改進(jìn)的地圖匹配技術(shù)在車載導(dǎo)航系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　令△Cdistance為GPS值與當(dāng)前道路投影點(diǎn)之間的距離；△distance為GPS值與其他道路投影點(diǎn)之間的距離；MaxD為預(yù)先設(shè)定的搜索道路的距離閾值。閾值通常根據(jù)概率準(zhǔn)則來確定，即必須以一定的概率包含車輛的實(shí)際位置。按照統(tǒng)計(jì)理論，可首先確定一個(gè)誤差橢圓：

　　車輛行駛路段的確定規(guī)則如下：

　　規(guī)則1 當(dāng)接收到電子地圖的標(biāo)定信息如路徑規(guī)劃好的行車路線或者用戶自定義道路屬性類型代碼時(shí)，直接利用標(biāo)定信息匹配到所規(guī)劃的道路路段上去；

　　規(guī)則2 IF在一定閾值內(nèi)搜索到的道路數(shù)1THEN車輛不在道路上，利用概率統(tǒng)計(jì)算法，可根據(jù)GPS的實(shí)時(shí)定位數(shù)據(jù)建立一個(gè)動(dòng)態(tài)可調(diào)的點(diǎn)緩沖區(qū)替代誤差橢圓，并利用誤差橢圓擴(kuò)展因子的原理，設(shè)置緩沖區(qū)擴(kuò)展比例因子，動(dòng)態(tài)可調(diào)的緩沖區(qū)半徑按30 m，60 m，90 m和120 m四個(gè)等級(jí)由小到大逐級(jí)搜索落入緩沖區(qū)內(nèi)的道路路段。在GPS定位失效的情況下，必須用DR(航位推算)定位的誤差參數(shù)來代替GPS參數(shù)，完成誤差區(qū)域的定義，以保證匹配過程的連續(xù)性。此時(shí)，要注意由于DR推算具有誤差累積效應(yīng)，隨著推算過程的進(jìn)行，統(tǒng)計(jì)模型誤差、測(cè)量誤差和各種隨機(jī)誤差將會(huì)不斷累積。因此，在按DR定位的誤差參數(shù)定義誤差橢圓后，還應(yīng)乘上適當(dāng)?shù)臄U(kuò)展因子來擴(kuò)大誤差區(qū)域，以反映誤差累積對(duì)定位精度的影響。采用裁剪算法迅速判定侯選路段，通過計(jì)算不僅可以判知落入緩沖區(qū)內(nèi)的路段，還可以求得路段與緩沖區(qū)的交點(diǎn)，從而取得GPS定位數(shù)據(jù)的匹配點(diǎn)坐標(biāo)；

　　規(guī)則3 IF在一定閾值內(nèi)搜索到的道路數(shù)=1THEN利用直接投影算法，把此道路作為車輛行駛的當(dāng)前道路；

　　規(guī)則4 在一定閾值內(nèi)搜索到的道路數(shù)>1＆相同的道路節(jié)點(diǎn)號(hào)THEN車輛行駛在道路交叉口，根據(jù)交通狀況種別A，B，C，D劃分，采取對(duì)應(yīng)策略，并利用相關(guān)性算法，計(jì)算測(cè)出軌跡與1組地圖數(shù)據(jù)的相關(guān)性系數(shù)，在所有候選地圖路線中與實(shí)際測(cè)出路線相關(guān)性最高的路線即為車輛行駛的真實(shí)路線；

　　規(guī)則5 在一定閾值內(nèi)搜索到的道路數(shù)>1＆＆不同的道路節(jié)點(diǎn)號(hào)THEN車輛行駛在距離較近的平行道路之間，采用模糊邏輯算法中的利用距離和方向要素的線性組合方法，改進(jìn)算法，令p1+p2=1，并對(duì)p2參照模糊邏輯算法模式中的確定相似性度量函數(shù)的加權(quán)因子Q的模糊判決規(guī)則確定其值，然后計(jì)算基于曲線擬合的地圖匹配算法的相似性度量函數(shù)s，并選取最小值作為待匹配路段，即：在考慮角度和距離因素的情況下，該路段達(dá)到最優(yōu)。

　　加權(quán)因子q取值如下：

規(guī)則5.1 IF道路為禁行或禁止轉(zhuǎn)向或單行道的逆向THEN q=1.5*q；
規(guī)則5.2 IF已有路徑規(guī)劃且是路徑規(guī)劃路段THEN q=0.5*q；
規(guī)則5.3 IF道路與車輛的行駛方向一致THEN q=0.25*q。
規(guī)則6 IF發(fā)現(xiàn)如離開道路、電子地圖簡化后較為低級(jí)的道路描述不夠詳細(xì)、車輛進(jìn)入停車場(chǎng)等情況，找不到可以匹配的行走路段THEN手動(dòng)停止地圖匹配，用接收的原始數(shù)據(jù)直接顯示，不進(jìn)行誤差矯正。

　　3.3基于模糊邏輯的匹配路段可信度評(píng)判

　　以候選路段取向與車輛行駛方向的差(△heading，單位：度)值為論域X，令μhh(X)、μhc(x)為取向差(單位：度)的值x隸屬于模糊子集路段與車輛行駛?cè)∠蛞恢滦院煤吐范闻c車輛行駛?cè)∠蛞恢滦圆畹碾`屬度，則μhh(X)、μhc(X)可取為：

　　在初始位置給定時(shí)，利用DR推算能夠準(zhǔn)確地描述出車輛在短時(shí)間內(nèi)的行駛軌跡。因此，可按如下方式定義候選路段形狀與當(dāng)前車輛行駛軌跡的相似度：根據(jù)DR推算原理，現(xiàn)時(shí)刻tn的車輛位置(xn，yn)和車輛行駛?cè)∠颚萵可根據(jù)上一時(shí)刻tn-1的車輛位置(xn-1，yn-1)和行駛?cè)∠颚萵-1按下列公式推出：

　　式中：dn-1，n是tn-1到tn時(shí)刻車輛行駛過的距離，ωn-1，n是tn-1到tn時(shí)刻車輛行駛?cè)∠虻淖兓?(dn-1，n和ωn-1，n均由車載位移傳感器和角速度傳感器提供)。取車輛當(dāng)前定位位置p0(x，y)在候選路段上的投影點(diǎn)p′0(x′，y′)為tn時(shí)刻DR推算定位的參考位置，取候選路段取向?yàn)閠n時(shí)刻的參考行駛?cè)∠?，則由DR推算公式可反推出前一時(shí)刻的推算定位參考點(diǎn)。通過多次推算即可獲得一組參考點(diǎn)，具體數(shù)量可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的要求確定。這里取參考點(diǎn)數(shù)目為5，則可定義候選路段與前5個(gè)單位時(shí)間內(nèi)的DR定位軌跡平均距離差(單位：m)為：

　　上述隸屬函數(shù)的圖形如圖1和圖2所示。