一種車輛導航方法

2023-04-23 08:05:01

專利名稱：一種車輛導航方法
技術領域：
本發明公開了一種導航方法，尤其涉及一種車輛導航方法，屬於通信技術領域。
背景技術：
智能交通導航系統是藉助電子地圖為駕駛員提供車輛的位置、速度、方向和周圍地理環境等信息，以指導駕駛員安全、準確、快速的到達目的地。目前中國的導航系統在車輛行駛過程中能提供轉向服務，但是一般只能根據導航路線，和GPS信息獲取當前車所在的位置、道路名稱，下一條道路的名稱和轉向類型，計算出離下一個路口的距離，在到達交叉路口前的1000m、500m、200m,提供比較簡單的轉向語音提示，除了在急轉彎處有可能有路標提示外，在車輛的彎道行駛和轉彎處，沒法提供更多轉彎的相應的安全駕駛信息，從而嚴重影響駕駛員的安全駕駛。針對此問題，而本發明能提取任意一條道路上的所有彎道數據，和交叉路口轉向角度比較大的轉向數據，所有的這些彎道可以進入到信息提醒當中，為安全駕駛提供更好的信息，解決了當前道路，尤其是山區道路，由於不熟悉路型導致的駕駛安全問題。

發明內容
針對現有技術中存在的技術問題，本發明的目的在於提供一種車輛導航方法，可以提供全國路網的彎道信息，對車輛進行準確的導航，提高駕駛安全性。本發明的技術方案為一種車輛導航方法，其步驟為I)分區讀取每一道路的基本數據和屬性數據，將同一區域的道路基本數據存入一列表Cl中，道路端點信息、標識符和道路屬性數據存入一列表C2中；2)對於每一區域，進行a)處理a)將列表Cl中每一道路的點串數據進行前後點連線並計算連線與正北方向夾角的矢量角度，得到一矢量角度數組；b)根據所述矢量角度數組計算每一道路的彎道曲線段及曲率，並保存滿足設定條件的彎道曲線段的具體道路數據；c)根據列表C2中的數據，計算任意兩道路的端點之間的距離，取距離最小值，根據道路類型判斷兩道路是否為相交道路；如果是，則計算該相交道路交叉路口的曲率，並保存滿足設定條件的交叉路口的具體道路數據；3)將所有區域中步驟b)、c)保存的數據分別寫入一文件中並建立索引；4)根據當前輸入範圍框位置，得出所在區域，根據步驟3)所建索引讀取該所在區域道路的曲率數據，並將其疊加到當前輸入範圍框地圖上，進行彎道信息提示導航。所述步驟c)中，計算該相交道路交叉路口的曲率的方法為I)取出列表C2中兩條道路Rl、R2的數據；2)計算兩道路Rl、R2的首首端點、首尾端點、尾首端點、尾尾端點之間的距離，取最小距離Cmin，如果Cmin〈dmin，則判斷兩道路Rl、R2為相交，進行步驟3)，否則進行步驟
4);其中，dmin為道路Rl、R2道路等級相交容許的最大距離差，對應的兩端點為相交端點；3)分別取出每一相交端點鄰近的η個道路點，連成一條新的包括2n個點的交叉道路連線，計算出該交叉道路連線的彎道曲線段及曲率，並保存滿足設定條件的交叉道路路段彎道曲線段的具體道路數據；4)判斷循環是否結束，如果未結束，則計算另外兩條道路，重複步驟2)和3)，直到該區域任兩條道路均計算完成 。所述具體道路數據包括相交道路的名稱、交叉道路弧線段的點串個數和具體位置、屬性數據。所述設定條件為曲率在設定的範圍內或者相鄰角度變化大於90°。所述彎道曲線段及曲率的計算方法為11)根據所述矢量角度數組，確定前兩個線段的角度變化趨勢，並將其作為基準變化趨勢，判斷當前線段角度是否為終點，如果為終點則弧線段已結束，進行步驟12)，如果當前線段角度與前一個線段的角度的變化趨勢和基準變化趨勢一致，則繼續下一個線段的計算，直到變化趨勢和基準變化趨勢相反時，該弧線段結束；12)針對於當前計算出的弧線段，計算該弧線的總的變化角度和長度比值，計算出該弧線段的曲率，並保存滿足設定條件的彎道曲線段的具體道路數據；13)以當前結束點為起點計算，重複步驟11)、12)，直到該條道路的彎道曲線結束為止。所述將所有區域中步驟b)、c)保存的數據分別寫入一文件中並建立索引的方法為I)將所有區域中步驟b)單條道路彎道曲率計算結果根據行政區排序，同時建立行政區索引數據寫入一索引文件中，每條道路曲率數據的點串數據寫入另一個文件，點串數據的起始地址寫入索引文件中相應的位置；2)將所有區域中步驟c)交叉路口曲率計算結果根據行政區排序，同時建立行政區索引數據，寫入一索引文件中，每條道路的交叉路口的點串數據寫入另一個文件，點串數據的起始地址寫入索引文件中相應的位置。所述根據步驟3)所建索引讀取該所在區域道路的曲率數據，並將其疊加到當前輸入範圍框地圖上，進行彎道信息提示導航的方法為根據坐標轉換，把讀取的曲率數據疊加到當前輸入範圍框地圖上，並標註曲率半徑數值；同時根據GPS的位置得出道路的基本信息，根據當前導航路線，計算出前方的彎道或轉向，進行距離和語音提示。與現有技術相比，本發明的積極效果為I、能提取任意道路上的所有彎道數據，這是當前的導航道路數據中缺乏的；2、能提取交叉路口所有轉向的彎道信息；3、能在地圖上顯示出所在區域的所有具有一定危險性的道路彎道，和交叉路口轉向；同時能提供轉向具體角度和曲率大小等作為專業領域的應用。4、在行駛過程中在進入彎道區域前進行語音提示，其中包含彎道所在的道路名稱，距離，彎道轉向的角度，和曲率半徑大小等，增強警示作用。


圖I、本發明方法主流程圖2、數據讀取方法流程圖；圖3、單條道路的彎道曲率計算流程圖；圖4、交叉路口的曲率計算方法流程圖；圖5、導航應用流程圖。
具體實施例方式本發明的整個系統流程圖如圖I所示，具體分為四部分讀取數 據、單條道路的彎道曲率計算、交叉路口的曲率計算、寫文件。第一部分讀取數據讀取數據方法流程如圖2所示，初始化數據服務，確定excel原始道路數據在特定的路徑下是否存在，即數據源是否存在；從excel原始道路數據中根據區域來讀取數據，每個區域中的道路都有自己獨一無二的編號，根據編號讀出道路的基本數據(如道路的點串、點個數、道路名稱)和屬性(道路類型，道路等級等)。同時把一個區域的道路基本數據輸入存入一個列表Cl中，把基本數據中的道路端點信息、標識符和道路屬性數據存入另一個列表C2中，這樣有便於下一步的計算和排序，能提高計算的效率，待下一步計算。第二部分單條道路的彎道曲率計算單條道路的彎道曲率計算方法流程如圖3所示，針對列表Cl中的一條道路，計算該道路的點串數據進行前後點連線與正北方向夾角的矢量角度，得到一矢量角度數組，根據該矢量角度數組計算該道路角度變化的趨勢和方向，得出該道路的彎道曲線段，並對這些彎道進行相應的曲率計算，保存滿足設定條件的彎道曲線段的具體道路數據和其屬性數據。具體步驟如下I、判斷當前道路點串的數量為多少，如果點數大於2則進行第2步計算，否則結束本條道路計算。2、進行前後點連線，成為矢量線段，分別對這些線段進行與正北方向夾角的矢量計算，得出當前的角度，放入一個角度列表中，直到所有前後連線矢量線段計算結束，在該計算的過程中拋除掉重複點。3、根據矢量角度數組，對當前角度列表(即矢量角度數組)中的前兩個線段的角度進行變化趨勢判斷，確定當前點的弧度變化趨勢，以前兩個線段角度的變化為基準變化趨勢，判斷當前線段角度是否為終點，如果為終點則弧線段已結束進行步驟4的計算，不為終點若當前線段角度與前一個線段的角度的變化趨勢和基準的變化是一致的，則認為當前線段是在同一個弧線段裡，同時計算相鄰角度的變化值是否大於90度，如果是，標記存在相鄰角度變化差大於90度，繼續下一個計算，直到變化趨勢和基準變化相反時，該弧線段結束。4、針對於當前計算出的弧線段，計算該弧線的總的變化角度和長度比值，計算出該弧線的近似曲率，判斷該曲率是否在設定的所需範圍內或者相鄰角度變化差是否存在大於90度，保存彎道弧線段的具體道路數據(道路名稱、該弧線段的點串個數和具體位置)和其屬性數據(該弧線段的曲率半徑的大小和範圍框)寫入文件中同時保存在結果數組I中。5、以當前結束點為起點計算，重複上一個步驟3的計算，直到該條道路的彎道曲線結束為止。
第三部分交叉路口的曲率計算交叉路口的曲率計算方法流程如圖4所示，針對於某個區域，讀出該區域內所有的道路的端點數據C2，並進行兩兩的道路的端點距離計算，取最小值，根據道路類型判斷是否為相交道路，如果是，則計算相交端點附近的該兩條道路的點串連線的矢量角度和曲線長度，計算該轉向路口的曲率數據，得出需要的彎道曲線段的具體道路數據和其屬性數據。具體的步驟為I、取出某個區域所有道路的端點數據C2，取出最前兩條道路數據。2、兩兩道路相交計算，計算四種相交(首首相交、首尾相交、尾首相交、尾尾相交)的可能性端點之間的距離，最小距離(Cmin)的兩個端點為最有可能相交的兩個點，根據道路屬性數據的道路等級判斷最小距離對應的兩個點是否為相交(CmirKdmin)，其中dmin為該道路等級下相交的容許的最大距離差，如果相交進行下一步計算，如果不相交，則進入步驟4。 3、取出相交兩條道路的所有道路數據，取出相交兩端點附近η個相鄰的道路點(相交包括上述四種情況，對於道路首端點，取出首端點後續的η個道路點；對於道路尾端點，取出尾端點前面的η個道路點)，連成一條新的2η個點的道路數據，根據計算單條道路數據曲率的方法，計算出變化的角度差和距離，得出曲率，判斷是否在所需範圍內，保存該交叉路段的具體道路數據(相交道路的名稱、該弧線段的點串個數和具體位置)和其屬性數據(該弧線段的曲率半徑的大小和範圍框)寫入文件中同時保存在結果數組2中。4、判斷循環是否結束，未結束循環進入下兩條道路的計算，重複步驟2和3，直到該區域計算完成。第四部分寫文件分別對單條道路的彎道曲率計算和交叉路口的曲率計算得出的數據根據行政區進行索引並寫入相應的文件。具體的步驟如下I、對所有單條道路的曲率計算結果根據行政區排序，同時建立行政區索引數據(索引數據裡面包含了道路的基本數據)，寫入一索引文件中，每條道路曲率數據的點串數據寫入另一個文件，點串數據的起始地址寫入索引文件中相應的位置。2、對所有交叉路口的曲率計算結果根據行政區排序，同時建立行政區索引數據，寫入一索引文件中，每條道路的交叉路口的點串數據寫入另一個文件，點串數據的起始地址寫入索引文件中相應的位置。第五部分導航應用導航應用的流程如圖5所示，初始化曲率的數據文件，讀取單條道路曲率數據和交叉路口曲率數據的索引，通過輸入範圍框為位置，得出所在行政區，讀取該行政區的索引數據，判斷是否在該範圍中，根據索引取出完整的曲率數據。把曲率的數據疊加到地圖上，同時根據當前GPS的位置和導航信息獲取道路信息的出當前道路上的所在的彎道，進行計算和語音提示。具體的步驟為I、初始化曲率數據，判斷在特定的路徑下是否存在完整可用的曲率數據文件；讀取單條道路曲率數據和交叉路口曲率數據的索引，保存在特定的數組中。2、傳入所需當前需要數據的地理範圍框，分別左上角和右下角的地理坐標；根據範圍框的坐標計算出所覆蓋的行政區；根據行政區獲取其索引數據。
3、根據索引數據和範圍框，判斷車輛當前位置是否範圍框裡面，如果在，則根據當前索引數據，得出該範圍框的所有曲率數據。
4、根據坐標轉換，把曲線疊加到地圖上，同時標註上曲率半徑數值；同時根據GPS的位置根據道路匹配的算法得出道路的基本信息，根據當前導航路線，計算出前方的比較危險的彎道和轉向，進行距離和語音提示，達到同時視覺和聽覺的安全警示效果。
權利要求
1.一種車輛導航方法，其步驟為 1)分區讀取每一道路的基本數據和屬性數據，將同一區域的道路基本數據存入一列表Cl中，道路端點信息、標識符和道路屬性數據存入一列表C2中； 2)對於每一區域，進行a)^c)處理 a)將列表Cl中每一道路的點串數據進行前後點連線並計算連線與正北方向夾角的矢量角度，得到一矢量角度數組； b)根據所述矢量角度數組計算每一道路的彎道曲線段及曲率，並保存滿足設定條件的彎道曲線段的具體道路數據； c)根據列表C2中的數據，計算任意兩道路的端點之間的距離，取距離最小值，根據道路類型判斷兩道路是否為相交道路；如果是，則計算該相交道路交叉路口的曲率，並保存滿足設定條件的交叉路口的具體道路數據； 3)將所有區域中步驟b)、c)保存的數據分別寫入一文件中並建立索引； 4)根據當前輸入範圍框位置，得出所在區域，根據步驟3)所建索引讀取該所在區域道路的曲率數據，並將其疊加到當前輸入範圍框地圖上，進行彎道信息提示導航。
2.如權利要求I所述的車輛導航方法，其特徵在於所述步驟c)中，計算該相交道路交叉路口的曲率的方法為 1)取出列表C2中兩條道路Rl、R2的數據； 2)計算兩道路Rl、R2的首首端點、首尾端點、尾首端點、尾尾端點之間的距離，取最小距離Cmin，如果Cmin〈dmin，則判斷兩道路R1、R2為相交，進行步驟3)，否則進行步驟4);其中，dmin為道路Rl、R2道路等級相交容許的最大距離差，對應的兩端點為相交端點； 3)分別取出每一相交端點鄰近的η個道路點,連成一條新的包括2η個點的交叉道路連線，計算出該交叉道路連線的彎道曲線段及曲率，並保存滿足設定條件的交叉道路路段彎道曲線段的具體道路數據； 4)判斷循環是否結束，如果未結束，則計算另外兩條道路，重複步驟2)和3)，直到該區域任兩條道路均計算完成。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於所述具體道路數據包括相交道路的名稱、交叉道路弧線段的點串個數和具體位置、屬性數據。
4.如權利要求I或2所述的方法，其特徵在於所述設定條件為曲率在設定的範圍內或者相鄰角度變化大於90°。
5.如權利要求I或2或3所述的導航方法，其特徵在於所述彎道曲線段及曲率的計算方法為 11)根據所述矢量角度數組，確定前兩個線段的角度變化趨勢，並將其作為基準變化趨勢，判斷當前線段角度是否為終點，如果為終點則弧線段已結束，進行步驟12)，如果當前線段角度與前一個線段的角度的變化趨勢和基準變化趨勢一致，則繼續下一個線段的計算，直到變化趨勢和基準變化趨勢相反時，該弧線段結束； 12)針對於當前計算出的弧線段，計算該弧線的總的變化角度和長度比值，計算出該弧線段的曲率，並保存滿足設定條件的彎道曲線段的具體道路數據； 13)以當前結束點為起點計算，重複步驟11)、12)，直到該條道路的彎道曲線結束為止。
6.如權利要求I所述的方法，其特徵在於所述將所有區域中步驟b)、c)保存的數據分別寫入一文件中並建立索引的方法為 1)將所有區域中步驟b)單條道路彎道曲率計算結果根據行政區排序，同時建立行政區索引數據寫入一索引文件中，每條道路曲率數據的點串數據寫入另一個文件，點串數據的起始地址寫入索引文件中相應的位置； 2)將所有區域中步驟c)交叉路口曲率計算結果根據行政區排序，同時建立行政區索引數據，寫入一索引文件中，每條道路的交叉路口的點串數據寫入另一個文件，點串數據的起始地址寫入索引文件中相應的位置。
7.如權利要求I所述的方法，其特徵在於所述根據步驟3)所建索引讀取該所在區域道路的曲率數據，並將其疊加到當前輸入範圍框地圖上，進行彎道信息提示導航的方法為根據坐標轉換，把讀取的曲率數據疊加到當前輸入範圍框地圖上，並標註曲率半徑數值；同時根據GPS的位置得出道路的基本信息，根據當前導航路線，計算出前方的彎道或轉向，進行距離和語音提示。
全文摘要
本發明公開了一種車輛導航方法，屬於通信技術領域。本方法為1)分區讀取道路數據，將同一區域的道路基本數據存入一列表C1中，道路屬性數據存入一列表C2中；2)對於每一區域，將C1中每一道路的點串數據連線並計算每一道路的彎道曲線段及曲率，並保存滿足設定條件的彎道曲線段的具體道路數據；根據列表C2中的數據，計算任意兩道路的端點之間的距離，根據道路類型判斷兩道路是否為相交道路；如果是，則計算該相交道路交叉路口的曲率，並保存滿足設定條件的交叉路口的具體道路數據；3)將所有區域中保存的數據分別寫入一文件中並建立索引；4)根據所建索引讀取車輛所在區域道路的曲率數據進行導航。本發明能大大提高車輛行駛安全性。
文檔編號G01C21/34GK102636179SQ20121014773
公開日2012年8月15日 申請日期2012年5月11日 優先權日2012年5月11日
發明者王剛 申請人:北京賽德斯汽車信息技術有限公司