公路地圖管理系統的製作方法
2023-06-09 03:39:56 1
專利名稱：公路地圖管理系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種通過檢測公路開放、關閉或者修路時的公路變化來管理公路地圖數據的公路地圖管理系統，並且該系統還行使公路檢測系統和公路地圖數據更新系統的功能。
背景技術：
使用航空攝影或者現場勘查結果可以創建公路地圖數據，這需要相當大的成本和時間。如果公路管理實體不報告公路的變化，例如公路開放或者公路關閉，那麼公路地圖數據不能繼續具有實際用途。
專利文獻1公開了一種使用安裝在車輛上的導航設備對公路地圖數據進行更新的方法。導航設備檢測車輛軌跡偏離由公路地圖數據表示的公路的事實，並將車輛軌跡經由廣域通信網送到公路地圖數據更新系統。然後，公路地圖數據更新系統將接收到的車輛軌跡反映在現有的公路地圖數據上。
-專利文獻1JP-2004-198997A(USP-7024307)在導航設備中使用的公路地圖數據典型地將公路定義為一條或者兩條串行線。實際公路具有大範圍的寬度，從具有一條車道僅允許一輛車行駛的非常狹窄的公路到在一個交通方向上具有幾條車道的非常寬的公路。因此，準確確定車輛軌跡是否偏離由公路地圖數據指示的地圖上公路是非常困難的。使用GPS或者推測導航的定位系統具有檢測誤差，該誤差將使車輛軌跡偏離地圖上的公路。因此，使用在導航設備中使用的車輛軌跡和公路地圖數據的方法可能在更新公路地圖數據時是不準確的。
發明內容
本發明的目的是提供一種通過檢測公路開放、關閉或者修路時的公路變化，並且通過將檢測到的公路變化反映到現有公路地圖數據上進而按照需要進行更新的方式來管理公路地圖數據的公路地圖管理系統。這允許對近來開放或者關閉的公路進行精確檢測，而不需要比較車輛行駛的軌跡和導航設備中使用的公路地圖數據。這還使檢測結果反映到現有公路地圖數據上，以對其更新。
根據本發明的一個方面，提供的公路地圖管理系統如下。包括數據採集裝置，其用於從終端採集表示具有單獨終端的車輛的行駛位置的行駛位置數據。包括分布地圖產生裝置，其用於至少產生兩個分布地圖，包括使用在先前採集期間內採集的行駛位置數據產生的第一分布地圖和使用在後來採集期間內採集的行駛位置數據產生的第二分布地圖，並且後來採集期間與先前採集期間沒有重疊期間。包括差異地圖產生裝置，其用於產生表示第一分布地圖和第二分布地圖之間的差異的差異地圖。包括公路變化定義裝置，其用於(i)檢測出現在差異地圖上的並被確定為存在於第一分布地圖和第二分布地圖中的一個之中以及不在第一分布地圖和第二分布地圖中的另一個之中的差異分布；(ii)當檢測的差異分布滿足預定條件時，將檢測的差異分布定義為經歷了改變的公路。
此外，作為本發明的另一方面，上述公路地圖管理系統還設置有更新裝置，其用於通過將經歷了改變的公路反映到公路地圖數據上來更新公路地圖數據。
通過參考附圖對本發明進行詳細描述，本發明的上述和其它目的、特性和優點將會變得更加清楚。在附圖中
圖1是根據本發明實施例的例子的總體結構的方框圖；圖2、3是流程圖；圖4是說明公路地圖區域的圖；圖5是說明數據採集期間的圖；圖6A是說明基於過去方向(past-direction)採集期間的地圖的圖；圖6B是說明基於將來方向(future-direction)採集期間的地圖的圖；圖6C是說明基於圖6A和6B的差異地圖的圖；圖6D是說明基於圖6A和6B的另一幅差異地圖的圖；圖7A是說明在過去方向採集期間內的行駛位置數據的近似積分值的圖；圖7B是說明在將來方向採集期間內的行駛位置數據的近似積分值的圖；圖8是說明近似積分差值的圖；圖9是說明數據採集期間的圖；圖10A、10B是說明近似積分差值的圖；圖11是說明數據採集期間的圖。
具體實施例方式
作為根據本發明實施例的例子，將利用附圖對公路地圖管理系統進行說明。公路地圖管理系統可以行使公路檢測系統和公路地圖數據更新系統的功能。行駛位置數據具有誤差或者遇到噪聲，其均勻地存在於任意數據採集期間中。假設數據採集期間之間的計算差值可以使誤差相互抵消。
公路地圖管理系統3和它的外圍設備如圖1所示。多個車內終端中的每一個1(m)(m＝1到M)安裝在單獨的主體車輛內，並且每個車內終端具有移動汽車數據採集功能(FCD)。例如，每當相對應的主體車輛行駛一段預定的行駛距離或者每當經過了一段預定的時間段，那麼每個終端1(m)經由廣域網2將行駛位置數據傳送到公路地圖管理系統3。行駛位置數據表示主體車輛的行駛位置。
每個終端1(m)傳送沒有經過地圖匹配處理的行駛位置數據。此外，諸如車輛速度數據等車輛行駛狀態數據也可以作為探測數據與行駛位置數據從主體車輛一起被傳送。可以通過系統3指定(登記)或者不指定主體車輛的數量M。
系統3包括控制單元4、通信裝置5以及公路地圖資料庫(DB)6。控制單元4控制系統3的全部操作並行使作為例如用於產生分布地圖、產生差異地圖、定義經歷了改變的公路或者更新公路地圖數據等裝置的功能。通信裝置5經由網路2從終端1(m)(m＝1到M)接收行駛位置數據，並且可以用作例如用於採集行駛位置數據的裝置。資料庫6存儲公路地圖數據。控制單元4從資料庫6讀出公路地圖數據並且通過重寫新的公路地圖數據對現有的公路地圖進行更新。
接著，參考圖2、3中的流程圖以及其它附圖對系統3的操作進行說明。假設作為檢測目標的公路地圖區域與用單位區域(xn，yn)表示的單個區域相對應，單位區域(xn，yn)是如圖4所示的多個二維網格(N×N)中的一個。
在公路地圖管理系統3中，控制單元4確定分支點(T)、過去方向採集期間Δt1(或者先前採集期間)以及將來方向數據採集期間Δt2(或者後來採集期間)(步驟S1)。分支點(T)是先前採集期間和後來採集期間之間的分界點或者時間框(timeframe)，如圖5所示。控制單元4基於從主體車輛傳送的行駛位置數據的樣本數量、作為檢測目標的單位區域的大小、公路的密度、過去記錄以及系統能力進行綜合確定。在圖5中，「ts」是數據採集的開始時間點，「te」是數據採集的結束時間點。
控制單元4使用在先前採集期間Δt1期間內從主體車輛發送的行駛位置數據產生過去方向分布地圖(或者先前的分布地圖)(圖A)以及積分值(Ia(xn，yn))(步驟S2)。這裡，Ia(xn,yn)=t=T-t1T(Image data(xn,yn))]]>控制單元4使用在後來採集期間Δt2期間內從主體車輛發送的行駛位置數據產生將來方向分布地圖(或者後來的分布地圖)(圖B)以及積分值(Ib(xn，yn))(步驟S3)。這裡，Ib(xn,yn)=t=TT+t2(Image data(xn,yn))]]>控制單元4比較圖A和圖B來提取關於每個單位區域的差異。然後，控制單元4產生表示在單位區域內所提取差異的差異地圖，並計算積分差值(ΔI(xn，yn))(步驟S4)。這裡，ΔI(xn，yn)＝|Ia(xn，yn)-Ib(xn，yn)|控制單元4確定是否存在一個差異，在該差異中，計算的積分差值(ΔI(xn，yn))大於或者等於預定值(步驟S5)。
例如，如圖6A、6B所示，分別產生圖A和圖B。如圖6C、6D所示，基於圖A、圖B分別產生差異地圖A、B。在這些附圖中，畫的線是繪製從主體車輛發送的行駛位置數據而得到的點的集合。
例如，存在差異(在下文，地圖上的一系列差異被稱為差異分布)，且差異出現在圖B上，但是沒有出現在圖A上，如圖6B所示的P和圖6C所示的P′。當差異分布P′的積分差值大於或者等於預定值時，控制單元4檢測到存在差異分布P′(步驟S5YES)。
相反，存在差異分布且出現在圖A上，但是沒有出現在圖B上，如圖6A中的Q和圖6D的Q′。當差異分布Q′的積分差值大於或者等於預定值時，控制單元4檢測到差異分布Q′(或者存在差異分布Q′)(步驟S5YES)。然後，控制單元4確定檢測到的差異分布來自於圖A或者圖B中的哪一個(步驟S6)。
確定差異分布P′來自於圖B(即差異分布出現在圖B上，但是沒有出現在圖A上)。控制單元4從公路地圖資料庫6讀出與差異分布P′相對應的公路地圖數據並執行關於差異分布P′的地圖匹配處理(步驟S7)。
接著，控制單元4確定差異分布P′是否位於現有公路以外，例如在水域上，如河流或者海上(步驟S8)。當確定差異分布P′位於現有公路以外時(步驟S8YES)，差異分布P′或許與最近開放的新公路，例如橋梁相對應。因此，控制單元4檢測差異分布P′為最近開放的公路(步驟S9)。然後，控制單元4執行二進位化處理(步驟S10)、膨脹(dilation)處理(步驟S11)以及細線化(thinning)處理(步驟S12)。
然後，控制單元4將被檢測作為最近開放的公路的差異分布P′反映或者重寫在現有公路地圖數據上以對其進行更新(步驟S13)，並且終止操作。當確定差異分布P′沒有位於現有公路以外時(步驟S8NO)，控制單元4刪除差異分布P′而不會檢測其為最近開放的公路，然後終止操作。
例如，圖7A示出了在先前採集期間內的單位區域的積分值(Ia(xn，yn))的例子，而圖7B示出了在後來的採集期間內的單位區域的積分值(Ib(xn，yn))的例子。圖8示出了從後來採集期間的積分值減去先前採集期間的積分值得到的積分差值(ΔI(xn，yn))的例子。控制單元4檢測差異分布R為最近開放的公路。
因此，對在由圖B(即後來的分布地圖)產生的差異地圖上的行駛位置數據的差異分布進行地圖匹配處理。當差異分布位於現有公路以外時，控制單元4檢測差異分布為最近開放的公路。
相反，確定圖6D中的差異分布Q′來自於圖A(即差異分布出現在圖A但沒有出現在圖B上)。控制單元4從公路地圖資料庫6讀出與差異分布Q′相對應的公路地圖數據並進行關於差異分布Q′的地圖匹配處理(步驟S14)。
接著，控制單元4確定差異分布Q′是否位於現有公路上(步驟S15)。當確定差異分布Q′位於現有公路上時(步驟S15YES)，那麼差異分布Q′或許與最近關閉的公路相對應。因此，控制單元4檢測差異分布Q′為最近關閉的公路(步驟S16)並執行刪除處理(步驟S17)。
然後，控制單元4將被檢測作為最近關閉的公路的差異分布Q′反映或者重寫在現有公路地圖數據上以對其進行更新(步驟S13)，並且終止操作。當確定差異分布Q′沒有位於現有公路時(步驟S15NO)，控制單元4刪除差異分布Q′而不會檢測其為最近關閉的公路，然後終止操作。
因此，對在由圖A(即先前的分布地圖)產生的差異地圖上的行駛位置數據的差異分布進行地圖匹配處理。當差異分布位於現有公路上時，控制單元4檢測差異分布為最近關閉的公路。
除了檢測最近開放或者關閉的公路外，控制單元4使用上述原理可以檢測改變了形狀的公路。此外，通過在時間軸上改變分支點(T)、先前採集期間以及後來採集期間的設置，控制單元4可以檢測新公路什麼時候開放(公路開放時間點)以及現有公路什麼時候關閉(公路關閉時間點)。
例如，如圖9所示，在移動分支點T1到Tn且保持先前採集期間和後來採集期間為相同的期間Δt1和Δt2時，相對應的差異地圖上的行駛數據樣本數目(或者積分差值ΔI(xn，yn)的)的強度)發生變化。可以檢測公路開放或者關閉時間點作為分支點，這使樣本數目最大化。
如上所述，公路地圖管理系統3設置如下對過去方向分布地圖(圖A)和將來方向分布地圖(圖B)進行比較以提取差異分布；在預定的條件下，分別檢測沒有出現在圖A而出現在圖B上的差異分布，或者出現在圖A而沒有出現在圖B上的差異分布為最近開放或者關閉的公路；以及將檢測的結果反映到現有公路地圖數據上以對其進行更新。因此，這允許對最近開放或者關閉的公路進行精確檢測(例如，包括檢測實際公路的寬度)而不需要比較車輛的行駛軌跡和導航設備中使用的公路地圖數據，並將檢測反映到現有公路地圖數據上以進行更新。
此外，從主體車輛內的車內終端1(m)(m＝1到M)採集還沒有進行地圖匹配處理的行駛位置數據，並產生行駛位置數據的分布地圖。這使得能夠對實際行駛的軌跡進行精確檢測並對現有的公路地圖數據進行精確更新。
僅當作為地圖匹配處理的結果確定差異分布位於現有公路以外時，檢測由將來方向分布地圖產生的行駛位置數據的差異分布作為最近開放的公路。這使得能夠對最近開放的公路進行精確檢測並提高檢測精度。
僅當作為地圖匹配處理的結果確定差異分布位於現有公路上時，檢測由過去方向分布地圖產生的行駛位置數據的差異分布作為最近關閉的公路。這使得能夠對最近關閉的公路進行精確檢測並提高檢測精度。
(改進)經由廣域網2採集行駛位置數據；然而，可以將行駛位置數據一次存儲到每個車內終端1(m)或者每個主體車輛的存儲介質中，然後從存儲介質中讀出行駛位置數據。
每個車內終端1(m)可以專門用於採集諸如行駛位置數據等探測數據，或者其可以是包括採集探測數據的功能的導航設備。
先前採集期間(Δt1)和後來採集期間(Δt2)具有相等的時間期間，即Δt1＝Δt2，並且以在先前採集期間和後來採集期間之間沒有時間間隔的方式來設置分支點(T)；然而，兩個採集期間可以具有互不相同的時間期間，或者在兩個採集期間之間，可以具有一個作為時間框的時間間隔(從T1到T2的INT)，如圖11所示。
可以將上述處理、步驟或裝置中的每一個或者任意組合實現為軟體單元(例如，子程序)和/或硬體單元(例如，電路或集成電路)，包括或者不包括相關設備的功能，此外，可以將硬體單元構造在微機的內部。
此外，可以將軟體單元或者多個軟體單元的任意組合包括在軟體程序中，可以將該軟體程序包含在計算機可讀存儲介質中，並且可以通過通信網絡將該程序下載並且安裝在計算機上。
對於本領域技術人員顯而易見的是可以對本發明的上述實施例進行各種修改。然而，本發明的範圍應該由所附的權利要求書確定。
權利要求
1.公路地圖管理系統(3)，包括數據採集裝置(2、4、5、S1)，其用於從各個終端採集表示具有所述終端的車輛的行駛位置的行駛位置數據；分布地圖產生裝置(4、S2、S3)，其用於產生至少兩個分布地圖，包括使用在先前採集期間中採集的行駛位置數據產生的第一分布地圖和使用在後來採集期間中採集的行駛位置數據產生的第二分布地圖，該後來採集期間和該先前採集期間沒有重疊期間；差異地圖產生裝置(4、S4)，其用於產生表示該第一分布地圖和該第二分布地圖之間的差異的差異地圖；和公路變化定義裝置，其用於檢測(4、S5、S6)出現在該差異地圖上的並被確定為出現在該第一分布地圖和該第二分布地圖中的一個之中以及不在該第一分布地圖和該第二分布地圖中的另一個之中的差異分布，並且當所述檢測的差異分布滿足預定的條件時，將所述檢測的差異分布定義(4、S8、S9、S15、S16)為經歷了變化的公路。
2.如權利要求1所述的公路地圖管理系統，還包括更新裝置(4、S13)，其用於通過將所述定義為經歷了變化的公路反映到該公路地圖數據上來更新公路地圖數據(6)。
3.如權利要求1或者2所述的公路地圖管理系統，其中，所述數據採集裝置採集沒有經過地圖匹配處理的行駛位置數據，並且所述分布地圖產生裝置通過使用採集的沒有經過地圖匹配處理的行駛位置數據來產生所述至少兩個分布地圖。
4.如權利要求1或者2所述的公路地圖管理系統，其中，所述公路變化定義裝置將差異分布定義為最近開放的公路，該差異分布不存在於所述第一分布地圖中而存在於所述第二分布地圖中，且經過地圖匹配處理後被確定為位於包括在公路地圖數據中的公路以外。
5.如權利要求1或者2所述的公路地圖管理系統，其中，所述公路變化定義裝置將差異分布定義為最近關閉的公路，該差異分布存在於所述第一分布地圖中而不存在於所述第二分布地圖中，且經過地圖匹配處理後被確定為位於包括在公路地圖數據中的公路上。
6.如權利要求1或者2所述的公路地圖管理系統，其中，當公路經歷變化時，通過識別允許該差異分布中的行駛位置數據樣本數目為最大值的分支點，所述公路變化定義裝置將該後來採集期間跟隨該先前採集期間所經過的分支時間點定義為變化時間框。
7.如權利要求1或者2所述的公路地圖管理系統，其中，所述公路變化定義裝置通過設置變化時間框、該先前採集期間和該後來採集期間以允許該差異分布中的行駛數據樣本數目最大來定義變化時間框，在該變化時間框內，公路經歷變化並且該後來採集期間經由該變化時間框跟隨該先前採集期間。
8.公路地圖管理方法，包括從終端採集(S1)表示具有單獨終端(1)的車輛的行駛位置的行駛位置數據；至少產生(S2、S3)兩個分布地圖，包括使用在先前採集期間中採集的行駛位置數據產生的第一分布地圖和使用在後來採集期間中採集的行駛位置數據產生的第二分布地圖，該後來採集期間和該先前採集期間沒有重疊期間；產生(S4)表示該第一分布地圖和該第二分布地圖之間的差異的差異地圖；檢測(S5、S6)出現在該差異地圖上的並被確定為存在於該第一分布地圖和該第二分布圖中的一個之中以及不存在於該第一分布地圖和該第二分布地圖中的另一個之中的差異分布；以及當所述檢測的差異分布滿足預定的條件時，定義(S8、S9、S15、S16)所述檢測的差異分布為經歷了變化的公路。
全文摘要
公路地圖管理系統(3)設置如下分別使用在過去方向數據採集期間內和將來方向數據採集期間內經由廣域網(2)採集的多個車輛的行駛位置數據來繪製過去方向分布地圖(圖A)和將來方向分布地圖(圖B)(S2、S3)；比較這兩個分布地圖以提取差異分布(S4)；在預定的條件下，分別將沒有出現在圖A而出現在圖B的差異分布或者出現在圖A而沒有出現在圖B的差異分布定義為最近開放或者關閉的公路(S8、S9、S15、S16)；以及將定義的結果反映到現有公路地圖數據上以進行更新(S13)。
文檔編號G01C21/00GK1909022SQ20061010843
公開日2007年2月7日 申請日期2006年8月2日 優先權日2005年8月3日
發明者後藤雅幸, 山田信一 申請人:株式會社電裝