CN104422449B - 一种车辆导航的方法、装置 - Google Patents
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Abstract
一种车辆导航的方法和装置，所述车辆导航的方法包括：当检测到车辆的运行姿态发生改变，或者导航信息中的当前行驶路段的坡度状态发生改变且未检测到车辆的运行姿态发生改变时，确定与所述当前行驶路段为同一方向的各路段的权重值，各路段的权重值关联于该路段的道路属性和车辆行驶状态；当确定的各路段的权重值中最小值与次小值之间的差值大于权重值门限，且权重值最小的路段与所述当前行驶路段不一致时，将所述当前行驶路段更新为所述权重值最小的路段。本发明技术方案可以准确判断车辆实际行驶的路段，从而保证导航信息的准确性和有效性。
Description
技术领域
本发明涉及导航技术领域，尤其涉及一种车辆导航的方法、装置。
背景技术
以全球定位系统(GPS，Global Positioning System)为基础的导航装置广泛应用于汽车领域为驾驶者提供导航信息。通常，导航装置具有的功能包括提供地图资料库以使导航装置的显示器显示电子地图，通过GPS接收器获取汽车所处的位置。在汽车行驶过程中，导航装置将根据用户输入的目的地信息以及出发地信息计算路线并生成导航信息。这样用户可以根据导航装置提供的导航信息抵达目的地。
然而，现在的城市交通环境越来越复杂，除了普通道路，还有如隧道、高架等立体交通区域。在有的交通区域内，可能存在多条高架或者隧道，且它们具有大致相同的方向，甚至是在平面的投影是重合的，这时导航系统无法识别车辆具体行驶在哪条道路上，若实际行驶的道路与导航系统中的预设路径不一致时，就会导致无法准确导航。
公开号为“CN101441262”的申请文件公开了一种立体交通导航方法和装置，采用比较GPS接收的卫星信号的强度参数来判断车辆是否位于立体交通区域，以及在立体交通区域所处的道路层面。但是仍无法解决上述问题。
发明内容
本发明解决的问题是：当车辆所在的交通区域内存在多条方向大致相同的高架道路或者隧道时，现有的导航方法无法准确导航。
为解决上述问题，本发明技术方案提供一种车辆导航的方法，包括：
当检测到车辆的运行姿态发生改变，或者导航信息中的当前行驶路段的坡度状态发生改变且未检测到车辆的运行姿态发生改变时，确定与所述当前行驶路段为同一方向的各路段的权重值，路段的权重值关联于该路段的道路属性和车辆行驶状态；
当确定的各路段的权重值中最小值与次小值之间的差值大于权重值门限，且权重值最小的路段与所述当前行驶路段不一致时，将所述当前行驶路段更新为所述权重值最小的路段。
可选的，所述权重值门限的取值范围为[-100,100]。
可选的，与所述当前行驶路段为同一方向的路段包括与所述当前行驶路段起点相同且夹角不超过角度门限的路段。
可选的，所述角度门限的取值范围为[10,20]，单位为度。
可选的，所述车辆的运行姿态包括上坡行驶、下坡行驶和水平行驶，所述坡度状态包括上坡、下坡和水平。
可选的，所述车辆的运行姿态基于车辆的姿态识别信号获得，所述车辆的姿态识别信号为陀螺仪传感器或加速度传感器输出的信号。
可选的，所述道路属性至少包括道路间的夹角和道路等级，所述车辆行驶状态至少包括车辆当前位置，所述确定与所述当前行驶路段为同一方向的各路段的权重值包括：
在所述导航信息中查找与所述当前行驶路段为同一方向的各路段；
按照所述姿态识别信号更新的频率确定车辆所在的位置点，并按照如下公式依次计算第X个位置点对应的各路段的权重值Y：
Y=aX2+c+d，其中，a为车辆在第X个位置点时与各路段的垂足距离，c为各路段与所述当前行驶路段之间的夹角，d为各路段的道路等级。
为解决上述问题，本发明技术方案还提供了一种车辆导航的装置，包括：
检测单元，用于检测车辆的运行姿态或者车辆的导航信息中的当前道路的坡度状态是否发生改变；
确定单元，用于当所述检测单元检测到车辆的运行姿态发生改变，或者导航信息中的当前道路的坡度状态发生改变且未检测到车辆的运行姿态发生改变时，确定与所述当前行驶路段为同一方向的各路段的权重值，各路段的权重值关联于该路段的道路的属性和车辆行驶状态；
更新单元，用于当所述确定单元确定的各路段的权重值中最小值与次小值之间的差值大于权重值门限，且权重值最小的路段与所述当前行驶路段不一致时，将所述当前行驶路段更新为所述权重值最小的路段。
可选的，所述车辆导航的装置还包括姿态识别单元，用于基于车辆的姿态识别信号获得所述车辆的运动姿态，所述车辆的姿态识别信号为陀螺仪传感器或加速度传感器输出的信号。
可选的，所述确定单元包括：
查找单元，用于在所述导航信息中查找与所述当前行驶路段为同一方向的各路段；
计算单元，用于按照所述姿态识别信号更新的频率，确定车辆所在的位置点，并按照如下公式依次计算第X个位置点对应的各路段的权重值Y：
Y=aX2+c+d，其中，a为车辆在第X个位置点时与各路段的垂足距离，c为各路段与所述当前行驶路段之间的夹角，d为各路段的道路等级。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
在计算各路段的权重值时，由于综合考虑了各路段的道路属性和车辆行驶状态的影响因素，使得计算所得的权重值间接的反映出了车辆的当前位置与各路段之间关系，即权重值越小的路段意味着车辆行驶在该路段上的可能性越大。因此，当车辆的运行姿态发生变化，或者导航信息中当前行驶路段的坡度状态发生变化而车辆的运行姿态未发生变化时，通过计算与导航信息中当前行驶路段为同一方向的各路段的权重值，当各路段的权重值达到一定的差值门限后，就能识别出车辆实际行驶的路段。进而，当识别出的车辆实际行驶的路段与导航信息中的当前行驶路段不一致时对导航信息进行修正，保证了导航信息的准确性和有效性。
另外，车辆运行姿态的识别，可以基于车辆自带的陀螺仪传感器或者加速度传感器来完成，不需要额外姿态识别硬件，实现成本低。
附图说明
图1是一种交通区域的示意图；
图2是图1所示的交通区域的俯视图；
图3是本发明实施例的车辆导航的方法的流程示意图；
图4为本发明实施例中车辆在第X个位置点时的示意图。
具体实施方式
如图1所示的交通区域，实线所示的平路2、虚线所示的高架道路、以及点划线所示的隧道与平路2为同一方向的三个路段。其中，同一方向的路段指与当前行驶路段起点相同且夹角不超过角度门限的各路段，所述角度门限的取值范围为[10，20]，单位为度。在图1中，当车辆由平路1向平路2的方向行驶时，A点为平路2、高架道路和隧道这三个路段的共同的起点，若平路2为导航信息中的当前行驶路段时，平路2与高架道路和隧道之间的夹角均不超过设定的角度门限，那么平路2、高架道路和隧道就是本发明实施方式中所指的同一方向的各路段。当车辆沿平路1行驶到达A点并继续行驶至A点以后的任一路段上时，现有技术无法准确的识别车辆实际行驶的是哪个路段。图2为图1所示的交通区域的俯视图，可以看出高架道路并不能完全遮挡平路2，因此通过判断GSP接收信号强度的方法不足以区分出车辆实际行驶的路段。同时，由于各路段之间夹角较小，通过将高架道路投影到平路2的平面中通过GPS定位技术，也很难区分车辆实际行驶的是哪个路段。若车辆实际行驶的路段与导航信息中当前行驶路段不一致时，导航信息就无法为驾驶车辆的人提供真实可靠的提示信息。因此，需要找到一种方法，能对车辆在类似的交通区域内行驶时对导航信息进行修正，以保证导航信息的准确性和有效性。
为解决上述问题，本发明技术方案提出了一种车辆导航的方法，包括：
当检测到车辆的运行姿态发生改变，或者导航信息中的当前行驶路段的坡度状态发生改变且未检测到车辆的运行姿态发生改变时，确定与所述当前行驶路段为同一方向的各路段的权重值，路段的权重值关联于该路段的道路属性和车辆行驶状态；
当确定的各路段的权重值中最小值与次小值之间的差值大于权重值门限，且权重值最小的路段与所述当前行驶路段不一致时，将所述当前行驶路段更新为所述权重值最小的路段。
其中，权重值越小意味着该路段的优先级越高。换句话说，就是权重值越小，表示车辆行驶在该路段的可能性越大。在具体实施时，所述道路属性包括道路间的夹角和道路等级，车辆行驶状态包括车辆当前位置，也就是说，计算得到的各路段的权重值综合考虑了道路延伸的方向、道路的等级、车辆的具体位置等因素，保证了权重值越小的路段，车辆行驶在其上的可能性越大，当权重值最小的路段的权重值比其他道路的权重值大到一定程度时，就能在与导航信息中的当前行驶路段为同一方向的、非常接近的路段中找到车辆实际行驶的路段。然后再根据权重值最小的路段与当前行驶的路段是否一致来对导航信息进行修正，以保证了导航信息的准确性和有效性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
仍参照图1或图2所示的交通区域，在A点之后，车辆有三个可选路段，分别是为上坡道路的高架道路、为下坡道路的隧道以及为水平道路的平路2。如图3所示，本实施例的车辆导航的方法包括：
步骤S100：检测车辆的运行姿态和导航信息中当前行驶路段的坡度状态。
这里所指的车辆的运行姿态包括上坡行驶、下坡行驶和水平行驶三种情况，是基于车辆的陀螺仪或者加速度传感器输出的姿态识别信号获得的。通常，基于陀螺仪传感器或者加速度传感器可以固定的频率检测车辆与水平面之间的夹角，然后结合车辆的行驶方向，就可以获得车辆的运行姿态。从图1可以看出，当车辆经过A点后驶入高架道路时，车辆的运行姿态就为上坡行驶，同理当车辆经过A点后驶入隧道时，车辆的运行姿态就为下坡行驶。对于导航信息来说，其中各路段的坡度状态都是已知的，仍参照图1，在导航信息中可以获得各路段的坡度状态，即平路1和平路2的坡度状态为水平，高架道路的坡度状态为上坡，而隧道的坡度状态为下坡。
步骤S101：当检测到车辆的运行姿态发生改变，或者导航信息中的当前行驶路段的坡度状态发生改变且未检测到车辆的运行姿态发生改变时，确定与所述当前行驶路段为同一方向的各路段的权重值。仍参考图1，为了获得车辆实际的行驶路段的准确信息，当车辆行至A点位置时，就应当确定A点后的三个同一方向的路段各自的权重值，以便能实时的修正导航信息。考虑到真实的道路环境中，多数情况下是从一个路口沿原路行驶或通过多个上行匝道进入不同的高架道路、或者多个下行匝道进入不同隧道，因此在本实施例中，通过检测车辆的运行姿态或者导航信息中的当前行驶路段的坡度状态是否发生改变，来判断车辆已经驶入类似图1所示的交通区域。具体的，判断条件为车辆的运行姿态发生改变，或者导航信息中的当前行驶路段的坡度状态发生改变且未检测到车辆的运行姿态发生改变。也就是说，当车辆的运行姿态发生变化时，说明车辆可能驶入高架道路或者隧道，这时需要识别车辆驶入的具体是哪个高架道路或者隧道；另外，当导航信息中的当前行驶路段的坡度属性发生变化而车辆的运行姿态未改变时，说明车辆可能未按照导航信息中预定的路径行驶，这时也需要识别车辆驶入的具体是哪个路段，进而对导航信息进行修正。
识别是基于各路段的权重值来实现的，前面已经提到路段的权重值关联于该路段的道路属性和车辆行驶状态，其中，所述道路属性至少包括道路间的夹角和道路等级，所述车辆行驶状态至少包括车辆当前位置。具体确定各路段的权重值的步骤包括：
在所述导航信息中查找与所述当前行驶路段为同一方向的各路段。可以理解的，车辆当前的位置周边的所有路段的信息都是存储在导航设备的导航信息中，要识别车辆实际行驶的路段，就要首先确定车辆可能行驶的路段，也就是与导航信息中的当前行驶路段为同一方向的各路段；
按照所述姿态识别信号更新的频率，确定车辆所在的位置点，依次计算第X个位置点对应的各路段的权重值Y，公式如下：
Y=aX2+c+d，其中，a为车辆在第X个位置点时与各路段的垂足距离，c为各路段与所述当前行驶路段之间的夹角，d为各路段的道路等级。姿态识别信号更新的频率，也就是陀螺仪传感器或者加速度传感器的采样频率。按照所述姿态识别信号更新的频率确定的车辆所在的位置点，也就是陀螺仪传感器或者加速度传感器在每个采样时刻车辆所在的位置点。这里所说的位置点，是指通过GPS定位系统或者其他定位系统得到的车辆实际位置对应在导航设备的导航信息中的位置点。然后，依次计算各位置点对应的各路段的权重值Y。如图4所示，实心圆点表示车辆所在的位置为第X个位置点，导航信息中的当前行驶路段为平路2，那么这时车辆到平路2、高架道路和隧道的垂足距离分别为a1、a2和a3，高架道路与平路2之间的夹角为c2，隧道与平路2之间的夹角为c3，平路2与本身之间的夹角c1等于0，平路2、高架道路和隧道的道路等级分别为d1、d2和d3（可从导航信息中获得），这时与第X个位置点对应的平路2权重值Y1=a1X2+d1，高架道路的权重值Y2=a2X2+c2+d2，隧道的权重值Y3=a3X2+c3+d3。可以理解的，上述各参数（a、c、d）的具体取值是经过一定换算后得到的，例如，若实际检测得到的车辆在第X个位置点时与各路段的垂足距离为A，那么a=（A-100）/100，若实际检测到的某一各路段与所述当前行驶路段之间的夹角为℃，那么该路段的c=sin（C）*100，对于d的取值，则根据下表进行：
表1
| 道路等级 | d的取值 |
| 0 | 100 |
| 1 | 80 |
| 2 | 60 |
| 3 | 50 |
| 4 | 50 |
| 5 | 40 |
| 6 | 30 |
| 7 | 30 |
| 8 | 30 |
| 9 | 30 |
可以理解的，在其他实施例中，可以将上述计算权重值的公式以及相关的换算过程进行简单的变换，得到其他的计算权重值的公式，本实施例中不做过多的赘述。
然后，执行步骤S102：判断各路段的权重值中最小值与次小值之间的差值是否大于权重值门限。从步骤S101中的分析可知，随着X的增大，通过GPS定位的车辆的当前位置到实际行驶的道路的垂足距离会越来越小，而到其他道路的垂足距离则会越来越大，它们之间的差值也就越来越大，而在权重值的计算公式中，由于垂足距离乘的是X的平方，这样会使权重值最小的路段和其他路段之间的差值更快的拉大。可以理解的，当这个差值大到一定程度，就可以认为该权重值最小的路段为车辆实际行驶的路段。在本实施例中，当各路段的权重值中最小值与次小值之间的差值大于权重值门限时，就认为该权重值最小的路段为车辆实际行驶的路段。与上述换算关系对应的，权重值门限取值范围一般为[-100,100]。可以理解的，若其他实施例中使用的权重公式或换算过程有不同，该权重值的门限也有相应的变化。
若步骤S102的判断结果为是，则执行步骤S103；若步骤S102的判断结果为否，则返回步骤S102根据步骤S101的在下一个位置点的计算结果继续判断。
步骤S103：判断权重值最小的路段与所述当前行驶路段是否一致。若步骤S103的判断结果为是，则说明车辆行驶在导航信息中的预存路径上，可以继续使用原导航信息；若步骤S103的判断结果为否，则需要执行步骤S104：将所述当前行驶路段更新为所述权重值最小的路段。然后车辆的导航设备会根据更新后的当前行驶路段重新规划行驶路径，这样就保证导航设备能为用户提供正确的导航信息。
在本实施例的导航方法中，当车辆的运行姿态发生变化，或者导航信息中的当前行驶路段的坡度状态发生改变且未检测到车辆的运行姿态发生改变时，通过计算各路段的权重值，从多条同一方向的路段中快速的识别出车辆实际行驶的路段，并根据识别的结果对导航信息进行更新，保证了导航信息的准确性和有效性。而且，车辆运行姿态的识别，可以基于车辆已有的陀螺仪传感器或者加速度传感器获得，不需要额外的硬件来检测，具有实现成本低的优点。
对应上述车辆导航的方法，本发明实施例还提供了一种车辆导航的装置，包括：检测单元、确定单元和更新单元。其中，检测单元用于检测车辆的运行姿态或者车辆的导航信息中的当前道路的坡度状态是否发生改变；确定单元用于当所述检测单元检测到车辆的运行姿态发生改变，或者导航信息中的当前道路的坡度状态发生改变且未检测到车辆的运行姿态发生改变时，确定与所述当前行驶路段为同一方向的各路段的权重值，路段的权重值关联于该路段的道路的属性和车辆行驶状态；更新单元用于当所述确定单元确定的各路段的权重值中最小值与次小值之间的差值大于权重值门限，且权重值最小的路段与所述当前行驶路段不一致时，将所述当前行驶路段更新为所述权重值最小的路段。其中，确定单元包括查找单元和计算单元。其中，查找单元用于在所述导航信息中查找与所述当前行驶路段为同一方向的各路段；计算单元用于按照所述姿态识别信号更新的频率，确定车辆所在的位置点，并按照如下公式依次计算第X个位置点对应的各路段的权重值Y：Y=aX2+c+d，其中，a为车辆在第X个位置点时与各路段的垂足距离，c为各路段与所述当前行驶路段之间的夹角，d为各路段的道路等级。其中同一方向的路段为与所述当前行驶路段起点相同且夹角不超过角度门限的路段。
所述车辆导航的装置的具体实施可参考上述车辆导航的方法的实施，此处不再赘述。
本领域技术人员可以理解，实现上述技术方案的全部或部分是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于可读存储介质中，所述存储介质可以是ROM、RAM、磁碟、光盘等。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (8)
1.一种车辆导航的方法，其特征在于，包括：
当检测到车辆的运行姿态发生改变，或者导航信息中的当前行驶路段的坡度状态发生改变且未检测到车辆的运行姿态发生改变时，确定与所述当前行驶路段为同一方向的各路段的权重值，路段的权重值关联于该路段的道路属性和车辆行驶状态；
当确定的各路段的权重值中最小值与次小值之间的差值大于权重值门限，且权重值最小的路段与所述当前行驶路段不一致时，将所述当前行驶路段更新为所述权重值最小的路段；
其中，所述道路属性至少包括道路间的夹角和道路等级，所述车辆行驶状态至少包括车辆当前位置，所述确定与所述当前行驶路段为同一方向的各路段的权重值包括：
在所述导航信息中查找与所述当前行驶路段为同一方向的各路段；
按照所述姿态识别信号更新的频率确定车辆所在的位置点，并按照如下公式依次计算第X个位置点对应的各路段的权重值Y：
Y＝aX2+c+d中，a为车辆在第X个位置点时与各路段的垂足距离，c为各路段与所述当前行驶路段之间的夹角，d为各路段的道路等级。
2.如权利要求1所述的车辆导航的方法，其特征在于，所述权重值门限的取值范围为[-100,100]。
3.如权利要求1所述的车辆导航的方法，其特征在于，与所述当前行驶路段为同一方向的路段包括与所述当前行驶路段起点相同且夹角不超过角度门限的路段。
4.如权利要求3所述的车辆导航的方法，其特征在于，所述角度门限的取值范围为[10,20]，单位为度。
5.如权利要求1所述的车辆导航的方法，其特征在于，所述车辆的运行姿态包括上坡行驶、下坡行驶和水平行驶，所述坡度状态包括上坡、下坡和水平。
6.如权利要求1所述的车辆导航的方法，其特征在于，所述车辆的运行姿态基于车辆的姿态识别信号获得，所述车辆的姿态识别信号为陀螺仪传感器或加速度传感器输出的信号。
7.一种车辆导航的装置，其特征在于，包括：
检测单元，用于检测车辆的运行姿态或者车辆的导航信息中的当前道路的坡度状态是否发生改变；
确定单元，用于当所述检测单元检测到车辆的运行姿态发生改变，或者导航信息中的当前道路的坡度状态发生改变且未检测到车辆的运行姿态发生改变时，确定与所述当前行驶路段为同一方向的各路段的权重值，各路段的权重值关联于该路段的道路的属性和车辆行驶状态；
更新单元，用于当所述确定单元确定的各路段的权重值中最小值与次小值之间的差值大于权重值门限，且权重值最小的路段与所述当前行驶路段不一致时，将所述当前行驶路段更新为所述权重值最小的路段；
其中，所述确定单元包括：
查找单元，用于在所述导航信息中查找与所述当前行驶路段为同一方向的各路段；
计算单元，用于按照所述姿态识别信号更新的频率，确定车辆所在的位置点，并按照如下公式依次计算第X个位置点对应的各路段的权重值Y：
Y＝aX2+c+d，其中，a为车辆在第X个位置点时与各路段的垂足距离，c为各路段与所述当前行驶路段之间的夹角，d为各路段的道路等级。
8.如权利要求7所述的车辆导航的装置，其特征在于，还包括姿态识别单元，用于基于车辆的姿态识别信号获得所述车辆的运动姿态，所述车辆的姿态识别信号为陀螺仪传感器或加速度传感器输出的信号。
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