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1、1地图匹配的原理地图匹配是一种基于软件技术的定位修正方法，其基本思想是将车辆定位轨迹与数字地 图中的道路网信息联系起来，并由此相对于地图确定车辆的位置。地图匹配应用是基于以下2个假设条件：（1）车辆总是行驶在道路上；（2）采纳的道路数据精度要高于车载定位导航系统的定位精度。当上述条件满意时, 就可以把定位数据和车辆运行轨迹同数字化地图所供应的道路位置信息相比较，通过适当的 匹配过程确定出车辆最可能的行驶路段以及车辆在该路段中的最大可能位置。假如上述假设 不成立，则地图匹配将产生错误的位置输出，并可能导致系统性能的严峻下降。一般认为用 于匹配的数字地图误差不应超过巧米（真实地面距离）。由于陆地车
2、辆在除进入停车场等之 外的绝大多数时间内都位于大路网络中，因此使用地图匹配技术的条件是满意的。2地图匹配算法地图匹配的算法是曲线匹配原理和地理空间接近性分析方法的融合。曲线匹配算法的基 木思想是：假如对一条曲线做任意数量、任意比例的分割，分割点都落在另一条曲线上，则 两条曲线严格匹配。实际应用中，就是计算一条曲线上相对匀称的某一数量分割点到参考曲 线的距离的平均值，将其作为到参考曲线的平均距离，并将此平均距离的倒数作为匹配优劣 的度量。空间接近性分析方法就是在已知的可能正确的地理数据集中，依据空间最接近的方 法匹配当前定位数据。地图匹配算法可分为2个相对独立的过程：一是查找车辆当前行驶的道路；
3、二是将当前 定位点投影到车辆行驶的道路上。其基本方法是依据曲线匹配的思想在车辆航迹的邻近区内 搜寻全部道路路段及其组合，把这些组合路线分别与车辆航迹求取匹配度量值，将取得最佳 匹配度量值的组合路线作为车辆当前行驶路线。地图匹配的常用算法有以下几种：直接投影 算法；相关性算法；半确定性算法；概率统计算法；模糊规律算法；基于计算几何（非数值 计算）学问（并临时不考虑测量误差）算法。由于计算几何学问算法不需要数据融合，极少需要考虑行车方向，特别直观，并且削减 了很多数值计算，具有极高的正确匹配率，能够满意快速、精确 、实时地定位车辆位 置的要求。因此，本系统选用基于计算几何学问的地图匹配算法。基于计
4、算几何（非数值计算）学问（并暂不考虑测量误差），依据测量点位坐标有2 种思路：（1）不断推断刚测得的点位于道路的哪一侧，假如刚测得的点与前期测得的某个点位 于道路1的两侧，则车辆在道路1上行驶。假如道路1是一条弯曲的路径，那么经多次测量， 并应用该方法也可以推断车辆所处的道路。（2）逐段计算测量点集的凸壳，依据道路与凸壳的交推断车辆在哪条道路上行驶。但当测量点全部位于1的同一侧时，算法失败。另该算法没有考虑测量误差，由此对 GPS测量误差的抗噪性差很有可能使算法失败。3改进的地图匹配方法在算法设计时基于以下4个方面的考虑：一是效率，地图匹配算法必需能够满意车辆导 航实时、快速的要求；二是精度，
5、地图匹配的目的就是有效地提高车辆定位目标的精度，并 保持定位结果的稳定性;三是不同交通状况分别给出策略处理以提高道路选取得正确率和缩 短匹配时间；四是程序设计，必需用可以量化的方式保证程序设计的可能性。基于上述考虑 提出了以下的地图匹配算法，算法分为3个步骤。3.1 数据预处理过程采用各种规章形成的学问库过滤掉特别定位数据，并对其进行有效插值。主要考虑的因 素有：GPS板供应的PDOP值(一般取PROP6)、地图范围(预先确定车辆行驶的有效地 理区域)，以及车辆的行驶速度等。其规章如下：规章1 IF PD0P6 THEN GPS数据特别，转规章5；规章 2IFPos (L, B) NOTINM
6、apAreaTHENGPS 数据特别，转规章 5；规章 3 IF Pos (V) Const Car Speed THENGPS 数据特别，转规章 5；规章4 IF Pos (V)规章5 IF Car In隧道或立交桥THEN GPS数据特别；ELSE DR子系统启动猎取定位数据。其中，MapArea为预先设定的车辆行驶的地理区域理论范围；Pos (L, B)为当前车载 GPS定位数据；Pos (V)为当前车辆行驶速度；Car Speed为预先设定的车辆行驶的最大理 论值。3.2 车辆行驶路段的确定美国取消SA干涉政策后，GPS的精度在正常状况下小于25 m,在大部分路段可以直 接投影获得当前
7、车辆行驶的道路。难于推断的状况一般消失在车辆通视条件较差等缘由引起 的GPS定位精度降低或车辆在道路交叉口时。令Cdistance为GPS值与当前道路投影点之间的距离；distance为GPS值与其他道路 投影点之间的距离；MaxD为预先设定的搜寻道路的距离阈值。阈值通常依据概率准则来确 定，即必需以肯定的概率包含车辆的实际位置。依据统计理论，可首先确定一个误差椭圆:=% J +亡+ /一可）+返）I . : ； （1）b =嬴（才 +才-彳）+ 4）式中：a和力分别是gps东向和北向测战误差的标准差；出和田是协方差和6是误差椭的长、短轴；房是单位权值的后验方差，通过改变乙的值可以调整误差椭的大小。假设测量误差服从标准正态分布，在2D的情况下，取 =2.15时，可以获得95%的可信度。对于仅仅使用GPS接收机获 得定位数据的情况，可以直接从GPS接收机的输出获得方差和协方差。取Ma/D = max (%。)并 参考道路宽度加以修正。