[发明专利]一种基于多信息源的加权地图匹配方法

摘要

本发明的目的在于提供一种基于多信息源的加权地图匹配方法，通过扩展Kalman滤波在观测量域融合来自GPS的伪距观测量、DR输出的速度观测量v和航向角观测量θ，实现紧组合导航系统的信息融合，从而获取定位解，利用该定位结果和地图数据进行地图匹配：首先搜索备选路径，然后选择正确备选路径，最后采用垂直投影的方法进行定位点到所选择路径上的投影，从而完成地图匹配。本发明在路径选择确定的情况下，由于采用多导航信息源的紧组合导航系统，对地图匹配的性能影响被相对减弱，因此，提高了路径选择效率。

主权项

1.一种基于多信息源的加权地图匹配方法，其特征是：通过扩展Kalman滤波在观测量域融合来自GPS的伪距观测量、DR输出的速度观测量v和航向角观测量θ，实现紧组合导航系统的信息融合，从而获取定位解，利用该定位结果和地图数据进行地图匹配：(1)搜索备选路径：定位结果在当地坐标系下水平面内的不确定性表示为σE2=P11,]]>σN2=P22,]]>东向定位误差和北向定位误差的相关性σ_EN＝P₁₂，因此平面定位误差区域将构成一个椭圆区域，其中P代表Kalman滤波过程中的状态预测协方差矩阵，A_ij代表矩阵A的第i行第j列个元素，采用正方形搜索区域代替椭圆搜索区域，矩阵的中心点为定位点(x₀，y₀)，正方形搜索区域边长为2a，其中a为椭圆区域的长半轴：a=12(σE2+σN2+(σE2-σN2)2+4σEN2),]]>设路径在当地坐标系内的坐标最值分别为min_x，min_y，max_x，max_y，如下式成立，则判定该路径为备选路径，否则，该路径不是备选路径：(min_x≤x₀+a)&(max_x≥x₀-a)&(min_y≤y₀+a)&(max_y≥y₀-a)；(2)选择正确备选路径：加权函数F取为：F_i＝f_c(w_pf_p+w_hf_h)式中i为备选路径的条数，连接性函数f_c表征上一个历元的载体行驶的路径与备选路径的连接性，投影距离差函数f_p表征定位点到备选路径投影点的距离，航向误差函数f_h表征了载体实际行驶方向与备选路径方向的一致性，w_p和w_h为对应投影距离差和航向误差的加权系数，满足w_p+w_h＝1，三种函数分别表示为：f_h＝cosΔθ式中Δd为原始定位点到备选路径投影点的距离，Δθ为载体航向角与路径实际可行使方向的角度差，TH为定位误差最大值，取TH＝6a，w_p的选取为：w_h＝1-w_p式中C为新息协方差矩阵，Q代表系统过程噪声方差矩阵，R为观测噪声方差矩阵[1，2]，A_ii代表矩阵A的第i个对角线元素，C_θ为C中对应航向角的对角线元素，选取使得F_i最大的备选路径为正确路径；(3)采用垂直投影的方法进行定位点到步骤(2)所选择路径上的投影，从而完成地图匹配。