第 35卷 第 2期
2014年 4月
河 南 科 技 大 学 学 报 :自 然 科 学 版
JournalofHenanUniversityofScienceandTechnology:NaturalScience
Vol.35 No.2
Apr. 2014
基金项目:广西自然科学基金项目(2011GXNSFA018033);广西工学院博士基金项目(院科博 09305)
作者简介:张彦会(1974-),男,河南南阳人,副教授,博士,研究方向为汽车动力学和汽车电子控制技术.
收稿日期:2013-08-12
文章编号:1672-6871(2014)02-0024-05
角度和距离分段占优地图匹配算法
张彦会
a
,曹强荣
b
,何 维
b
(广西科技大学 a.广西汽车零部件与整车技术重点实验室;b.汽车与交通学院,广西 柳州 545006)
摘要:为了更好的实现车辆导航系统的实时性和精确 性,研 究了地 图匹 配算法 的各 要素。采用 两级 交 错式 网
格划分,并结合全球定位系统实时水平估计误差实现对电子地图待匹配区域划分。利用车辆行驶位置、方 向、
道路几何拓扑关系和行驶角度变化 率,提 出 了一 种基 于 角度 和距 离 分段 占优 的 地图 匹 配算 法。 试验 结 果 表
明:本文建立的地图匹配算法能够准确、快速地实现车辆导航定位功能。
关键词:全球定位系统;车辆导航;地图匹配;道路网格划分;网络拓扑
中图分类号:TP391.41 文献标志码:A
0 引言
随着智能运输系统(ITS)的迅速发展,车载导航定位系统越来越受到关注,因此,如何快速、准确 地
获得车辆的位置信息变得更为迫切,地图匹配算法是实现快速、准确获取位 置信息的关 键,所 以研究地
图匹配算法是很有必要的。当前的地图定位匹配算法较多,第一种是基于位置点的地图匹配算法,该算
法的优点是实时性好、逻辑简单,但该算法只适用于以直线型道路为主的情 况,对 于弯道或交 叉路口较
多、道路密集的道路,该算法的匹配准确率降低,易造成识别 混乱的情况
[1-3]
。第 二种是基于 轨迹曲线
的地图匹配算法,该算法的优点是对局部定位点的波动不敏感,在交叉路口或弯道较多的道路上匹配效
果好,但该算法计算量较大,算法复杂,实时性差
[4-5]
。第三种是基于概率统计的算法,该算法的优点是
以地理信息系统(GIS)缓冲区分析方法代替 全球定位系 统(GPS)误 差椭圆,车辆在路 网 中的定位 准 确
性和可靠性高,但该算法只适用于 GIS数字地 图数据库精 度和 GPS定位数据精 度 高的情况,在精度不
高的场合定位时间长,且无法防止定位累积误差
[6-7]
。第四种是基于模糊逻辑的地图匹配算法,该算法
的优点是在不同的路段采用加权二维欧式距离作为相似性度量函数方法,在复杂路段上都能高效、实时
的实现车辆的定位匹配,但该算法在不同路段建模的系数为经验值,缺乏理论依据
[8]
。
本文提出了基于角度和距离分段占优的地图匹配算法。首先,在分 段占优算法 中运用自适 应匹配
因子进行目标路段的最优选取,能够增强匹配时对正确路段的识别能力以及对复杂路段的适应能力,提
高定位匹配精度;其次,在节点处采用融合技术筛选匹配区域,大大简化了程序的复杂度,提高了定位的
实时响应性。
1 两级交错式网格划分与二次圆域筛选融合技术
寻找车辆 当 前行驶的 道 路从过程 上 可以分为 两 个部分,即待匹 配 路段的快 速 筛选和最 优 路段的
权值 判断。在待 匹配路段的 快速筛选过 程中,筛选区域 的 大 小 直 接 影 响 匹 配 算 法 的 实 时 性。筛选区
域选择过大 ,增 加算法的复 杂程度和计 算时间;筛选区 域选择 过 小,可以导致没有待匹配的路段。 采
用两级交错 式网格划分 与 二 次 圆 域 筛 选 融 合 的 方 法 能 很 好 地 解 决 这 一 问 题,实 现 匹 配 算 法 的 实 时
性。
图 1所示为例,以 100m×100m进行网格划分,假定定位点 P落在 6号网格内。然后以 6号网格
的形心 A为中心,进行 100m×100m的网格划分,得到 A
1
、A
2
、A
3
、A
4
这 4个网格。再对这 4个网格进行
二级网格划分,得到 50m×50m的子网格,即可进一步确定 P点在 50m×50m子网格的具体位置,图 1