[发明专利]用于与传感器检测到的对象进行地图匹配的方法

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技术领域

本发明一般来说涉及数字地图、地理定位系统和交通工具导航，且确切地说，涉及用于与传感器检测到的对象进行地图匹配的系统和方法。

背景技术

在过去数年内，已日益使用导航系统、电子地图(在本文中也被称作数字地图)和地理定位装置来提供各种导航功能。这些导航功能的实例包括确定交通工具的总体位置和定向；找到目的地和地址；计算最优路线；以及提供实时驾驶导引，包括访问商务列表或黄页。

一般来说，导航系统将街道、河流、建筑物以及其它地理和人造特征的网络描绘为一系列线段，包括(在驾驶导航系统的情况下)大致沿着每一街道的中心伸展的中心线。接着可靠近那条中心线或关于那条中心线在地图上定位移动的交通工具。

一些较早先的导航系统(例如，在第4,796,191号美国专利中描述的导航系统)已主要地依赖于相对位置确定传感器连同“航位推算法”特征来估计交通工具的当前位置和航向。然而，此技术倾向于累积少量的位置误差。可部分地借助于“地图匹配”算法来校正误差，其中地图匹配算法将由交通工具的计算机计算的航位推算位置与街道的数字地图进行比较，以在地图的街道网络上找到最适当的点(如果实际上可找到此点)。系统接着更新交通工具的航位推算位置以匹配地图上推测起来较准确的“更新位置”。

其它形式的导航系统已使用信标(举例来说，无线电信标，有时也被称作电子路标)来提供位置更新和减少位置误差。因为若干原因(包括高的安装费用)，电子路标常按非常低的密度间隔开。这意味着在可能遇到另一个信标或电子路标且将其用于位置确认前误差将经常累积至不可接受的水平。因此，即使借助使用信标，例如地图匹配的技术仍然需要消除或至少显著地减少累积的误差。

地图匹配技术也已证明在将关于他的/她的当前位置、定向、邻近地区、目的地、路线的有意义的“真实世界”信息或关于沿着特定旅程将遇到的目的地的信息提供给驾驶员的过程中有用。可将第4,796,191号美国专利中揭示的地图匹配的形式考虑为“推论性的”，也就是，揭示的算法设法使交通工具的航位推算的(或另外估计的)轨迹与在地图中编码的道路网络匹配。交通工具不具有道路网络的直接测量结果；而是，导航系统仅估计交通工具的位置和航向，且接着设法将那些估计与已知道路段的位置和航向进行比较。一般来说，这些地图匹配技术是多维的，且考虑到了众多参数，最重要的是道路与估计的位置之间的距离，和道路与估计的交通工具航向之间的航向差。地图也可包括附加到每一道路段的绝对坐标。典型的航位推算系统可能借助于使驾驶员识别交通工具在地图上的位置来起始过程。这使得能够按绝对坐标提供航位推算位置。随后的航位推算确定(也就是，增加的距离和航向测量)可接着用以计算一组新的绝对坐标，且将新的或当前航位推算位置与在地图中识别为位于计算出的航位推算位置附近的道路段进行比较。当交通工具移动时，可接着重复过程。可与位置自身一起计算当前航位推算位置的位置误差的估计。此误差估计又界定交通工具有可能在某一概率内处于的空间区域。如果交通工具的确定位置处于道路段的计算出的距离阈值内，且估计的航向处于根据道路段信息计算出的航向的计算出的航向差阈值内，那么可按某一概率推断出交通工具一定处于所述道路区段上。这允许导航系统进行任何必要的校正以消除任何累积的误差。

随着价格合理的地理定位系统(GPS)卫星接收器硬件的引入，也可将GPS接收器添加至导航系统以接收卫星信号和使用所述信号直接计算交通工具的绝对位置。然而，即使有GPS的益处，地图匹配也通常用以消除接收的GPS信号内和地图内的误差，以及较准确地对驾驶员展示他/她在所述地图上的何处。虽然在全局或宏观尺度上卫星技术极其准确；但在局部或微观尺度上小的位置误差仍然确实存在。这主要地是因为GPS接收器可能经历间歇的或不良的信号接收或信号失真；以及因为街道的中心线表示和来自GPS接收器的测量的位置可能皆仅在若干米内是准确的。较高的执行系统使用航位推算与GPS的组合来减少位置确定误差，但即使有此组合，误差仍可能在若干米或更大的程度上出现。

在一些例子中，可添加惯性传感器以提供在适度距离上的益处，但在较大的距离上，即使包括惯性传感器的那些系统也将累积误差。