[发明专利]一种高效GPS轨迹地图匹配方法

说明书

本发明提供了一种高效GPS轨迹地图匹配方法，属于交通技术领域，包括以下步骤：得到有效GPS轨迹点列表；得到当前搜索终点；由当前搜索终点回溯所述最佳地图匹配路径，遍历获取沿途各GPS轨迹点的最佳匹配结果，并汇总输出匹配结果统计表；判断当前搜索终点是否为末点。本发明既实现了以“路径搜索导向的GPS轨迹点匹配逻辑”替代了传统的“GPS轨迹点导向的路径搜索逻辑”，同时也解决了新兴算法中存在回溯死循环问题，避免了传统匹配逻辑中繁复低效的地图数据调用过程，极大提升了地图匹配工作效率，解决了现有技术GPS轨迹匹配方法中匹配精度及效率难以兼顾的问题，可广泛应用于边缘计算、导航系统及城市交通数据挖掘管理领域。

技术领域

本发明属于交通技术领域，尤其涉及一种高效GPS轨迹地图匹配方法。

背景技术

城市交通网络系统是个复杂的巨系统，每时每刻都有数以万计的交通流在其网络结构上运行及转移，如何全面准确对相关交通时空数据进行采集，进而为系统分析把握城市交通网络运行规律、拥堵发生演变机理、完善大规模城市交通需求组成结构、优化相关交通网络系统供给等交通系统分析难题提供强有力的数据及理论支撑，是近年来交通系统智能分析领域的主要议题之一。

其中车载GPS数据作为快速易得的交通信息数据源之一，具有覆盖范围广、时间连续性强、与交通网络直接相关等数据优势，近年来已为各类交通大数据系统分析项目广泛采用，通过将实时车载GPS轨迹信息映射至交通网络，通过分析挖掘相关出行轨迹信息，相关统计结果既可有效覆盖城市大范围时空下的交通系统信息，也能在需要时较精确刻画区域交通运行状态。而系统分析的第一步即是基于车载GPS将车辆行驶轨迹与路网结构进行准确映射，称为“Map Matching轨迹匹配”，相关算法即为轨迹匹配算法，一般分为四类：几何、拓扑、概率、高级等。

快速准确刻画“车辆行驶轨迹与道路网络的匹配关系”对车载导航、基于位置的服务、交通网络系统分析等工作的重要性不言而喻，然而纵观现有各类匹配算法,算法逻辑仍存在一些技术性缺点。对于传统步进式匹配算法，如HMM，隐式马尔科夫匹配算法；MDP，多准则动态规划匹配算法；LBMM，基于轨迹局部特征的匹配算法，存在缺点包括：1） 步进式匹配过程速度慢，由于该匹配过程需逐点展开路径分析，较分段式匹配显著较慢，从而极大限制了地图匹配算法的应用效果，如车载导航及基于位置的服务中地图路径卡顿现象、以及基于离线地图匹配在传统交通规划及系统分析应用领域尚无有效应用案例等。2）总体匹配比例较低，各类匹配算法匹配里程总体一般不到90%，产生原因包括路网拓扑中存在误差、GPS轨迹点采样误差等；3）匹配精度与比例难以兼顾，若采用路径搜索等算法精确匹配，往往由于网络拓扑原因导致总体匹配比例较低，有时甚至低于50%，而若采用行驶方向对行驶轨迹进行估计，则又易产生局部匹配误差；4）算法缺乏有效逻辑控制，局部匹配误差不可控，尤其在交通网络结构复杂的区域，如多条干路辅路并行路段、交叉口区域，匹配误差难以避免；5） 对异常GPS轨迹点缺乏有效处理，如设备故障导致的GPS轨迹点异常等，有时可能严重影响匹配质量。

对于最新的基于“路径搜索-轨迹点空间加权”匹配算法（申请号为：CN202110005167.7），也有一些先天缺陷，包括：前向搜索存在信息重叠，该算法设计将导致匹配过程无法避免出现回溯验证死循环，从而可能严重降低匹配效率。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种高效GPS轨迹地图匹配方法，解决了现有技术GPS轨迹匹配方法中匹配精度及效率难以兼顾以及降低匹配效率的问题。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

本方案提供一种高效GPS轨迹地图匹配方法，包括以下步骤：

S1、获取任一车辆的GPS经过的若干个GPS轨迹点，并对所述若干个GPS轨迹点进行初始化操作，得到有效GPS轨迹点列表VP={vp（1）,vp（2）,…,vp（k）}；