基于低精度GPS数据获取交通道路信息的方法

摘要

本发明提出了一种基于低精度GPS数据获取交通道路信息的方法，用于解决现有技术中存在的成本高和数据时效性低的技术问题，包括如下步骤：迭代道路信息已知的交通道路上低精度GPS数据点的最优中心分离线；计算该道路上各低精度GPS数据点到最优中心分离线的距离矢量；迭代该道路上低精度GPS数据点的最优距离矢量置信区间；利用距离矢量方差建立道路宽度离散函数；利用最优距离矢量置信区间和道路宽度离散函数计算道路信息未知的交通道路的斜率和宽度。本发明利用低精度GPS数据的拟高斯分布、对称分布和误差特性，挖掘交通道路信息，具有成本低和获取信息时效性高的特点，可用于在较短时间内低成地获取高时效性的交通道路信息。

主权项

一种基于低精度GPS数据获取交通道路信息的方法，包括如下步骤：(1)获取目标固定区域内至少一个运动目标的低精度GPS数据点集信息以及该固定区域中一条交通道路的斜率k和宽度w，并统计该道路上低精度GPS数据点数量的总数n；(2)对获取的固定区域中一条交通道路上的低精度GPS数据点的最优中心分离线进行迭代，设迭代次数为i，初始化i＝0，按如下步骤实现：(2a)利用排列组合方法，对获取的固定区域中一条交通道路上的n‑i个低精度GPS数据点进行组合，获得种组合方式；(2b)利用最小二乘法，分别对获得的种组合方式中的低精度GPS数据点进行拟合，获得斜率集合{k_j}和截距集合{l_j}，其中(2c)计算获得的斜率集合{k_j}与获取的固定区域中一条交通道路的道路信息斜率k的差值集合{Δ_j}，其中(2d)遍历计算出的差值集合{Δ_j}，获得该差值集合{Δ_j}的最小值Δ_r，并记录该最小值的下标r；(2e)设获得的差值集合{Δ_j}的最小值Δ_r的门限Δ_l，其中Δ_l≤10^‑4；(2f)比较获得的最小值Δ_r与最小值门限Δ_l大小，若Δ_r≤Δ_l，则将斜率k_r和截距l_r选定为该道路上低精度GPS数据点最优中心分离线数据；若Δ_r>Δ_l，i＝i+1，执行步骤(2g)；(2g)判断迭代次数是否等于5，若是，则将斜率k_r和截距l_r选定为该道路上低精度GPS数据点最优中心分离线数据；否则，执行步骤(2a)。(3)利用选定的最优中心分离线数据和该道路上低精度GPS数据点包含的经纬度信息，计算获取的固定区域的一条交通道路上低精度GPS数据点到中心分离线的距离矢量；(4)设定初始距离矢量置信区间为[a¹,b¹]和该区间[a¹,b¹]的缩短步长d，其中a¹≤‑14m，b¹≥14m，0m<d≤1m；(5)利用设定的初始距离矢量置信区间[a¹,b¹]的缩短步长d，对该初始距离矢量置信区间[a¹,b¹]进行迭代，设迭代次数为x，其中x＝1，具体步骤如下：(5a)利用最小二乘法，拟合距离矢量置信区间[a^x,b^x]内GPS数据点，求取获取的固定区域中一条交通道路的拟合直线斜率K_x；(5b)利用设定的缩短步长d，将距离矢量置信区间[a^x,b^x]缩小为[a^x+1,b^x+1]，其中b^x+1‑a^x+1‑d＝b^x‑a^x；(5c)判断缩短后区间上限和下限的大小，即a^x+1和b^x+1的大小，若b^x+1<3m或a^x+1>‑3m，执行骤(5d)；若b^x+1≥3m且a^x+1≤‑3m，x＝x+1，执行步骤(5a)；(5d)建立获取的固定区域中一条交通道路的拟合直线斜率集{K_m}，其中m＝1,2,3,...,x，并计算拟合直线斜率集{K_m}中各值与该道路最优中心分离线斜率k_r的差值c_m＝|K_m‑k_r|，构成差值集{c_m}；(5e)遍历构成的差值集{c_m}，得到该差值集{c_m}最小值c_t的编号t，其中1≤t≤x，其对应的距离矢量置信区间[a^t,b^t]即为最优距离矢量置信区间；(6)利用选定的最优中心分离线数据k_r和l_r以及获取的固定区域中一条交通道路的宽度w，建立道路宽度离散函数L＝f(D)，具体实现步骤如下：(6a)计算获取的固定区域中一条交通道路上低精度GPS数据点到最优中心分离线的距离矢量的方差δ；(6b)利用计算的距离矢量的方差δ，建立道路宽度离散函数L＝f(D)，其中$f\left(D\right)=\left\{\begin{array}{cc}w& 0\le D\le \delta \\ 2w& \delta <D\le \delta +0.25w^2\\ 3w& \delta +0.25w^2<D\le \delta +0.67w^2\\ 4w& \delta +0.67w^2<D\end{array}\right.;$(7)选取固定区域内一条道路信息未知的交通道路上的低精度GPS数据点集；(8)利用最小二乘法，拟合选取的数据点集，得到选取的固定区域内一条道路信息未知的交通道路的拟合直线的斜率信息k'和截距信息l'，并计算选取的固定区域内一条道路信息未知的交通道路上各低精度GPS数据点到拟合直线的距离矢量；(9)利用最小二乘法，拟合该信息未知交通道路上距离矢量在最优距离矢量置信区间[a^t,b^t]内的低精度GPS数据点，获得最优拟合直线斜率信息k″和截距信息l″，并将该最优拟合直线斜率信息k″和截距信息l″作为该道路的结构信息；(10)利用计算的结构信息，计算该道路上各低精度GPS数据点到最优拟合直线的距离矢量和该距离矢量的方差D，并将计算的方差D带入道路宽度离散函数L＝f(D)，获得选取的固定区域内一条道路信息未知的交通道路的宽度信息L。