基于多信息源的地图匹配车辆导航方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多信息源的地图匹配车辆导航方法，包括有车载ＧＰＳ接收机连续接收卫星定位信息，同时车载传感器接收车辆的角度变化、行驶里程的数据；进行可靠性分析，利用电子地图对输出的定位信息进行地图匹配，输出准确的车辆位置。本发明专利技术利用ＧＰＳ定位技术，结合ＤＲ和电子地图实施高精度的车辆导航定位，使ＧＰＳ、ＤＲ和地图匹配进行紧密组合，提高系统的整体性能，构成高性能组合车载导航系统，克服前面所述的在城市导航遇到的各类问题。本系统为在都市环境下提供精确、可靠的定位提供了解决方案。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
微电子技术、计算机技术、空间技术及制图技术的发展使车辆导航系统获得了飞速的发展。目前，随着GPS定位技术的出现，并结合其它导航系统(如DR)，车辆定位系统可确定行驶在每个街道和十字路口的车辆的准确位置。目前，汽车导航市场GPS/Dead Reckoning(航位推算导航，以下简称DR)组合已经被广泛地应用于陆地车辆的导航、追踪以及车队管理等服务中。然而在城市，由于高楼、立交桥、隧道、无线电干扰等，往往造成GPS信号接收困难或丢失，不能准确导航定位。GPS信号在都市中长时间失踪，此时GPS无法校正DR，DR的误差可以累计达到几百米，以至于完全失去对车辆的位置正确估计。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提出一种利用地图匹配、GPS和DR三者紧密结合形成的。本专利技术所提供的技术方案是一种，该方法包括有以下步骤车载GPS接收机连续接收卫星定位信息，同时车载传感器接收车辆的角度变化、行驶里程的数据；根据GPS质量指标以及车辆行驶距离差设定范围，对接收到的卫星定位信息、车辆角度和里程数据，进行可靠性分析a、在符合GPS质量指标以及在车辆行驶距离差设定范围内，表明接收的信息或数据可靠，输出卫星定位信息、车辆角度变化和行驶里程数值；b、否则，表明接收的信息或数据不可靠，继续接收卫星定位信息、车辆角度和里程数据；利用电子地图对输出的定位信息进行地图匹配a.匹配结果不同，对接收信息进行检验和纠正；b.匹配结果相同或相似，表明接收信息正确；输出准确的车辆位置。进一步地，所述的车辆角度变化由安装在车辆上的陀螺仪检测得出。进一步地，所述的GPS质量指标为信号噪声比、GDOP。进一步地，所述的地图匹配为道路识别、道路位置确定、匹配检验和纠错。本专利技术有如下优点利用GPS定位技术，结合DR和电子地图实施高精度的车辆导航定位，使GPS、DR和地图匹配进行紧密组合，提高系统的整体性能，构成高性能组合车载导航系统，克服前面所述的在城市导航遇到的各类问题。本系统为在都市环境下提供精确、可靠的定位提供了解决方案。大量的实地测试结果证明了系统的良好性能和可靠性，其在城市范围定位覆盖率大于95％，可以满足不同车辆在大中型城市的导航定位要求。附图说明图1为本专利技术的流程图；图2为地图匹配流程图；图3为车辆在路段上位置和误差；图4为车辆轨迹关键点选择；图5为车辆轨迹相似分析方法。具体实施例方式下面结合附图说明本专利技术的具体实施方式。如图1所示的一种，该方法包括有以下步骤车载GPS接收机连续接收卫星定位信息，同时车载传感器陀螺仪接收车辆的角度变化、行驶里程的数据；根据GPS质量指标信号噪声比、GDOP，以及车辆行驶距离差设定范围，对接收到的卫星定位信息、车辆角度和里程数据，进行可靠性分析a、在符合GPS质量指标以及在车辆行驶距离差设定范围内，表明接收的信息或数据可靠，输出卫星定位信息、车辆角度变化和行驶里程数值；b、否则，表明接收的信息或数据不可靠，继续接收卫星定位信息、车辆角度和里程数据；利用电子地图对输出的定位信息进行地图匹配道路识别、道路位置确定、匹配检验和纠错a.匹配结果不同，对接收信息进行检验和纠正；b.匹配结果相同或相似，表明接收信息正确；输出准确的车辆位置。该车辆导航方法从3个基本的信息源获得数据，它们是GPS接收机一台GPS接收机被安装在车上接收卫星信号。这些信号用来精确确定车辆的位置.其输出包括测量位置和其它辅助信息如GDOP，信号噪声比，定位卫星数目等用于检测GPS位置质量。车载传感器包括测量角速率变化的陀螺仪及输出电子速度脉冲的里程计。这些数据被用来进行航位推算，以便确定车辆相对道路的运动。导航地图数据库包括道路网络，道路拓朴关系，交通规则，道路属性等多种参数用于匹配算法。该车辆导航方法与其他现有方法比较，具有以下特点1.利用多种信息源数据，经过优化组合算法，以获得车辆在路网上的最优估计；2.采用了以目标导向的新的地图匹配方法，以提高匹配的可靠性和自动纠错功能；3.解决了城市中当GPS信号长期无法接受，以至导航系统无法工作的问题. 该车辆导航方法由导航定位单元和地图匹配单元组成。导航定位单元输入GPS位置和质量信息，DR测量值(方向变化和行驶距离)。当系统开始工作时，DR系统需要一个起始坐标和方向，如存在高精度GPS信号时，以GPS位置坐标为起始坐标。起始方向由平均GPS观测提供。在很多情况下，由于GPS信号不存在，我们将系统存储的上次最后时刻位置和方向作为DR系统起始坐标。在正常工作情况下，本单元利用GPS和DR位置输出，采用一个卡尔曼滤波器估计优化位置和DR系统的系统误差。本单元输出GPS位置，GPS质量指标(如信号噪声比，GDOP等)，DR车辆行驶距离，DR方向变化，DR位置，以及GPS/DR的优化估值位置和估值精度。在地图匹配单元中，为保证GPS/DR系统的输出正确性，本系统采用以下几个参数判别从定位单元输出的位置信息的正确性，包括1.GDOP＜a2.信号噪声比S/N＞b3.行驶距离|(Xi-Xi-1)2+(Yi-Yi-1)2-sΔt|<Σ]]>式中，a，b，∑为门限值。(Xi，Yi)，(Xi-1，Yi-1)为GPS系统时间ti，ti-1的位置输出，s为DR系统速度，Δt＝ti-ti-1。当GPS/DR输出位置通过以上检测，车辆位置将与地图进行地图匹配。我们采用的地图匹配方法将按功能分成分为道路识别和道路位置确定和匹配检验和纠错三个部分(如图2所示)。地图道路网由路段和节点组成，将地图匹配问题分解成两个步骤首先确定车辆在道路网中的某个路段上(道路识别)；然后确定车辆在此路段上的位置。由于任何匹配算法都可能出现错误，因此必须检测匹配是否正确，如果不正确，系统将自动进行纠错。对于道路识别，首先将在GPS/DR误差范围内的所有可能道路路段作为候选路段。然后，根据多数据加权组合方法，确定车辆在哪个路段上。其判别方法为1.距离车辆测量位置应该与行驶道路相距不远。表达为Sd＝(1-d/dmax)，其中Sd为距离测试评分，d是车辆测量位置到候选道路的垂直距离，dmax是GPS/DR传感器的误差椭圆的半径。从上式可以看出，距离越近的道路测试评分越高。2.行驶方向车辆行驶方向应该与行驶道路的方向相近。表达为Sk＝1-Δβ/90，当Δβ＞90时，Sk＝0；Sk是角度误差测试评分，Δβ为车辆行驶方向应该与行驶道路的方向的差值，Δβ越小，Sk越高。3.车辆方向改变量车辆行驶方向改变俩应该与道路切线方向改变量相近。表达为Sc＝1-Δω/20，其中Δω＝|ωc-ωr/6|，ωr是道路切线方向改变量，而ωc是陀螺仪采集的车辆行驶方向改变量。4.道路拓扑车辆行驶在连通的道路上。如果候选道路与车辆行驶的上条道路相连，则Sj＝1，否则等于0.5；5.交汇处的法定转向表达为Sp＝1，当转向合法，Sp＝0.5则转向不合法。对每条候选道路，其总的判据测试评分为ST＝aSd+bSh+cSc+Sj+Sp，其中系数a，b和c为系数。对所有候选路段，我们选择ST最大值的路段为车辆所在路段。当车辆所在路段确定后，下一步工作是确定车辆在此路段中的位置。首先从此路段起点开始本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多信息源的地图匹配车辆导航方法，该方法包括有以下步骤：车载ＧＰＳ接收机连续接收卫星定位信息，同时车载传感器接收车辆的角度变化、行驶里程的数据；根据ＧＰＳ质量指标以及车辆行驶距离差设定范围，对接收到的卫星定位信息、车辆 角度和里程数据，进行可靠性分析：ａ、在符合ＧＰＳ质量指标以及在车辆行驶距离差设定范围内，表明接收的信息或数据可靠，输出卫星定位信息、车辆角度变化和行驶里程数值；ｂ、否则，表明接收的信息或数据不可靠，继续接收卫星定位信息、车辆 角度和里程数据；利用电子地图对输出的定位信息进行地图匹配：ａ．匹配结果不同，对接收信息进行检验和纠正；ｂ．匹配结果相同或相似，表明接收信息正确；输出准确的车辆位置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵志弘，陈武，李志林，
申请(专利权)人：赵志弘，陈武，李志林，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]