一种基于路段拓扑的跨路段地图数据拼接方法与流程

本发明涉及商用车智能网联，尤其是涉及一种基于路段拓扑的跨路段地图数据拼接方法。

背景技术：

1、目前商用车速度规划系统中的地图数据管理通常采用整条路线存储方式，即预先将固定的运输路线（如武汉西至广州）的全部地图节点数据作为一个整体存储在数据库中。当需要使用该路线进行速度规划时，直接读取整条路线的节点数据作为算法输入。部分方案按路段分别存储节点数据，但路段之间的衔接关系通过硬编码或配置文件维护，仅支持预定义的固定路线组合。

2、现有技术方案存在以下缺陷：一、整条路线存储方式只能支持预定义的固定路线，当用户需要选择新的起止地点组合时，需要重新存储一份对应的完整路线数据，导致数据冗余且无法灵活应对任意起止点的路线需求。二、当采用分路段存储时，各路段的节点数据中累计距离（cum_distance）均从0开始，直接拼接后累计距离会出现跳变，累计距离不是连续递增的。速度规划算法通常依赖累计距离的单调连续性来计算两点之间的实际行驶距离、速度梯度和加速度，累计距离的跳变将直接导致速度规划算法计算出错误的距离差和速度梯度，进而输出不合理的目标车速，严重影响商用车的行驶安全性和燃油经济性。三、当路段数量增多、路网结构复杂时，通过硬编码或配置文件维护的路段衔接关系难以快速查找到任意两个地点之间的可达路径，缺乏系统化的路径查找机制。四、现有技术方案中的累计距离通常基于地图节点间的水平投影距离或简单几何距离计算得到，未充分考虑道路纵坡对实际行驶里程的影响。在长距离运输（如300km以上）中，路段的平均坡度虽小但持续作用，导致地图累计距离与实际行驶里程之间逐渐产生累积偏差，误差在长距离行驶中不断累积放大，影响速度规划的经济性和准时到达精度。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种基于路段拓扑的跨路段地图数据拼接方法，解决路线灵活性差、多路段拼接时累计距离不连续、起止点间路径查找效率低以及坡度累积误差较大的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种基于路段拓扑的跨路段地图数据拼接方法，包括以下步骤：

3、建立地点字典表、路段拓扑表和路点数据表的三级关联数据结构，所述路段拓扑表通过下一衔接路段编码字段形成链式衔接关系；

4、接收用户起点和终点，在路段拓扑表中沿下一衔接路段编码递归匹配，生成从起点至终点的有序路段链；

5、按路段链顺序查询各路段的节点数据，判断路线中是否存在断点，进行累计距离修正：若无断点，第一路段累计距离不变，其余路段修正为原始累计距离加上前序路段总长之和再加上坡度补偿系数与该路段平均坡度的乘积；若有断点，断点前各路段的修正方式与无断点相同，断点处重置局部里程基准，断点后各路点修正为全局前置总长加局部基准加原始累计距离加坡度补偿项；

6、将各路段修正后的节点数据合并为完整的路线节点数据。

7、优选方案中，所述地点字典表存储所有可选地点的唯一标识、地点名称、地点简码和中心点经纬度；

8、所述路段拓扑表存储每个独立路段的唯一标识、路段编码、路段名称、起点地点标识、终点地点标识、下一衔接路段编码和路段总长度，其中下一衔接路段编码指向拓扑顺序上的下一个相邻路段，形成链式衔接关系；

9、所述路点数据表存储各路段的节点数据，包括每一路点的经纬度、海拔、坡度、累计距离和路段平均坡度，并通过路段编码与所述路段拓扑表关联；

10、所述路点数据表中各路点数据存储的累计距离为原始累计距离。

11、优选方案中，在所述路段拓扑表中以所述起点地点标识查找候选路段，沿所述下一衔接路段编码字段递归遍历，直至匹配到所述终点地点标识，生成从起点至终点的有序路段链，包括以下子步骤：

12、根据用户输入的起点和终点名称，从地点字典表中查询对应的起点和终点地点标识；

13、在路段拓扑表中查找所有与起点地点标识对应的候选路段；

14、对每一候选路段，沿下一衔接路段编码字段递归遍历，直至找到终点地点标识等于所述终点地点标识的路段，判定路径可达并停止遍历；或者直至所述下一衔接路段编码为空，判定路径不可达；

15、将所有能从起点到达终点的路径所对应的有序路段编码数组作为候选路段链，从中选择一条作为所述路段链。

16、优选方案中，对于无断点的路线，设路段链为，其中n≥2；

17、对于第一路段中的每一路点，其修正后累计距离保持原始累计距离不变；

18、对于第i路段中的每一路点，其修正后累计距离按照以下公式计算：

19、；

20、其中，表示第i路段中第j个路点的原始累计距离，表示第k个路段的路段总长度，表示从第一路段到第i-1路段的路段总长度之和，表示坡度补偿系数，表示第i路段的平均坡度，表示修正后累计距离。

21、优选方案中，对于有断点的路线，修正包括：

22、断点前各路段的修正方式与完整干线修正方式相同；

23、在断点处，将当前累计距离值作为局部里程基准值存储至服务区路点表；

24、断点后第m路段的各路点的修正后累计距离，公式为：

25、；

26、其中，表示断点前所有路段的总长度之和，表示断点处存储的局部里程基准值，表示断点后第m路段中第j个路点的原始累计距离，表示断点后第m路段的平均坡度，α表示坡度补偿系数。

27、优选方案中，还包括漂移自校正步骤：

28、每经过预设里程间隔，自动获取该位置处的gps实测里程值；

29、将所述gps实测里程值与所述路点数据表中对应位置的累计距离进行比对，计算偏差率，公式为：

30、；

31、其中，为第m个校验点处gps实测的累计里程值，为第m个校验点处地图节点数据的累计距离值；

32、根据所述偏差率动态调整所述坡度补偿系数。

33、优选方案中，所述坡度补偿系数的动态调整采用以下方式：

34、当所述偏差率超过预设阈值时，按照偏差率方向与幅度对所述坡度补偿系数进行同向微调；

35、所述微调后的坡度补偿系数应用于后续路段的累计距离修正计算中。

36、优选方案中，所述路点数据表包括大路点表和小路点表：

37、所述大路点表中预设第一路点间距，每一路点数据至少包含经纬度、海拔和坡度，用于粗规划算法；所述小路点表中预设第二路点间距，每一路点数据至少包含经纬度、海拔、坡度、航向角、曲率和节点类型，用于细规划算法；所述大路点表和所述小路点表均通过路段编码与所述路段拓扑表关联。

38、优选方案中，当从起点到终点之间存在多条可达路径时，将多条可达路径各自对应的路段链全部返回并输出至前端供用户选择。

39、优选方案中，所述三级关联数据结构中，所述地点字典表通过地点标识与所述路段拓扑表中的起点地点标识和终点地点标识关联，所述路段拓扑表通过路段编码与所述路点数据表关联；

40、所述路段拓扑表中各路段的路段总长度等于该路段中原始累计距离的最大值。

41、本发明提供了一种基于路段拓扑的跨路段地图数据拼接方法，包括：建立地点字典表、路段拓扑表和路点数据表的三级关联数据结构，接收用户输入的起止地点，基于起点候选路段沿所述下一衔接路段编码递归遍历进行路径匹配，生成从起点到终点的有序路段链；按所述路段链顺序查询各路段的节点数据，根据路线类型博包括完整干线无断点路线和含服务区断点或中途截取的子路线，执行双模式自适应累计距离修正；每行驶预设里程间隔，自动对比gps实测里程与地图累计距离计算偏差率，动态调整所述坡度补偿系数；将各路段修正后的节点数据按所述路段链顺序合并为完整路线数据；实现了任意起止点间灵活路线组合与自动化路径查找，提高了场景适用性，抑制了长距离累计误差，提高了路段拼接的完整性和精准性，可广泛应用于商用车速度规划系统的地图数据管理。