一种GPS导航地图匹配方法

摘要

一种新型GPS导航地图匹配方法，包括以下步骤：1）建立了一种新的常数时间网格索引；2）获取一个GPS待匹配点；3判断缓冲区是否包含高架；4）、采用了夹角、距离2种因素的模糊推理方式；5）、采用了夹角、距离、高程3种因素的模糊推理方式；6）计算匹配结果的置信度；7）判断是否存在数据缺失；8）、采用了夹角、距离、可达性3种因素的模糊推理方式；9）采用了夹角、距离、高程、可达性4种因素的模糊推理方式。本发明能够有效处理高架与地面重叠、交叠、平行的情形、实时性良好、精度较高，除此之外，本发明还有效地解决了数据缺失所引起的不可靠匹配问题。

主权项

一种GPS导航地图匹配方法，其特征在于：所述匹配方法包括以下步骤：1)获取一个GPS导航地图的GPS观测点；2)判断缓冲区是否包含高架，如果是，进入步骤4)，否则进入步骤3)；3)、定义如下：“夹角”指的是车头方向与候选匹配路段之间的夹角，所述路段是有方向的，路段方向即车辆允许行驶的方向；“距离”指的是待匹配点到候选匹配路段的垂直距离；“高程差”指的是待匹配点的高程和候选匹配路段的高程之间的差值；“可达性”指的是从上一个已匹配点出发，下一时刻是否能够到达某条候选匹配路段，依据路段邻接关系和道路通行限制决定，夹角用AD表示，距离用DD表示，高度差用DED表示；非高架匹配法1是采用了夹角、距离2种因素的模糊推理方式，具体如下：(3.1)模糊化：根据定义的隶属函数，将夹角信息、距离信息映射成隶属度值；夹角和距离的隶属度函数为：$f\left(x\right)=\frac{1}{\left(1+|\frac{x-C}{A}{|}^{2B}\right)},---\left(1\right)$其中A，B，C为参数，x表示输入的夹角或者距离；夹角小的隶属度函数参数为：A＝41.65,B＝2.694,C＝‑0.03434；夹角大的隶属度函数参数为：A＝101.8,B＝3.04,C＝180；距离大的隶属度函数参数为：A＝132.1，B＝14.2，C＝195距离小的隶属度函数参数为：A＝46.55，B＝2.83，C＝6.33(3.2)制定模糊规则：用Likeliness表示匹配的可能性，有三个取值：Large(100)，Moderate(50)，Small(10)，采用如下规则：如果同时满足AD是small，DD是small，则Likeliness是large；如果同时满足AD是small，DD是large，则Likeliness是moderate；如果AD是large，则Likeliness是small；(3.3)推理方法若规则前件为“and”关系，用最小值法计算规则强度；若规则前件为“or”，用最大值法计算规则强度，每条规则的输出为分别记为：Z1,Z2,Z3，采用线性平均法计算最后的输出值Z：$Z=\frac{Z1*100+Z2*50+Z3*10}{Z1+Z2+Z3}$(3.4)去模糊化对于缓冲区中一组路段，选择Z值最大的路段作为最终匹配路段；4)、高架匹配法1是采用了夹角、距离、高程3种因素的模糊推理方式，过程如下：(4.1)模糊化：根据定义的隶属函数，将夹角信息、距离信息、高度差信息映射成隶属度值；夹角和距离的隶属度函数为：$f\left(x\right)=\frac{1}{\left(1+|\frac{x-C}{A}{|}^{2B}\right)},---\left(1\right)$其中A，B，C为参数，x表示输入的夹角或者距离；夹角小的隶属度函数参数为：A＝41.65,B＝2.694,C＝‑0.03434；夹角大的隶属度函数参数为：A＝101.8,B＝3.04,C＝180；距离大的隶属度函数参数为：A＝132.1，B＝14.2，C＝195距离小的隶属度函数参数为：A＝46.55，B＝2.83，C＝6.33高程的隶属度函数为梯形函数，其参数根据经验设定为：高程小的隶属度函数参数：[0 0 2 6]高程大的隶属度函数参数：[2 6 20 20](4.2)制定模糊规则：用Likeliness表示匹配的可能性，有三个取值：Large(100)，Moderate(50)，Small(10)，采用如下规则：如果同时满足AD是small，DD是small，则Likeliness是large；如果同时满足AD是small，DD是large，则Likeliness是moderate；如果AD是large，则Likeliness是small；(4.3)推理方法若规则前件为“and”关系，用最小值法计算规则强度；若规则前件为“or”，用最大值法计算规则强度，每条规则的输出为分别记为：Z1,Z2,Z3，采用线性平均法计算最后的输出值Z：$Z=\frac{Z1*100+Z2*50+Z3*10}{Z1+Z2+Z3}$(4.4)去模糊化对于缓冲区中一组路段，选择Z值最大的路段作为最终匹配路段；5)输出该观测点的匹配结果；6)判断步骤5)的输出结果的置信度是否高，若是转入步骤7)，否则转入步骤1)；7)获取一个新的GPS观测点；8)判断是否存在数据缺失，若是则转入步骤2)，否则转入步骤9)；9)、判断缓冲区是否包含高架，如果是，进入步骤11)，否则进入步骤10)；10)、非高架匹配法2采用夹角、距离、可达性3种因素的模糊推理方式，根据步骤3)进行模糊推理，当检测到某条路段不可达时，从候选路段中去除掉不可达路段，不可达性的评估是检查当前路段的1跳后继路段和2跳后继路段中是否有该候选路段，若无，则认为该路段不可达；11)高架匹配法2采用夹角、距离、高程、可达性4种因素的模糊推理方式，根据步骤4)进行模糊推理，当检测到某条路段不可达时，从候选路段中去除掉不可达路段，不可达性的评估是检查当前路段的1跳后继路段和2跳后继路段中是否有该候选路段，若无，则认为该路段不可达；12)输出该观测点的匹配结果，并转入步骤7)。