gps 车辆导航与定位系统的地图匹配算法研究.pdf

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1、GPS车辆导航与定位系统的地图匹配算法研究研究生：徐浩导师：鲍远律教授专业：模式识别与智能系统论文完成时间：2007.5中国科学技术大学硕士毕业论文摘要摘要本论文研究的主要内容包括调研现有车辆导航系统的地图匹配算法研究现状，分析GPS轨迹数据和交通矢量地图研究其误差特性，并且根据GPS车载接收机误差和交通矢量地图误差的特点与现有算法的不足，设计具有更高准确性的地图匹配算法来保证车辆导航系统的导航准确、及时和稳定。在当前的车辆导航应用中，GPS车载导航系统由于其定位的准确性、稳定性一直是研究与应用的重点。由于独立GPS导航系统低廉的价格和易于布署安装的因素，独立车载导航系统是目

2、前民用车载导航系统中的主流。要满足用户对准确性与实时性的要求，最基本的一步就是提高导航与定位系统的定位准确度，这包括两个方面：确定当前车辆正在行驶的路段的准确性与确定车辆在行驶路段上的位置的准确性。在独立GPS车辆导航系统中定位的准确性主要依靠地图匹配算法克服GPS误差和交通矢量地图的误差，使GPS轨迹匹配到矢量地图道路上的对应位置。这不仅满足用户了解其在道路上准确位置的需求，而且为更高级的路径规划和导航提示功能提供定位基础。根据对GPS误差和地图误差的研究，论文中设计了两个能够有效提高地图匹配准确性的新地图匹配算法，与现有算法相比，这两个算法能够有效提高车辆在沿道路方向上的

3、准确性，GPS轨迹沿道路方向上的误差是现有地图算法一直无法克服的。同时第二个新算法根据GPS误差特点，重新设计了卡尔曼滤波器在地图匹配算法中的应用模型，使车辆行驶过程中的慢漂移误差和随机误差都能够得到有效校正。在车辆导航系统仿真平台上的使用结果表明，两个新算法都能够有效处理车辆导航过程中GPS轨迹与对应地图道路点之间的误差，包括：垂直道路方向误差和沿道路方向误差。通过仿真平台的验证，这两个算法能够明显提高定位的准确性，尤其是在交叉路口附近，保证了车辆导航系统，路径规划和导航提醒的实时性与准确性。关键词：车辆导航系统，地图匹配算法，GPS，卡尔曼滤波I中国科学技术大学硕士毕业论

4、文AbstractAbstractInthispaper,existingmap-matchingalgorithmsusedinvehiclenavigationsystemsarereviewed,characteristicsofGPStrackerrorandtrafficvectormaperrorareanalyzedandtwonewmap-matchingalgorithmsareproposedbyconsideringinadequaciesofexistingalgorithmsanderrorcharacteristicofGPSsignalandtr

5、afficmaps.Thenewalgorithmshavehigheraccuracytoguaranteetheaccuracyandstabilityofvehiclenavigationsystems.CurrentlytheGPSnavigationsystemisthefocusofresearchandapplicationofvehiclenavigationsystemsforitsaccuracy,stability.SincetheindependentGPSnavigationsystemcostslowpriceandiseasytobeequipp

6、ed,itisthemainstreamofcurrentcivilapplication.Itisbasictoimprovetheaccuracyofpositioningsystem,whichincludestwoparts:theaccuracyofidentifyingtherunning-onroadandtheaccuracyofcorrespondinglocationontheidentifiedroad.AccuracyofindependentGPSnavigationsystemsistiedtothemap-matchingalgorithm,wh

7、ichovercomesGPSerrorandtrafficmaperrortomapvehicleGPStracksontocorrespondingroads.Themap-matchingtaskisnotonlytheneedforuserstogettheiraccuratelocationinformationonthemap,butalsothebaseofhigh-levelpathplanningandnavigationreminderfunctions.Accordingtothe