GPS轨迹数据纠偏方法研究

目前GPS技术被广泛应用在各个定位和导航中,但是由于GPS系统存在一定的误差,需要通过地图匹配算法将GPS定位数据结合电子地图进行纠正匹配,以提高GPS定位精度。文中通过缓冲区分析获取待匹配道路集合,利用路网拓扑结构,筛选出其中拓扑不相关的匹配道路,同时根据最小距离原则,从多条待匹配道路中找到正确道路。除此之外,文中针对其中由于信号缺失或者定位误差所造成的不连续位置,将其分解成多条连续集合,使道路匹配更加合理。对实际GPS轨迹数据处理结果表明,该方法在复杂路网中有较好的匹配效果、效率较高,具有实用价值。     

基于权重的地图匹配算法

该文分析了地图匹配的误差来源,提出了一个基于权重的地图匹配算法。该算法将GPS定位数据转换成道路网络的弧的权重,然后根据弧的权重大小来确定车辆当前行驶的道路。该算法有效地利用了定位点的当前信息和历史信息,并且能够在很大程度上降低定位误差对地图匹配效果的影响。     

GPS 轨迹数据纠偏方法研究

目前 GPS 技术被广泛应用在各个定位和导航中,但是由于 GPS 系统存在一定的误差,需要通过地图匹配算法将GPS 定位数据结合电子地图进行纠正匹配,以提高 GPS 定位精度.文中通过缓冲区分析获取待匹配道路集合,利用路网拓扑结构,筛选出其中拓扑不相关的匹配道路,同时根据最小距离原则,从多条待匹配道路中找到正确道路.除此之外,文中针对其中由于信号缺失或者定位误差所造成的不连续位置,将其分解成多条连续集合,使道路匹配更加合理.对实际 GPS 轨迹数据处理结果表明,该方法在复杂路网中有较好的匹配效果、效率较高,具有实用价值.     

一种基于位置点的地图匹配改进算法

针对智能手机计算资源有限、功耗要求高、内置GPS模块易受到周围环境的影响等问题, 提出了一种改进的基于位置点的地图匹配算法, 利用用户个人位置移动的连续性, 结合历史轨迹数据进行道路投影, 通过纠偏的方法对手机的定位数据与电子地图数据进行匹配, 实现了直线道路、十字路口以及多边形区域等各种路况的准确定位。地图匹配算法可用于移动用户行为轨迹的监测和基于移动用户位置的个性化推荐中。     

基于短时预测的地图匹配算法

地图匹配算法的有效性和可靠性对于车载导航系统而言非常重要,而目前存在的地图匹配算法在一些复杂环境下(如道路交叉口)仍然不能提供合理的输出。因此,为了提高道路网络中的地图匹配精度,提出了基于短时预测的地图匹配算法。该算法首先使用待匹配定位点的历史信息建立短时预测模型,从而获取到待匹配时刻未来一段时间内的位置预测点;然后使用待匹配定位点和短时预测点与道路之间的平均距离替换待匹配定位点与道路之间的距离;最后采用Dempster-Shafer证据理论融合车辆与道路之间的距离信息和方向信息,有效地扩大了待匹配道路之间的差异,从而提高了算法的鲁棒性。仿真和实验表明,新算法在复杂环境下具有较强的有效性和可靠性。     

基于道路结构特征的智能车单目视觉定位

高精度定位是实现自动驾驶的关键.在城市密集区域,全球定位系统（Global positioning system,GPS）等卫星定位系统受到遮挡、干扰、多路径反射等影响,无法保障自动驾驶所需的定位精度.视觉定位技术通过图像特征匹配进行位置估计,被广泛研究.然而传统基于特征点的方法容易受到移动目标的干扰,在高动态交通场景中的应用面临挑战.在结构化道路场景中,车道等线特征普遍存在,为人类驾驶员的视觉理解与决策提供重要线索.受该思路的启发,本文利用场景中的三垂线和点特征构建道路结构特征（Road structural feature,RSF）,并在此基础上提出一个基于道路结构特征的单目视觉定位算法.本文利用在北京市区的典型路口、路段、街道等场所采集的车载视频数据进行实验验证,以同步采集的高精度GPS惯性导航组合定位系统数据为参照,与传统视觉定位算法进行比较.结果表明,本文算法在朝向估计上明显优于传统算法,对环境中的动态干扰有更高的鲁棒性.在卫星信号易受干扰的区域,可以有效地弥补GPS等定位系统的不足,为满足自动驾驶所需的车道级定位要求提供重要的技术手段.     

基于隐马尔可夫模型的有向地图匹配算法研究

地图匹配是指将GPS轨迹映射到真正路网上,获取实际道路上位置的过程。然而,传统的地图算法在处理低频采样数据时(例如,每1~2 min一个采样点)仍然面临着巨大的挑战,此外,这些算法通常是在简单的路网下进行的,并没有考虑道路的双向交通网络。针对这些问题,提出了一种基于隐马尔可夫模型的有向地图匹配算法(DHMM),该算法充分考虑GPS轨迹与道路的相关性以及相邻GPS数据点间的几何特征。结合福州地区真实的出租车轨迹数据,将DHMM算法与点到线(P-L)算法和HMM算法进行比较。实验结果表明,DHMM地图匹配算法在低频和复杂的路网下(复杂的路网由双向道路组成,考虑了道路的方向)匹配准确率均优于P-L、HMM算法。     

基于新道路发现的GIS地图更新算法

针对导航系统中电子地图的更新代价大、耗时长的问题,结合浮动车的历史GPS轨迹信息匹配到当前电子地图中时匹配时效的情形,提出了一种基于失效数据筛选的新道路判定和电子地图更新算法。首先,通过计算全部失效点的横纵跨度判断行驶轨迹的主方向。其次,通过飘逸筛选,剔除可能由于车载GPS采集设备因故障而产生的定位失准数据点组;利用基于直线的最小二乘法,对匹配失效的异常轨迹进行线性拟合,以确定轨迹的位置和方向;通过角度筛选,剔除误差较大的定位数据点组。最后,将筛选所得新道路的轨迹数据进行融合并排序,结合电子地图的路网结构,根据新道路的路段端点的匹配结果,将新道路插入到当前GIS电子地图的路网中。通过在某城市局部区域的电子地图路网数据上进行实验,结果表明该方法能够准确地判定和筛选新增道路,并将其正确地插入到电子地图的当前路网结构中。     

基于改进HMM模型的3D景区地图匹配算法

针对GPS误差和地图系统误差导致3D地图定位精度较低的问题,提出一种基于改进隐性马尔科夫模型的地图匹配算法。使用面积重叠法获取候选路段,引入距离、道路宽度和历史定位点计算观测概率,利用路网拓扑信息、游客行为特性、景点与道路的相关性计算转移概率,采用Viterbi算法得出最优匹配路段。在Unity3D平台上实现景区场景3D可视化,利用校园地图进行实验验证,结果表明,该算法匹配精度达到95.4%,在3D景区导航中具有良好的实用性和较高的准确性。     

矢量道路拓扑追踪匹配算法

目的 基于道路形状特征的匹配算法在匹配性能上比较稳定,但当遇到道路交叉口等复杂路况时容易出现误匹配,且实时性上有一定缺陷,而矢量道路良好的拓扑结构,为此提出一种利用矢量道路拓扑关系进行追踪匹配的算法。方法 算法利用结点、路段和路口这3种对象来对矢量道路进行表达,建立各个对象之间的拓扑关系,并将匹配过程划分为4个不同的状态,根据各个状态实施相应的匹配方法。首先,进行初始化、追踪、路口和搜索4个状态的定义和划分,确定各个状态之间的转换关系;进一步,设计道路中的结点、路段和路口3种对象的数据结构,建立点、线之间的空间拓扑关系;其次,根据4个状态的具体任务和实际特点,对进入该状态的行驶轨迹进行相应地分析处理和匹配计算;最后,根据追踪的结果进行匹配分析,完成对车辆行驶轨迹的误差修正。结果 采用GPS-RTK采集的北京市西五环及密云地区的矢量道路数据对实地跑车的惯性导航轨迹进行拓扑追踪匹配仿真实验,完成拓扑追踪匹配算法的路口距离阈值选取,并与传统基于道路形状特征的匹配算法在匹配效果和实时性进行性能对比测试,其性能指标为匹配准确率和匹配时间。当矢量道路拓扑追踪算法的路口距离阈值取20 m时,匹配准确率达到了最高值93.5%。在匹配性能对比上,拓扑追踪算法相较于其他两种算法也有一定优势,在相同道路段中匹配准确率达到了90.2%,匹配速度也提高了48倍。结论 采用矢量道路数据的拓扑信息对车辆轨迹进行追踪匹配的方法,能够用于卫星信号“盲区”或者信号干扰等特殊环境和场合的组合系统辅助导航,弥补传统基于卫星的组合导航在自主性、抗干扰性的不足。同时,算法针对复杂路况的匹配结果也较为理想,能够满足组合导航匹配工作的要求。     

基于共享单车GPS数据的小区道路生成方法

利用GPS数据生成路网对城市交通有着重要意义。由于机动车自身对道路条件的要求,利用机动车GPS提取路网主要针对城市主干道及主路,忽略了小路及小区路网。为完善城市路网,提出了一种基于共享单车GPS轨迹的道路拓扑结构生成方法。首先提取路网拓扑节点,通过引入趋势夹角判断转折点后利用转向角分析确定拓扑点。然后提取道路线型,通过OW(opening window)算法对轨迹进行分割、基于DBCSAN算法思想提出一种对子轨迹聚类方法,再提取特征点来拟合道路中心线。利用缓冲区验证路网的精度,结果表明该方法生成的道路既能确保拓扑结构又具有较高的覆盖率。     

基于时空分析的地图匹配算法研究

地图匹配技术被广泛用于GPS导航、城市道路交通状态分析等领域。针对目前城市浮动车数据量日益庞大,地图匹配算法实时性差、匹配率不高的缺点,提出了一种基于时空分析的地图匹配算法。算法在对城市路网建立网格索引的基础上,综合考虑了空间几何、路网拓扑信息及上下文因素对选取GPS投影点的影响,大大提高了匹配效率和匹配精度。实验结果表明,算法能够满足工程应用中浮动车地图匹配的实时性和准确性。     

基于GIS／GPS车辆监控系统实现及关键技术

为了更好的对道路上的各种车辆进行监控,文中就车辆监控系统给予了描述。车辆监控系统是一种集GPS、GIS、现代无线通信技术和计算机技术为一体的移动车辆综合服务系统。并介绍了车辆监控系统的整体结构和模块划分,设计了监控中心模块的主要功能,讨论了在监控中心模块设计中的关键技术。给出了一个道路匹配算法,该算法在实际工程运用中取得了良好的效果。同时还阐述了地图采编、道路发现、最短路径算法的实现方法和过程。     

基于路网的GPS轨迹在线压缩方法

在传统的GPS轨迹压缩中,其压缩的结果与原始轨迹差别较大,在压缩过程中不同程度的忽略了轨迹点的速度信息、方向信息以及轨迹的形状,在本文中,在保证压缩率的前提下将保存速度、方向、轨迹形状等GPS轨迹特征信息,作为重点研究的问题.本文算法基于路网信息、OW(Opening Window,开放窗口)算法、关键点法以及停留点法之上提出了一种能够保存GPS轨迹时空特性的在线压缩算法.实验结果表明,该压缩算法较现有的压缩算法在保证压缩率的前提下,在保留轨迹时空特性的基础上有所改进.     

基于预处理的城市路网拓扑结构构建算法

路网拓扑结构构建是最优路径规划的基础。针对MapInfo数据格式电子地图不具备拓扑结构,且现有拓扑结构构建算法精度低、效率差等不足,提出在路网拓扑结构构建前,应用缓冲区分析技术和计算区域质点等预处理方法,对原始路网不规则的关系进行分类和道路信息补充,以此为基础创建路段和节点图层,建立路网拓扑关系。应用该算法,在VB6.0开发环境和MapInfo二次开发控件MapX支持下,实现了重庆市路网拓扑结构的构建。实验结果表明,该算法构建精度和效率明显提高。     

基于浮动网格的路段检索方法

地图匹配是将车辆原始的GPS轨迹数据映射到实际道路网络上的过程, 其中为GPS轨迹点检索候选路段是地图匹配的首要环节, 然而不同的候选路段检索方式会直接影响地图匹配的准确性和效率. 本文针对城市路网环境下的低频采样GPS轨迹数据, 提出了一种基于浮动网格的路段检索方法. 该方法利用GeoHash网格编码, 采用浮动GeoHash网格的方式, 为轨迹点检索候选路段. 其次为了验证方法的可行性, 本文通过隐马尔可夫模型, 结合道路网络的拓扑结构以及轨迹的时空约束条件, 采用增量的方式, 利用维特比算法计算得到局部最优解. 最后使用贪心策略, 从已经得到的局部最优解中依次延伸得到全局最佳匹配路径.     

"GPS最短路径"搜索研究与实施

“最短路径”是网络分析中的重要问题,也是许多应用领域中最优选择的基础.“车载GPS（Global PositioningSystem）最短路径分析”在汽车导航系统及城市应急系统中有着广泛的应用前景.针对城市道路网的特点,对基于城市道路网的最短路径分析的关键技术进行了研究和验证.提出了一种实用、高效的最短路径分析解决方案,并在此基础上实现了一个最短路径分析、最短路径算法的高效实现关键技术.测试结果表明,该系统的响应速度和分析效率能够满足车载GPS系统的应用需求.     

基于改进区域生长的遥感影像道路提取

提出一种改进区域生长法的遥感影像中道路提取方法。对遥感影像进行[K]均值聚类,实现道路区域和非道路区域的初步分离,并获取区域生长的基准值,按照图像特征计算出区域生长的阈值。依据对道路特性的分析,设计了9个道路路口模型。根据设计的道路路口模型,对区域生长法进行了改进,使得道路的提取按照道路路口模型自动增长。最后通过数学形态学的手段对道路进行优化。实验结果表明使用提出方法所提取道路区域更加完整。     

Generation of road maps from trajectories collected with smartphone – A method based on Genetic Algorithm

Smartphones and automotive GPS have considerably boosted the use of digital road maps. For this reason, they must be updated regularly with accurate new data. The methods currently used to generate maps — photogrammetry and collaborative editing — have low frequency of update because they depend on manual intervention. By using an automated method it should be possible to improve map update speeds while maintaining similar level of accuracy. The literature presents some approaches for automatic road map creation using moving objects, but none of them is prepared for continuous update. Therefore, this work aims to propose a new automated method that uses trajectories provided by GPS receivers integrated in smartphones. It is assumed that the points that represent the center of the roads can be found through approximations provided by Genetic Algorithm. After that, these points are combined to generate the road map. However, the use of trajectories collected with smartphones provides some challenges, such as: elimination of data with bad accuracy, identification of the means of transport used and reduction of the volume of data processed. Thus, the objective of this work is to propose a method that cleans, analyzes and enriches data from smartphones to generate accurate road maps that can be continuously updated, using Genetic Algorithm. Tests indicate that the proposed method can generate maps with quality similar to the reference maps with less than 2 m of difference in average. Additionally, a comparison between the Fuzzy C-Means algorithm and the Genetic Algorithm shows that the later is a little slower but generates more accurate results.