點處的曲率;最后利用數(shù)字地圖制作軟件制作帶有道路曲率的增強型數(shù)字矢量地 圖； 具體實施步驟包括： 步驟一、選定道路，確定道路的起始點與終點； 首先將需要測繪的道路進行分割，選定需要進行量測的部分，確定需要測繪部分的起 始點與終點；本方法所適用的道路為高速公路以及一級、二級公路，且所適用的道路光滑連 續(xù)，不包含交叉路口；鑒于步驟二所采用的高斯-克呂格投影在局部范圍精度較高，因此選 擇的道路長度不超過5km; 步驟二、通過信息采集車輛獲取道路信息采集點及其位置信息，并對獲得的位置信息 進行初步處理； 信息采集車輛，搭載了組合導(dǎo)航系統(tǒng)，輸出頻率為20Hz，可以采集到車輛所在道路的位 置信息LnBi，其中1^為經(jīng)度，煒度，i表示組合導(dǎo)航系統(tǒng)輸出的位置信息的序號，i = l， 2,3-；本方法將采集到的第1組經(jīng)煒度信息1^、81所表示的點作為第1個道路信息采集點1? 1 (U 由于道路的車道之間基本平行，所以本方法選取行進方向左側(cè)車道來提取道路的 曲率信息，且在采集過程中采集車輛沿車道中心行駛;道路信息采集過程中為了保證道路 信息采集點密度均勻，車速在60~70km/h之間，相鄰的道路信息采集點間隔距離在0.83~ 0.97m之間；由于制作地圖需要平面直角坐標(biāo)系坐標(biāo)，本方法采用較為成熟的3度帶高斯-克 呂格投影方法，將道路信息采集點的經(jīng)煒度坐標(biāo)RKU BO投影為高斯平面直角坐標(biāo)系坐標(biāo) Pi(xiyi)，xi為坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后對應(yīng)的平面直角坐標(biāo)系的縱坐標(biāo)(北向位置），yi為坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后對 應(yīng)的平面直角坐標(biāo)系的橫坐標(biāo)(東向位置）；根據(jù)起始點RKU 選定R Q(LQ Bo)作為高斯- 克呂格投影的原點，其中L〇 = 3D，D為（U/3)四舍五入取整的值，Bo = 0° ;經(jīng)煒度坐標(biāo)Ri(Li 轉(zhuǎn)換公式如下所示：式(1)為高斯投影公式的泰勒級數(shù)展開式，式中省去了 7次以上高次項，其中為赤道至煒 度Bi的子午線弧長，且.c.〇.s 氏([、戰(zhàn)扎馬 + 4sift3.? + (63 sift5 場 + sin7與）， 1為所求點的經(jīng)度U與Lo之差，t = tan B^nie'cos Bi，N為通過所求點的卯酉圈曲率半徑， e'為橢球第二偏心率，Co，&，C2，C3，C4為與點位無關(guān)的系數(shù)，僅有橢球體長半軸、短半軸、第 一偏心率等參數(shù)確定； 步驟三、根據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后的道路信息采集點，選取道路的主節(jié)點及其附屬節(jié)點； 目前矢量地圖多采用點的連線來表示道路，所以本方法從轉(zhuǎn)換后的道路信息采集點Pi (Xlyl)中選取主節(jié)點及其附屬節(jié)點，通過主節(jié)點的連線來表示道路;主節(jié)點及其附屬節(jié)點的 選取的方法為:選取連續(xù)5個轉(zhuǎn)換后的道路信息采集點，然后取中間的第3個作為主節(jié)點，其 余的作為附屬節(jié)點；起始主節(jié)點仏選取車輛所獲得到的轉(zhuǎn)換后的第3個道路信息采集點P 3 (x3y3)，主節(jié)點N!表示為ΓΜΧ! Y!)其中X^x^Y^ys;同時選取P3左右4個轉(zhuǎn)換后的道路信息 采集點？心171)、？2(1272)、？4(1474)、？5(1575)作為主節(jié)點見附屬節(jié)點見,1、1'11,2、他,3、見,4，對應(yīng) 附屬節(jié)點表示為Ni,i(Xi,i Yi.ihNuUu YuhNuUu YuhNuUij Υι,4)，其中Χι,ι = Xl、Yl,l = yi、Xl,2 = X2、Yl,2 = y2、Xl,3 = X4、Yl,3 = y4、Xl,4 = X5、Yl,4 = y5;依此類推，一般的節(jié)點及 其附屬節(jié)點取法如下：例如，第k個主節(jié)點Nk選取道路信息采集點P5k-2(X5k-2 y5k-2)，即主節(jié) 點Nk表示為Nk(Xk Yk)其中Xk = X5k-2、Yk = y5k-2,同時對應(yīng)的附屬節(jié)點化1、池,2、池,3、池,4選取的 ?? 路f曰息木集點為P5k-4 ( X5k-4y5k-4 )、P5k-3 ( X5k-3y5k-3 )、P5k-1 ( X5k-iy5k-1)、P5k ( X5ky5k )，則對應(yīng)的 附屬節(jié)點表示為Nk,l(Xk,l Yk,l)、Nk,2(Xk,2 Yk,2)、Nk,3(Xk,3 Yk,3)、Nk,4(Xk,4 Yk,4)，其中Xk,l = X5k-4、Yk, 1 - y5k-4、Xk, 2 - X5k-3、Yk, 2 - y5k-3、Xk, 3 - X5k-1、Yk, 3 - y5k-1、Xk, 4 - X5k、Yk,4 - y5k，中k - 1，2,3···;依次類推，直至選取道路結(jié)束為止，如果最后道路信息采集點不足5個，則不再選 取主節(jié)點，默認(rèn)道路至此結(jié)束； 步驟四、根據(jù)選定的主節(jié)點、附屬節(jié)點，判斷其是否滿足要求，如不滿足則對其進行相 應(yīng)的變換； 為了能夠滿足步驟五的拉格朗日插值算法的要求，避免在計算道路軌跡表達(dá)式時候出 現(xiàn)無法求解的情況(即任意一個主節(jié)點與其附屬節(jié)點的縱坐標(biāo)出現(xiàn)相同的情況），需要判斷 選定的主節(jié)點、附屬節(jié)點是否滿足要求，如不滿足則對其進行相應(yīng)的變換；由于相鄰的主節(jié) 點間距不超過4.85m(道路信息采集點間隔不超過0.97m，相鄰道路主節(jié)點之間間隔不超過 4.85m)，因此一個道路主節(jié)點及其附屬節(jié)點表示的道路區(qū)域長度在5m以內(nèi)，同時考慮到所 采集道路(高速公路以及一級、二級公路)的實際情況，即使出現(xiàn)縱坐標(biāo)相同的情況，通過橫 坐標(biāo)和縱坐標(biāo)相互替換的方法，變換后的節(jié)點坐標(biāo)就可以滿足拉格朗日插值的要求；同時 這種變換方法不會改變道路的曲率。若出現(xiàn)縱坐標(biāo)相同的情況，則具體的變換步驟為:首先 將第k個主節(jié)點Nk的Xk坐標(biāo)賦值給中間量temp，再將Yk坐標(biāo)賦值給Xk，最后將temp賦值給Yk; 同理先將主節(jié)點Nk第j個附屬節(jié)點的Xk,j坐標(biāo)賦值給中間量temp」，再將Yk,j坐標(biāo)賦值給Xk,j， 最后將temp」賦值給Yk, j，其中j = 1，2，3，4; 步驟五、通過拉格朗日插值算法對每個主節(jié)點及其附屬節(jié)點進行插值，獲得每個主節(jié) 點處道路軌跡的函數(shù)表達(dá)式； 已知一個任意主節(jié)點Nk(Xk Yk)與其附屬節(jié)點Nk,i(Xk,i Yk,i)、Nk,2(Xk,2 Yk,2)、Nk,3(Xk,3 Yk,3)、Nk,4(Xk,4 Yk,4)，通過拉格朗日插值算法則可以求出主節(jié)點Nk所在道路軌跡的函數(shù)表 達(dá)式fk(X)。 公式如下所示：(2:) 步驟六、根據(jù)所獲得的主節(jié)點處道路軌跡函數(shù)表達(dá)式，計算出該處道路的曲率； 根據(jù)所獲得的主節(jié)點Nk處道路軌跡函數(shù)表達(dá)式fk(x)，該節(jié)點處道路的曲率Qk可由下曲 率計算公式獲得：其中f〃k(x)為主節(jié)點Nk處軌跡函數(shù)表達(dá)式fk(x)在主節(jié)點Nk處的二階導(dǎo)數(shù)，f k(x)為主 節(jié)點Nk處軌跡函數(shù)表達(dá)式fk(x)在主節(jié)點Nk處的一階導(dǎo)。 步驟七、最后通過數(shù)字地圖制作軟件將道路主節(jié)點位置信息及曲率信息制作成帶有道 路曲率的增強型數(shù)字矢量地圖； 將獲得到的道路主節(jié)點位置信息Nk(Xk Yk)以及曲率信息Qk通過數(shù)字地圖制作軟件生成 帶有道路曲率的增強型數(shù)字矢量地圖；本方法采用數(shù)字地圖制作軟件來制作增強型數(shù)字矢 量地圖，通過道路主節(jié)點連線表示選取的道路，然后增加主節(jié)點的曲率信息列表將對應(yīng)的 曲率增加到地圖上。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種帶有道路曲率的增強型數(shù)字矢量地圖制作方法，本方法首先選定道路，確定道路的起始點與終點；通過信息采集車輛獲得道路信息采集點及其位置信息，并對獲得的位置信息進行初步處理；從處理后的道路信息采集點中選取道路的主節(jié)點及附屬節(jié)點；判斷選取的主節(jié)點及附屬節(jié)點是否滿足要求，如果不滿足則進行相應(yīng)的變換；然后采用拉格朗日差值法，獲得主節(jié)點處道路軌跡的函數(shù)表達(dá)式；接著利用數(shù)學(xué)方法通過軌跡的函數(shù)表達(dá)式，計算出主節(jié)點處的曲率；最后利用數(shù)字地圖制作軟件制作帶有道路曲率的增強型數(shù)字矢量地圖。
【IPC分類】G09B29/00
【公開號】CN105632327
【申請?zhí)枴緾N201510993096
【發(fā)明人】李旭, 王宇, 李晨曉
【申請人】東南大學(xué)
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2015年12月24日