航向垂线的地图匹配算法
点上方蓝字“测绘科学”关注
摘 要
针对现有地图匹配算法的优缺点，该文结合车辆导航特点对空间道路数据进行网格化处理并建立拓扑关系，改进了交叉路口的地图匹配算法，充分利用航向信息设计了基于航向垂线地图匹配算法。通过实际动态测量获取的数据，验证了该算法在解决交叉路口误匹配、不匹配和匹配精度低等问题中的优势。在提高匹配精度和准确性的同时，该算法的解算速度同样能较好地满足导航实时性的要求。
引用格式
引用格式：安利，张兰，付飞，等.航向垂线的地图匹配算法[J].测绘科学,2017,42(6):112-116.
正文
20世纪90年初日本已经大范围地在车辆中安装导航系统，据不完全统计，2007年欧洲和美国车载导航系统新车装配率分别为13.6%和10.2%。其中美国“TravTeK”导航系统结合了无线电通信、航迹推算和地图匹配等技术。地图匹配是指通过定位模块测量的运动参数（位置、速度、航向等信息），然后从电子地图数据库中提取道路网的信息，最后应用地图匹配算法计算出载体的位置误差。利用该误差对位置信息进行实时修正，从而将车辆实时准确显示在路网中的一种方法。
由于卫星导航定位系统的定位精度、可靠性容易受到外界环境影响，同时现有的电子导航地图精度大多为米级，且大多都已添加偏移，因此不能直接将导航定位坐标数据展示在电子地图中。本文利用我国自主研发的北斗卫星导航系统获取的导航数据，结合矢量电子地图按照基于航向垂线地图匹配算法对导航数据进行处理，进而输出到导航地图中，得到了较好的导航效果。
地图匹配是应用软件的方法，对导航定位误差进行修正的技术。该技术以模式识别理论为依据，基于车辆始终行驶在道路上的假设，其基本思想是结合车辆定位的轨迹与数字地图中的道路网络，将 GPS 定位方法所测得的车辆位置信息与导航系统的电子地图数据比较和匹配，找到车辆所在的路段，计算出车辆在路段上的确切位置，将车辆点投影到路段上，从而校正了定位误差。定位技术结合地图匹配算法，极大地提高了车辆定位精度，地图匹配技术是决定导航系统最终性能的关键技术。
地图匹配算法主要包括以下3个步骤：①待匹配路段范围选取；②识别车辆行驶的路段作为匹配路段；③在匹配路段上估计车辆的最优位置。
本文研究的主要内容包括了，对空间道路数据进行网格化处理并建立拓扑关系，缩小待匹配道路范围，提高了地图匹配的速度。针对交叉路口易发生错误匹配的问题改进地图匹配算法，通过动态数据验证了改进算法在解决交叉路口误匹配问题中的优点。最后经过编程实现和实际计算验证了该算法的运行效率能够满足车辆导航实时性的要求。论文的主要创新点在于在原有地图匹配算法增加了车辆速度方向的权重，解决了交叉路口地图匹配精度不高的难点。在下一步工作中将结合具体需求将算法嵌入到嵌入式芯片中进行更加具体的研究。
2017年（第42卷）第6期
关于《测绘科学》
主管：国家测绘地理信息局
主办：中国测绘科学研究院
邮箱：niu@casm.ac.cn
网站：http://chkd.cbpt.cnki.net
作者QQ群：555495420
（入群：稿号+姓名；群名片：姓名+单位）
编务QQ：2378225509
《测绘科学》微信公众号