(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210899716.4 (22)申请日 2022.07.28 (71)申请人 东南大学 地址 210096 江苏省南京市玄武区四牌楼 2 号 (72)发明人 任刚　徐泓基　诸赛　马景峰　 曹奇　吴辰旸　邓玥　赵欣　 (74)专利代理 机构 南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 专利代理师 陈月菊 (51)Int.Cl. G06F 16/29(2019.01) G06F 16/23(2019.01) G06F 17/18(2006.01) G06N 7/00(2006.01)G06Q 10/04(2012.01) G01S 19/39(2010.01) G01C 21/30(2006.01) (54)发明名称 基于浮动车卫星定位数据的轨 迹重构方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于浮动车卫星定位数据 的轨迹重构方法， 包括以下步骤： 处理存在错误 和误差的输入卫星定位数据； 基于隐马尔可夫模 型将浮动车卫星定位数据精确匹配到道路中心 线上； 依据地图匹配方法 处理浮动车卫星定位数 据获得离散浮动车轨迹数据； 结合插值算法和一 致性约束提出平滑重构离散的匹配后卫星定位 数据。 本发 明使通过卫星定位系统获得的卫星定 位数据能够得到有效的利用， 促进了交通状态预 测、 交通管理控制等领域的发展。 权利要求书3页 说明书7页 附图3页 CN 115481207 A 2022.12.16 CN 115481207 A 1.一种基于浮动车卫星定位数据的轨 迹重构方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： S1、 数据处 理， 包括电子地图获取和浮动车卫星定位数据处 理； S2、 将卫星定位点数据垂直投影到距离卫星定位点dk范围内的路段上， 获得多个在 道路 中心线上的投影点； S3、 基于隐马尔可夫模型， 计 算各个投影点 由相应的卫星 定位点zi发出的输出观测概 率 和各个投影点 之间进行转换的状态转移概 率 S4、 根据各个状态的输出观测概率和状态转移概率建立最短路问题， 构建最短路问题 搜索图模型； S5、 求解构建出的搜索图中从源点到终点的最短路径， 将最短路径节点输出， 获得地图 匹配序列； S6、 利用地图匹配算法将路段上的浮动车卫星定位数据匹配到路段上， 获得匹配后的 浮动车轨 迹数据， 计算投影点距离路段起 点的距离； S7、 利用轨迹重构算法对车辆轨迹进行重构， 获得基于浮动车卫星定位数据的连续平 滑的车辆 轨迹数据。 2.根据权利要求1所述的基于浮动车卫星定位数据的轨迹重构方法， 其特征在于： 在S1 中， 电子地图包括道路位置信息、 道路拓扑信息和道路等级信息 。 3.根据权利要求1所述的基于浮动车卫星定位数据的轨迹重构方法， 其特征在于： 在S2 中， 将两个电子地图定位点作为路段， 将浮动车卫星定位数据 投影到距离电子地图两端点 均小于距离dk的路段上。 4.根据权利要求1所述的基于浮动车卫星定位数据的轨迹重构方法， 其特征在于： 在S3 中， 计算投影点的输出观测概 率模型为： 其中， σz为卫星定位系统误差服从高斯分布的方差， 为轨迹点zi与投影点 的 地球大圈距离； 计算投影点的状态转移概 率模型为： 式(2)中的 计算方式为： 式(2)中的β 计算方式为： 其中 表示投影点 到投影点 的最短距离， δ(zi‑1,zi)表示浮动车卫星定 位点zi‑1到下一个定位点zi的地球大圈距离， α 是0到1之间的一个值， 用来控制节点成本和权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115481207 A 2边成本之间的权重， d表示浮动车卫星定位点到相应投影点的地球大圈距离上界， t表示投 影点之间的最短距离与浮动车卫星定位 点之间的地球大圈距离比值的可接受 临界值。 5.根据权利要求1所述的基于浮动车卫星定位数据的轨迹重构方法， 其特征在于： S4 中， 搜索图的节点由投影点构成， 搜索图的边由投影点到投影点之 间的路径构成， 搜索图的 节点成本是投影点的输出观测概 率值， 搜索图的边成本是投影点的状态转移概 率值。 6.根据权利要求1所述的基于浮动车卫星定位数据的轨迹重构方法， 其特征在于： S5 中， 源点是第一个浮动车卫星定位点的所有潜在投影点形成的集合， 终点是最后一个浮动 车定位点的所有潜在投影点形成的集合， 利用双向Dijkstra算法得到距离最小的投影点序 列就是卫星定位 点匹配到道路中线上的匹配序列， 算法目标函数为： 最终每一个卫星定位 点有且只有一个对应的投影点， 包括源点和终点。 7.根据权利要求1所述的基于浮动车卫星定位数据的轨迹重构方法， 其特征在于： S7 中， 轨迹重构方法包括三种 不同的算法， 分别 是两点三次Hermite插值重构算法， 局 部多项 式回归插值重构算法， 分段Hermite插值重构算法。 8.根据权利要求7所述的基于浮动车卫星定位数据的轨迹重构方法， 其特征在于： 两点 三次Hermite插值 函数为： H3(t)＝y0α0(t)+y1α1(t)+m0β0(t)+m1β1(t)        (6) 其中y0和y1是点x0和点x1处的函数值， m0和m1是点x0和点x1处的一阶导数值， α0(t)， α1 (t)， β0(t)和β1(t)是用于构造插值 函数的基函数， 基函数 形式分别为： 其中式(7)(8)(9)(10)中的t0， t1表示浮动车卫星定位 点投影点x0和x1的记录时间。 9.根据权利要求8所述的基于浮动车卫星定位数据的轨迹重构方法， 其特征在于： 分段 Hermite插值 函数利用G函数计算结果 替换式(6)中的m0和m1， G函数形式为： Δi‑1计算方法为： α 计算方法为： hi计算方法为：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115481207 A 3