基于融合函数构建的GPS车辆轨迹地图匹配算法

陈 滨

(闽江学院 现代教育技术中心，福建 福州 350108)

地图匹配算法是以GPS、北斗导航卫星等定位系统获得的轨迹数据及高精度路网信息作为输入，以此来识别车辆正在行驶的正确路段并确定车辆在路段上的位置[1].地图匹配算法主要有几何匹配算法、拓扑匹配算法、概率匹配算法、高级匹配算法[2]等，这些算法各有优缺点和使用范围，而如果要满足实际的路网需求，就必须寻求新的匹配算法.

1 匹配因素分析

影响地图匹配效果的因素很多，主要有：GPS定位点与候选道路之间的距离、航向差以及路网拓扑结构等，其中航向差因素是最重要的一个影响因子[3].

1.1 距离因素

GPS定位点到候选道路的距离是地图匹配的基本依据，也是最简单的一种匹配方式.其基本原理是由定位点向附近候选道路作垂线，定位点到垂足之间的距离d越小，匹配的可能性就越大[4].假设定位点为A(xa,ya)，垂足为B(xb,yb)，由两点间距离公式知

(1)

特殊情况下，由P点向候选道路作垂线，垂足不在道路上，而在道路的延长线上,这时就要比较P点与道路两个端点的距离，距离较小的端点即为匹配点.

则距离因子D可以由公式(2)量化，

(2)

由于实验所用导航仪的精度为10 m，根据概率分布的三倍标准差原则，所以这里的阈值则分别选取10 m和30 m.

1.2 航向差因素

航向差指车辆行驶方向与候选道路方向间的角度差值[5].为简明阐述航向差因素对地图匹配的影响，将以正北方向为方向角起点，以顺时针方向为旋转正方向，车辆当前航向和正北方向的夹角定义为车辆方向角α；……