论文部分内容阅读
地图匹配(Map Matching)是一种广泛应用于导航系统定位的修正方法,这种方法是以软件技术为基础的,通过算法模型将GPS终端设备获取的车辆行驶轨迹与实地图中的拓扑道路关联起来,并修正车辆在实地图的相对行驶位置。由于地图匹配在交通系统中有相当大的实用性,很多学者花费大量的时间进行了研究,提出了很多与地图匹配相关的算法,这些算法各有优劣。能否减少导航系统定位的误差直接体现了地图匹配算法性能的好坏,但算法的实时性和鲁棒性也不容忽视。由于现有的地图匹配算法大多只考虑算法自身,导致算法实用性相对不强,所以应该考虑将其他可以有效利用的元素融合到算法中以提高算法的实用性。总而言之,在设计地图匹配算法的过程中,比较多种算法的优缺点,并将这些算法有效地结合起来,最终实现具有较高实时性、鲁棒性以及匹配精度的地图匹配算法。本文分析了影响地图匹配算法匹配精度的因素,并对现有的地图匹配算法进行了一系列的研究与总结,在此基础上,提出一个以道路网的拓扑特性为前提,利用当前车辆行驶位置的经纬度、行驶方向等信息与电子地图进行匹配的匹配算法。本论文提出的算法的基本思想是通过对电子地图进行网格划分来确定GPS定位点的网格编号,再通过构建误差区域来缩小匹配的搜索范围,从而减少了候选匹配路段数,最后构建了一个匹配模型,用来计算GPS定位点与候选匹配路段的匹配度,该模型即为权重模型。该权重模型是通过计算GPS定位点与候选匹配路段的最短距离、GPS定位点的行驶方向与候选匹配路段的夹角、定位点与候选匹配路段的相对位置关系这三个要素的权重总和来确定匹配路段,依据道路的拓扑关系、交通规则管制,在权重总和最大及次大的待匹配路段中选取最佳匹配路段。若仍无法从权重最大和次大的候选匹配路段中选取最优匹配路段,则将此定位点的相关信息记下,继续后续定位点的匹配,待后续定位点匹配完成后,利用最短路径算法来确定此定位点的匹配路段,再通过垂直投影法估计GPS定位点在此路段上的匹配位置。最后,在MATLAB平台上进行仿真实验,结果证明该算法是正确有效的。与传统的基于权重的地图匹配算法相比,改进后的基于权重的地图匹配算法通过网格划分和构建误差区域降低了在选取候选匹配路段时的时空复杂度。