首页 > GPS > 地图 > 正文

导航中GPS位置与地图匹配、道路匹配算法

2017-08-13 10:14:29    来源:互联网    

1. 位置地图匹配需要哪些 因素

2. 位置与地图匹配的算法

3. 位置与地图匹配的精度概率等分析


0. 必要性

GPS的Position只是一个数据,还需要与Map的Match,即由GPS坐标转换为地图坐标。不仅要找到地图上位置,还要找出地图上哪些道路与此位置最为接近,利用地图中结构化的模型(如道路,交点等)进行描述当前的位置。

GPS在与其他传感器数据融合,及经过卡曼滤波校正后,仍有有一定的误差,至少其卡曼滤波校正后其系统误差仍有 10-50m,一个好的匹配算法 能 依据GPS和其他传感器信息,结合地图中的结构信息(如道路),有95%的概率将真实误差缩小到5m内(不同的引擎,这个指标可能不同,需要根据实际情况进行考证)。


1. 因素

当前的车辆或GPS位置的状态,在道路上行驶,停车,货运(gps可用,传感器不应该使用),离开道路,不确定状态。

GPS位置信息、速度、角速度信息、曲率半径(数据来源?)

获取地图的数据接口,(地图数据)


2. 算法步骤

从地图来看:

如无结构化数据,就无法在地图中描述GPS位置的相对坐标;

若当前区域只有一个或多个结构化数据,那么需要计算当前的位置在地图中一个或多种匹配的可能。 对于每种可能的匹配,都基本需要以下步骤:

a. 计算当前gps位置,利用前一状态和速度,偏转速度信息,进行估计计算。普通的线性运算。

b.计算当前方向,利用前一状态和传感器(角速度),进行估计计算。普通的线性运算。


c. 计算匹配的可能的位置,采用逐步匹配的方式

载入地图数据,,获取结构化的道路信息pathId,计算长度和其包含的坐标点

在一定范围内筛选一个或多个路段作为候选匹配道路。

计算候选的道路的位置和结构,利用道路长度和到道路终点距离计算当前位置offset,计算当前位置与起始点的方向、坡度、上下平坦程度。offset地图供应商会提供计算的接口。这个需要依据不同的状态,采用不同的算法,如停车、货运(拖车)、道路行驶,需用不同的数据。

计算估计的地图位置和方向(道路的offset和dir),以及其与GPS融合数据的真实位置距离和方向差。

计算各个候选道路的 属性类型,即将地图中道路的属性转换为 导航引擎的类型。更新道路匹配的状态。


d. 计算各个位置匹配的质量,分析 (非常重要)

这个要依据道路的场景分别进行计算。首先计算偏差:

GPS位置与道路的距离差

GPS方向与道路的方向差


各种道路场景,不同的场景,偏差在匹配中的权重也不同

* 环岛

距离差的比重比较大。即方向较准确,而距离较不准

道路与车辆的距离差*2、方向差. 

如果是入口,行驶区域,match的程度减半,非机动区域匹配程度增加

出口:一般的计算方式,当时行驶区域,偏差程度翻倍,行驶区域减半

一般的计算方式: 偏差角度+距离*2 (+ lackmeter)

* 蛇形蜿蜒的

距离偏差的重要程度大大下降,然后加上方向偏差即可

* 重要隧道

当候选道路多于一个时,采用普通计算方式

只有一个时,蛇形计算方式

* 离开道路

无匹配

* 正常的
一般的计算方式

道路开始段:同下

道路结束段:距离,角度的偏差,不过要乘以系数,而且十字路口,且未来转角<90度时,角度偏差减半

* U型道

距离差*2


当toEnd为负数时,偏差加大。若offset为负数,同样加大偏差。


匹配程度计算:

根据偏差数据,可以计算匹配程度。一般情况下,两者呈线性关系(负数)。


e. 启发式进行计算

主要是计算坡度,里程与匹配程度的关系。


f. 计算匹配的模式

更新匹配的模型,由先前道路的场景,加上计算的匹配值,确定是否将匹配模式设置为sure 或unsure或不变,更进一步确认匹配的程度。


g. 排序

将以上所有可能的匹配,进行快速排序法,排序的依据是(匹配质量)



3. 匹配误差的量化计算? 

影响因素:

地形/道路形状。 道路形状越复杂,或多条道路组成的复杂路况,都会大大降低 匹配的程度。 

当前GPS、sensor数据与道路结构化数据的距离、方向差

当前GPS位置的状态是否稳定


而关于匹配误差的实际值(如距离差,方向差),是无法确认给出的。

就是上面位置地图匹配的算法。

itcn本文来源:互联网  作者:ITCN
©2015 意见反馈|网站地图|| 京ICP备15005947号