万方数据模拟GPS与DR航位推算组合系统的地图匹配算法厂(菇，)，)=丽1瓦exP{-吉[(鲁)2+申立群王宇野冯勇刘宏臣概述确定待匹配路段寻找最佳的匹配路段(上)2]}【摘要】事实证明利用GPS与DR航位推算组合的地图匹配技术能够提高GPS定位的精度，于是提出一种模拟DR航位推算的基于模糊逻辑的地图匹配算法，结合高精度的地图系统对GPS定位信息进行修正，提高定位精度．并利用软件模拟了关键词：GPS；地图匹配；模糊逻辑；航位推算GPS定位由于卫星星历误差、卫星钟误差、电离层传播延迟与接收设备误差等的影响，使得GPS定位存在着误差⋯．本文采用模仿航位推算算法，期望利用GPS定位的数据信息模仿航位推算的效果，尽量接近GPS定位与航位推算DR相结合系统的定位效果【2根据辆GPS定位的特点，假设下述条件：(1)用于地图匹配的电子地图具有比较高的(2)当前被定位汽车正在道路上行驶．车辆在绝大多数运行时间内都处于道路上，高精度的电子地图也有广泛的应用，因此这样的假定条件成立．选取待匹配路段的范围要适中，范围过大会增加地图匹配时的计算量，而范围过小又有可能将真实的匹配路段漏掉．所以确定一个适当的误的实际位置，找出所有符合条件的路段以供匹配．由本系统的GPS模块的精度指标可知，GPS的定位精度以95％的概率小于15态分布，根据其误差的分布情况并且假设定位误密度函数可设为：由于电子地图中也有一部分误差，所以可以m为半径画圆，与该圆相交的路段即为待匹配路段．以这种方式确定待匹配路段弃真的可能性很小，而且又不至于使概率圆取得过大，产生太多的待匹配路段．待匹配路段的选取如图1所示．哈尔滨师范大学自然科学学报GPS的定位数据，对算法进行了仿真，仿真实验结果验证了算法的有效性．1DR(DeadReckoning)的基于模糊逻辑的地图匹配精度¨。；2差范围是十分必要的．通常应用概率的方法来确定误差范围，使误差范围以较高的概率包含车辆m．假定误差服从正差在戈和Y方向上相互独立，则误差分布的概率其中盯1=盯2=7．5．3路段与车辆行驶方向接近程度第20卷第5期以20NATURALJOURNALNORMAL(哈尔滨理工大学)(哈尔滨工业大学)盯23．1收稿日期：2004一06—24申立群，男，(1979一)，黑龙江哈尔滨人，哈尔滨理工大学教师，硕士，从事GPS定位，计算机控制方面的研究王宇野，男，(1973一)，黑龙江哈尔滨人，哈尔滨工业大学教师，讲师，博士生，从事GPS定位，电子技术和计算机控制方面的研究V01．20，No．52004SCIENCESOFHARBINUNIVERSITYJ．万方数据／＼一p舢)：f1。斋10YQoZid=∑√(％一i-x；一j)2+(y州+Z一，)2／5鼬心，2{0j<x一省。)2+(Y—Y。)2(单位：m)为相关信息，用【0其中破^。是t川到t。时刻车辆行驶过的距离，％一。是t川时刻车辆行驶的速度，"。是t。时刻车辆行驶的速度(0川，0。，口。，％一。均由GPS模块提的投影点或(戈’，Y’)为t时刻DR推算定位的参考置，(菇：小y：一。)是其在候选路段上的投影点位置．选取候选路段走向与车辆的行驶方向H1的差值Acoul"ge[单位：(o)]为相关信息，用菇表示．肛。越大表示路段与车辆行驶方向接近程度越高．路段与车辆行驶方向接近程度的隶属度函数的图设P(戈，)，)代表当前的车辆定位位置点，P。(菇，，Y。)是点P在路段上的投影点M1，则选取候选路段到车辆定位点的距离Adistanee=Y表示．则定义模糊规则为：路段与车辆位置接近程度的隶属度函数的图形如在初始位置给定时，利用DR航位推算的原理能够描述出车辆在短时间内的行驶轨迹．因此路段形状与车行轨迹的相似性可以根据DR航位推算原理推算得出，一般的航位推算需要配有车载的陀螺仪等惯性导航器件，本算法利用惯性导航的原理与GPS定位信息中的角度和速度信息，模拟惯性导航的定位效果．这样不仅减少了硬件投入，还有利于减小定位系统的硬件体积．根据航位推算原理，现时刻t。的车辆位置(％，Y。)可根据上一时刻t川的车辆位置(％一，，Y。一。)和行驶取向On-1按下列公式推出：Y。=Y。一l+d。“。sin[(0。一1+0。)／2]供)．取车辆当前定位位置P。(戈，Y)在候选路段上位置，则由DR航位推算公式，可以反推出前一时刻的推算定位参考点．通过多次推算即可获得一组参考点，具体数量可根据实际应用的要求确定．其中(戈“，Y川)是ttl-i时刻的推算定位参考点位显然，Ad越小则候选路段形状与推算定位轨迹的相似度越好．选取Ad为相关信息，用石表示．则定路段与航位推算轨迹相似度的隶属度函数的图形根据上述的隶属度函数，可以综合得出当前路段是否为实际行驶路段的隶属度．在此取综合待匹配道路选取示意图则