[发明专利]基于智能手机的地图匹配方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字地图及地图匹配技术领域，尤其涉及一种基于智能手机的地图匹配方法。

背景技术

随着经济发展，道路交通日益发达，人们的出行变得更加便利，传统的地图早已成为历史，全球定位系统(Global Positioning System,GPS)为现今人们出行提供了导航辅助。GPS系统利用多颗卫星传输的接收端的位置信号的传输和校正来实现接收端的位置定位，24颗卫星构成的星座系统已经几乎可以覆盖全球。而现在我们常见的车载系统就是GPS系统与地理信息系统(Geographic Information System，GIS)的结合，利用电子地图中的道路位置的地图信息在一定程度上补偿民用GPS定位精度偏低的问题。伴随无线通信技术的提升，GPS接收端可以缩小到一个传感器大小封装到手机中，因此智能手机平台搭载导航系统的模式也日益普及，并且催生出大量先进驾驶辅助系统的应用，它们能够提供更加舒适、更好高效,更加安全的服务。现在已经可以用手机取代传统车载地图的功能。

然而在复杂路况的情况下，无论是传统的车载地图还是手机导航，都存在定位不准确、部分地理信息缺失的情况，尤其是车辆过隧道、经过弯道等情况下这种不足更加明显。因此本专利提出一种基于智能手机平台，利用手机传感器判断车辆弯道状态位置信息的修正车载导航驾驶辅助定位系统。

智能手机迅猛发展，全球市场研究公司(Gartner)数据显示，2013年第二季度全球智能手机销量首次超越了功能手机。同时去年第二季度调查显示开源手机操作系统安卓(Android)系统全球市场占有率为79％，形成了一家独大的局面。人们如此钟情于智能手机的原因之一就是，和传统手机比较，智能手机内置许多简单便捷的手机应用程序(Application，APP)，能够给人们提供更舒适、便捷的生活体验。而这些APP不少得益于智能手机内部集成的诸多传感器。一般情况下，智能手机内部会集成温度传感器、重力感应、距离传感器、电子罗盘、光线传感器、三轴陀螺仪、红外线传感器等传感器装置等，这就给后续APP开发提供了一个强大而便捷的平台。

GPS系统起源于上世纪五十年代末期的美国，与六十年代投入使用，最初是为军事用途设计，后逐渐开放民用领域，但定位精度远低于军用。整个系统由24颗卫星组成星座，定位范围覆盖全球98％的区域。一般来讲，完成常用的导航功能需要导航卫星和地面接收设备，导航卫星不停的发出时间和卫星的位置，间隔三十秒循环发射；由地面的接收机接收导航卫星发出的消息，测量出已知位置卫星和接收机之间的距离，通过综合多颗卫星的数据进行修正，一般修正过程至少需要4颗卫星的信息。一般车载地图正是利用GPS系统进行导航。然而对于开放的民用码来说，由于卫星钟差、卫星星历误差、电离层延迟误差、对流层延迟误差、多径效应误差、接收机噪声误差、遮挡物等原因，精度只能达到约20m左右；在地图精度较高的情况下，导航精度会相应的提高。然而在弯道，尤其是盘山路等危险路况下的弯道情况，导航的定位精度仍然不理想，这就需要结合弯道检测等技术的修正来提升精度。

现有技术《基于拓扑结构的地图匹配算法研究》中通过利用软件纠偏的方法对车辆的定位数据与电子地图数据进行配准纠正，来减小电子地图的道路信息和GPS定位信息间的显示误差。计算待匹配道路权重、采用模糊匹配策略、去除不连通道路最后采用线性插值法进行地图匹配。通过试验该匹配算法的匹配正确率不低于96％，单点匹配时间不超过10ms。该方法已应用于实际的工程应用，并取得了良好的效果。

现有技术《GPS导航系统中的地图匹配算法》中利用权值选出匹配路段，并将全球定位系统(GPS)轨迹点投影到匹配路段上，在交叉路口以平行四边形匹配准则消除车辆轨迹点沿道路方向的误差，通过动态偏差更新，解决卫星换星、大气云层遮挡、多路径效应等因素造成的偏差问题。引入该算法的GPS车载系统在合肥市实地跑车实验结果表明，其对于复杂路况仍能进行正确匹配，真实再现车辆行驶情况。

由上可见，现有技术多数采用地图匹配对导航系统进行误差修正，提升精度。地图匹配主要解决：寻找车辆当前行驶的道路以及将当前定位点投影到车辆行驶的道路上。尽管现有的地图匹配算法匹配正确率较高，然而仍存在以下不足：

(一)行驶道路的选定会影响算法性能，对于不同路段算法的性能存在明显差异；

(二)耗时较多，由于GPS误差等原因，在寻找匹配道路的过程中存在较大的时间损耗；

(三)GPS能耗高，GPS更新速度在1～50hz不等，因此实时性能优势不明显；