线性数据或平面数据之间的距离来将 GPS 接收位置地图匹配到最接近该 GPS 接收位置的道路上。
图 9 是示出了根据本发明的实施方式的使用道路平面数据的地图匹配方法的流
程图。这一地图匹配方法可以由在图 4 中所示的地图匹配装置来执行。
参照图 9， 使用道路平面数据的地图匹配方法包括以下步骤。
在步骤 S910 中， 位置计算器 410 基于 GPS 信号计算出 GPS 接收位置， 该位置是接 收 GPS 信号的车辆的位置。
在步骤 S920 中， 位置确定单元 420 使用在该 GPS 接收位置附近的道路的平面数据 来确定该 GPS 接收位置是否位于道路宽度以内。
在步骤 S920 中， 可以载入道路平面数据， 并且可以确定该 GPS 接收位置是否在被 载入的平面数据中。
在步骤 S930 中， 子匹配单元 430 基于 GPS 接收位置是否在平面数据中对该 GPS 接 收位置进行地图匹配。
在步骤 S930 中， 当 GPS 接收位置在道路平面数据中时， 不经调整地将该 GPS 接收 位置匹配到平面数据上。
在步骤 S930 中， 当 GPS 接收位置在道路平面数据以外时， 将 GPS 接收位置匹配到 GPS 接收位置附近的道路的线性数据中的、 最接近该 GPS 接收位置的道路的线性数据上。
另选地， 在步骤 S930 中， 当 GPS 接收位置在道路平面数据以外时， 将 GPS 接收位置 匹配到在 GPS 接收位置附近的道路的平面数据中的最接近该 GPS 接收位置的道路的平面数 据上。 另选地， 在步骤 S930 中， 当 GPS 接收位置位于两条或更多条道路的平面数据相互 交叠的区域中时， 将 GPS 接收位置匹配到在这些道路的线性数据中的、 最接近该 GPS 接收位 置的道路的线性数据上。
另选地， 在步骤 S930 中， 当平面数据针对道路的各条车道进行了差别化并且 GPS 接收位置位于对应于这些车道中的一条车道的平面数据时， 将 GPS 接收位置不经调整地匹 配到该车道的平面数据上。
另选地， 在步骤 S930 中， 当平面数据针对道路的每条车道进行了差别化并且 GPS 接收位置偏离所有车道的平面数据时， 将 GPS 接收位置匹配到这些车道的平面数据中的、 最接近该 GPS 接收位置的车道的平面数据上。
相应地， 当 GPS 接收位置进入到道路宽度以内时， 本实施方式可以使用道路的平 面数据直接将 GPS 接收位置匹配到该平面数据而不是线性数据上。另外， 本实施方式可以 在 GPS 接收位置波动的道路上， 使用道路线性数据或平面数据中的一个来将地图匹配校准 到接近该 GPS 接收位置的道路上。
本发明的实施方式可以实现为程序， 而该程序可以由各种计算机部件执行并记录 在计算机可读媒介中。计算机可读媒介可以单独地包括程序指令、 数据文件和数据结构或 者包括其组合。 记录在媒介中的程序可以是为本发明的实施方式而专门设计或配置的或者 是本领域技术人员所公知的程序。计算机可读媒介的例子可以包括诸如硬盘、 软盘或磁带 的磁媒介 (magnetic media)、 诸如 CD-ROM 或 DVD 的光媒介 (opticalmedia)、 诸如软光盘 (floptical disk) 的磁光媒介 (magneto-optical media)、 以及被配置为存储和执行程序 指令的 ROM、 RAM、 闪存或其他硬件设备。程序的例子可以包括诸如由编译器生成的机器语 言代码， 以及使用解释程序由计算机执行的高级语言代码。以上所列出的硬件设备可以被 配置为作为用于执行根据本发明的实施方式的操作的一个或多个软件模块， 反之亦然。
上面已经参照示例性的实施方式对本发明的实施方式进行了解释。 对本领域技术 人员而言显而易见， 在不脱离该实施方式的更宽泛精神和范围的情况下可以对该实施方式 进行各种改变。
另外， 虽然实施方式已经在特定情况中的实现方式的上下文中进行了描述并用于 特定用途， 但是本领域技术人员应当理解， 本发明的用途并不局限于此， 其实施方式可以有 益地在任何数量的情况和实现中得到采用。因此， 以上说明和附图应被视为示例性的而不 是起限制作用的。
工业应用性
根据这些实施方式， 通过使用道路平面数据对 GPS 接收位置执行地图匹配而改善 了地图匹配性能， 因此将导航系统中的地图匹配误差最小化并增强了用户对该导航系统的 信赖度。