基于路段累積概率的單點(diǎn)地圖匹配方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及地圖匹配【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及基于路段累積概率的單點(diǎn)地圖匹配方法，充份利用定位結(jié)果與實(shí)際位置誤差的概率分布信息，先將GPS位置附近路段上每一路段點(diǎn)都假設(shè)為正確定位點(diǎn)R，然后建立以該路段點(diǎn)為中心的定位誤差概率分布函數(shù)，計(jì)算GPS點(diǎn)(簡寫為G點(diǎn))與路段點(diǎn)的誤差距離d(R，G)，接著計(jì)算假設(shè)實(shí)際位置為該路段點(diǎn)R時(shí)，定位結(jié)果G與R誤差距離為d(R,G)的概率。然后，進(jìn)行概率的線積分計(jì)算，得到累積概率。最后以累積概率值的大小進(jìn)行匹配路段的選擇，得到概率最大的路段做為匹配結(jié)果。該方法充份發(fā)明充份利用定位系統(tǒng)在誤差范圍內(nèi)的可能位置概率分布信息，而且根據(jù)GPS衛(wèi)星定位的精度差誤范圍動(dòng)態(tài)調(diào)整匹配范圍，能夠適應(yīng)各種環(huán)境得到更為精確的地圖匹配結(jié)果。
【專利說明】基于路段累積概率的單點(diǎn)地圖匹配方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及地圖匹配【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及基于路段累積概率的單點(diǎn)地圖匹配方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 地圖匹配能夠?qū)④囕v的GPS位置匹配到地圖上的某條道路上，消除GPS定位誤差， 增加車輛位置監(jiān)控的精確度，使車輛軌跡符合現(xiàn)實(shí)路網(wǎng)情況，同時(shí)地圖匹配能判斷車輛所 在路段，從而得知車輛所處環(huán)境，為其它結(jié)合地理環(huán)境的車輛應(yīng)用提供有效的基礎(chǔ)信息。
[0003] 因此地圖匹配精度十分重要，簡單的最近距離投影的匹配方法（如專利： 201010116789.9)利用信息較少，精度有限；利用歷史軌跡和道路拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行預(yù)測(cè)匹配 (如專利：201310153324. 4、200810048626. 4、201010600894.X)要求定位頻度比較高，定位 點(diǎn)間隔較近，否則無法還原歷史軌跡，因此不能得到正確的預(yù)測(cè)匹配結(jié)果；浮動(dòng)車地圖匹配 方法是一種事后整個(gè)歷史軌跡的匹配（如專利：201310034086. 5、201410320935. 8)，無法 應(yīng)用于即時(shí)匹配的場(chǎng)合。對(duì)于定位頻度比較低的地圖匹配場(chǎng)合，由于與前一個(gè)定位點(diǎn)的間 隔太遠(yuǎn)，缺少可能的行車軌跡信息，是一種單點(diǎn)地圖匹配，利用地圖拓?fù)潢P(guān)系、道路幾何關(guān) 系、以及路徑預(yù)測(cè)的匹配方法均無法應(yīng)用于這種場(chǎng)合。
[0004] 對(duì)于單點(diǎn)地圖匹配，最近距離投影法只比較GPS點(diǎn)與每個(gè)路段距離最近的點(diǎn)，使 用的有效信息較少，因此匹配誤差比較大；有方法結(jié)合慣性導(dǎo)航設(shè)備進(jìn)行匹配提高精度 (如專利：200920318442. 5)，但是這類方法需要增加額外的設(shè)備；有方法用概率決策替代 最小距離比較（比如論文《基于概率決策的車輛導(dǎo)航系統(tǒng)地圖匹配算法》）但是只是在決策 層面采用了一些概率統(tǒng)計(jì)信息，不是利用GPS系統(tǒng)定位誤差概率分布信息。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了基于路段累積概率的單點(diǎn)地圖匹配方法，充份 利用定位結(jié)果與實(shí)際位置誤差的概率分布信息，先將GPS定位點(diǎn)G附近路段上每一路段點(diǎn)R 都假設(shè)為正確定位點(diǎn)R，然后建立以該路段點(diǎn)為中心的定位誤差概率分布函數(shù)，計(jì)算GPS定 位點(diǎn)（簡寫為G點(diǎn)）與路段點(diǎn)R的誤差距離d(R，G)，接著計(jì)算假設(shè)實(shí)際位置點(diǎn)為該路段點(diǎn) R時(shí)，GPS定位點(diǎn)G與路段點(diǎn)R誤差距離為d(R，G)的概率。然后，進(jìn)行概率的線積分計(jì)算， 得到累積概率。最后以累積概率值的大小進(jìn)行匹配路段的選擇，得到概率最大的路段做為 匹配結(jié)果。該方法充份發(fā)明充份利用定位系統(tǒng)在誤差范圍內(nèi)的可能位置概率分布信息，而 且根據(jù)GPS衛(wèi)星定位的精度差誤范圍動(dòng)態(tài)調(diào)整匹配范圍，能夠適應(yīng)各種環(huán)境得到更為精確 的地圖匹配結(jié)果。
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，基于路段累積概率的單點(diǎn)地圖 匹配方法，包括以下步驟：
[0007] 匹配路段過濾：劃定匹配范圍，將道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中屬于該匹配范圍內(nèi)的路段作為 有效路段，將有效路段作為地圖匹配計(jì)算的數(shù)據(jù)源，
[0008] 路段參數(shù)計(jì)算：將每一路段定義為一條線段，標(biāo)志線段的線積分起點(diǎn)A和線積分 終點(diǎn)B，并計(jì)算地圖匹配參數(shù)，所述參數(shù)包括線段長度D，GPS定位點(diǎn)G相對(duì)線段垂直投影點(diǎn) P，GPS定位點(diǎn)G與投影點(diǎn)P之間的距離T，線積分起點(diǎn)A與投影點(diǎn)P之間的距離Dl，
[0009] 路段概率積分：建立以每一路段點(diǎn)R為中心的定位概率分布函數(shù)，并對(duì)整個(gè)路 段的所有路段點(diǎn)進(jìn)行概率積分，得到整個(gè)路段是車輛實(shí)際所屬位置的可能性，即累加概率 Pacc，
[0010] 輸出匹配結(jié)果：計(jì)算所有匹配范圍內(nèi)的路段的累積概率值PACC后，對(duì)累積概率值 PACC進(jìn)行比較，取累積概率值PACC最大的路段做為GPS定位點(diǎn)G在地圖上的匹配路段，將 路段參數(shù)計(jì)算中得到的該路段的投影點(diǎn)P做為地圖匹配結(jié)果，輸出匹配結(jié)果。
[0011] 進(jìn)一步的，若某條路段部份處于該匹配范圍內(nèi)，則只取這條路段處于匹配范圍內(nèi) 的部份作為有效路段，將有效路段作為地圖匹配計(jì)算的數(shù)據(jù)源。
[0012] 進(jìn)一步的，路段概率積分具體步驟如下：
[0013] 設(shè)定GPS定位點(diǎn)G與實(shí)際位置點(diǎn)R誤差距離d(R，G)的概率分布函數(shù)為：

【權(quán)利要求】
1. 基于路段累積概率的單點(diǎn)地圖匹配方法，其特征在于：包括以下步驟： 匹配路段過濾：劃定匹配范圍，將道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中屬于該匹配范圍內(nèi)的路段作為有效 路段，將有效路段作為地圖匹配計(jì)算的數(shù)據(jù)源， 路段參數(shù)計(jì)算：將每一路段定義為一條線段，標(biāo)志線段的線積分起點(diǎn)A和線積分終點(diǎn) B，并計(jì)算地圖匹配參數(shù)，所述參數(shù)包括線段長度D，GPS定位點(diǎn)G相對(duì)線段垂直投影點(diǎn)P，GPS 定位點(diǎn)G與投影點(diǎn)P之間的距離T，線積分起點(diǎn)A與投影點(diǎn)P之間的距離Dl， 路段概率積分：建立以每一路段點(diǎn)R為中心的定位概率分布函數(shù)，并對(duì)整個(gè)路段的所 有路段點(diǎn)進(jìn)行概率積分，得到整個(gè)路段是車輛實(shí)際所屬位置的可能性，即累加概率PArc， 輸出匹配結(jié)果：計(jì)算所有匹配范圍內(nèi)的路段的累積概率值PACC后，對(duì)累積概率值PACC 進(jìn)行比較，取累積概率值PACC最大的路段做為GPS定位點(diǎn)G在地圖上的匹配路段，將路段 參數(shù)計(jì)算中得到的該路段的投影點(diǎn)P做為地圖匹配結(jié)果，輸出匹配結(jié)果。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于路段累積概率的單點(diǎn)地圖匹配方法，其特征在于：若某 條路段部份處于該匹配范圍內(nèi)，則只取這條路段處于匹配范圍內(nèi)的部份作為有效路段，將 有效路段作為地圖匹配計(jì)算的數(shù)據(jù)源。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于路段累積概率的單點(diǎn)地圖匹配方法，其特征在于：路段 概率積分具體步驟如下： 設(shè)定GPS定位點(diǎn)G與實(shí)際位置點(diǎn)R誤差距離d (R，G)的概率分布函數(shù)為：
其中R表示實(shí)際位置點(diǎn)，G表示在實(shí)際位置點(diǎn)R采用GPS定位系統(tǒng)的定位位置點(diǎn)， d (R，G)表示實(shí)際位置點(diǎn)R與定位位置點(diǎn)G的距離，即為誤差距離，P (d (R，G))表示實(shí)際位置 點(diǎn)R時(shí)，GPS定位點(diǎn)G與實(shí)際位置點(diǎn)R相距距離為d (R，G)的概率， 假設(shè)1為線段上任意一點(diǎn)R與積分起點(diǎn)A的距離，則計(jì)算d(R，G)的公式為：
對(duì)路段AB之間的每一個(gè)點(diǎn)，都假設(shè)為實(shí)際位置點(diǎn)，都相對(duì)于GPS定位點(diǎn)G計(jì)算 P (d (R，G))，然后進(jìn)行累加得到累加概率值PACC，PACC即是對(duì)P (d (R，G))在路段AB上進(jìn)行 線積分：
式（3)中1為積分變量，表示路段上的點(diǎn)距離路段積分起點(diǎn)A的距離。 將⑴式代入⑶式，并利用三角關(guān)系⑵得到：
即通過路段概率積分得到累積概率值PA。。。
【文檔編號(hào)】G01C21/30GK104515528SQ201410802418
【公開日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2014年12月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月22日
【發(fā)明者】涂巖愷, 陳藝輝, 呂偉煌, 王劍明, 譚芳慧 申請(qǐng)人:廈門雅迅網(wǎng)絡(luò)股份有限公司