改進(jìn)的地圖匹配技術(shù)在車載導(dǎo)航系統(tǒng)中的應(yīng)用

以上述隸屬度函數(shù)為基礎(chǔ)，就可以對(duì)候選路段是當(dāng)前車輛所在路段的可能性做出綜合評(píng)判。以該可能性作為論域U，其元素u與論域X，Y和Z的笛卡爾乘積集：

　　它的元素(x，y，z)相對(duì)應(yīng)，即u與三個(gè)因素有關(guān)。因此，在對(duì)u進(jìn)行模糊評(píng)判時(shí)，因素集可以取為E={X，Y，Z)，評(píng)語集可取為F={大，小)，綜合評(píng)判按下面的步驟進(jìn)行：

　　(1) 對(duì)u進(jìn)行單因素評(píng)價(jià)，然后利用其結(jié)果構(gòu)造表示E與F之間模糊關(guān)系的模糊矩陣。設(shè)對(duì)因素X，Y，Z的單因素評(píng)價(jià)結(jié)果分別為模糊向量R1= [μhh(x)，μhc(x)]，R2=[μdh(y)，μdc(y)]和R3=[μ△dh(z)，μ△dc(z)]，則將以上模糊向量合在一起便得到表示E與F之間模糊關(guān)系的模糊矩陣

　　(2)確定權(quán)向量P=[p1，p2，p3]，其中p1，p2，p3分別表示因素x，y，z在亂中的重要程度，p1+p2+p3=1。

　　(3)作模糊變換Q=P°R，所得模糊向量Q就是被評(píng)判對(duì)象U在評(píng)語集合F上的評(píng)判結(jié)果，其2個(gè)分量表示候選路段是車輛所在路段的可能性大小的程度。

　　在以上綜合評(píng)判算法中，模糊矩陣乘法°采用簡(jiǎn)單的加權(quán)平均型算子(，×)以便使結(jié)果兼顧各種因素。由于權(quán)向量的分量之和為1，運(yùn)算退化為一般的實(shí)數(shù)加法，因此算子(，×)也可以改寫成(+，×)。在這種情況下，模糊矩陣的乘法與普通矩陣的乘法完全一樣。

　　有了對(duì)候選路段是當(dāng)前車輛行駛路段的可能性的評(píng)價(jià)，就可以對(duì)以候選路段位置為參考進(jìn)行地圖匹配修正后的定位結(jié)果的可信度做出評(píng)價(jià)。評(píng)判中，應(yīng)考慮到候選路段與前一時(shí)刻匹配路段的連通性，為此再引入以下規(guī)則：如果候選路段就是前一時(shí)刻匹配路段或者與前一時(shí)刻的匹配路段相連通，則利用該候選路段修正定位結(jié)果的可信度高。以修正結(jié)果為評(píng)判對(duì)象，取評(píng)判指標(biāo)矩陣為(Q，Q′)，其中Q是候選路段的可能性評(píng)價(jià)矩陣，Q′是連通性評(píng)價(jià)矩陣，當(dāng)候選路段與前一時(shí)刻匹配路段有連通關(guān)系時(shí)，Q′取為前一時(shí)刻匹配路段的可能性評(píng)價(jià)矩陣，否則以0矩陣取代。取評(píng)判權(quán)向量為P′=[p′1，p′2，p′3，p′4]，其分量分別對(duì)應(yīng)于Q和Q′的各個(gè)分量，且p′1+p′2+p′3+p′4=1。將指標(biāo)矩陣與權(quán)向量相乘，得μ=p′°[Q，Q′]T，稱μ是修正定位結(jié)果的可信度，它為挑選最佳匹配路段提供了明確的依據(jù)。

　　4實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　交叉路口是地圖匹配過程中最易出錯(cuò)的地方根據(jù)本文提出的改進(jìn)的地圖匹配算法理論，就交叉路口問題做性能分析，下面分兩種情況討論。

　　第一種情況：車輛直行通過交叉路口，如圖3所示。

軌跡點(diǎn)4，5靠近路段1，但軌跡點(diǎn)1、2、3、4、5擬合所得直線遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離路段1，靠近路段2，因而軌跡點(diǎn)5會(huì)正確匹配到路段2，不會(huì)被錯(cuò)誤地匹配到路段 1。同理，軌跡點(diǎn)4也正確地匹配到路段2。由于考慮了軌跡的連續(xù)性，和基于位置點(diǎn)直接投影算法比起來，本文的算法不容易在交叉點(diǎn)出現(xiàn)匹配錯(cuò)誤的情形。

　　第二種情況：車輛拐彎通過交叉路口，如圖4所示。

　　軌跡點(diǎn)1、2、3、4、5擬合得到的擬合直線1與路段2的夾角小于30度，點(diǎn)5被匹配到路段2。同理，2、3、4、5、6擬合得到的擬合直線2與路段2的夾角也小于30度，點(diǎn)6被匹配到路段2。從圖上可以看出，點(diǎn)5、6、7、8、9擬合得到的擬合直線5與路段1、2的夾角都大于30度，由算法基本原理可知，9不符合匹配條件，不予匹配。按照同樣方法對(duì)其他點(diǎn)一一進(jìn)行匹配。盡管在交叉路口附近會(huì)有少數(shù)的軌跡點(diǎn)不能被匹配，但匹配出來的軌跡能反映車輛的實(shí)際行駛軌跡，較好地處理了交叉路口的地圖匹配問題。

　　為驗(yàn)證文中提出的地圖匹配算法對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)定位精度的影響，利用該算法對(duì)跑車實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。匹配結(jié)果表明，絕大多數(shù)(>96％)定位數(shù)據(jù)都能相對(duì)準(zhǔn)確地匹配到道路上，匹配后的定位精度得到提高；匹配算法實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)，能夠滿足實(shí)際需要(1次／s)；在GPS受到一定程度的遮擋時(shí)系統(tǒng)能夠正常識(shí)別并且匹配。