淺談地圖匹配技術在車載導航系統中的應用

陳沖

【摘要】簡要闡述了車載導航系統的組成，地圖匹配技術的基本原理，作為一種軟件糾錯技術具有實時修正的特點，與全球定位系統、地理信息系統和計算機相結合為移動的車輛提供全面的服務，地圖匹配技術作為提高車載導航系統的精度的輔助手段就顯得尤為重要和有意義了。

【關鍵詞】車載導航系統；全球定位系統；地圖匹配

Introduction to map matching technology in the application of vehicle navigation system

Chen Chong

（Nonferrous geological survey in liaoning province101 teamLiaoningFushun113015）

【Abstract】Briefly expounds the composition of vehicle navigation system， the basic principle of map matching technology，as a software error correction technolog has the characteristics of the real-time correction，with the global positioning system （GPS）、geographic information system and computer for the mobile vehicle to provide comprehensive services，map matching technology as an auxiliary means of improving the precision of vehicle navigation system is particularly important and meaningful。

【Key words】Vehicle navigation system；Global positioning system （GPS）；Map matching

1. 引言

（1）隨著國民經濟的快速發展和人民生活水平的顯著提升，汽車幾乎成為人們在日常工作生活當中不可缺少的交通工具。由于機動車數量的迅猛增長，使得交通流量與現有道路基礎設施之間的矛盾日益突出，擁堵現象日益嚴重。如何有效地進行交通管理和疏導，減少擁堵與事故的發生，合理控制交通流量分布，提高道路利用率己成為我國主要城市面臨的嚴峻問題，必須給予充分的重視。因此，車載導航定位系統越來越受到人們的關注。

（2）在車載導航系統的應用方面，美、歐、日等國家走在前列，其導航技術的現狀代表了本領域研究和應用的方向。相對而言，我國對車載導航系統的研究處于剛剛起步的階段，但是，采用進行車輛導航的定位系統在最近幾年己經有了很大的發展。目前，在我國政府及有關部門的重視下，有些企業和公司己經開發、研制出了一些車輛導航和監控系統，并投入了使用。但是，所有這些系統都不是很完善，有待進一步的研究和改進。隨著汽車持有量的不斷增加，各種技術的不斷成熟，以及用戶更高的服務要求，車載定位導航系統有了較大發展，應用前景廣闊。

2. 車載導航系統的作用

車載導航系統是將全球定位系統、地理信息系統和計算機技術結合在一起的智能交通系統。車輛通過車載導航設備接收GPS數據，在電子地圖上顯示汽車行駛的位置、目的地的方向和距離等信息，并在公路網范圍內定向選擇最佳行駛路線，為移動的車輛提供全面的服務，從而達到減少道路阻塞，提高交通安全的目的。

2.1車載導航系統的組成。

（1）現在的車載導航系統按照功能劃分為多個模塊，即：電子地圖數據庫模塊、地理信息引擎模塊、定位模塊、地圖匹配模塊、路徑規劃模塊、路徑引導模塊、人機交互界面模塊和無線通信模塊。如圖1所示。

（2）在上述模塊中，定位系統的準確性是非常關鍵的，只有準確地知道車輛位置，才能在地圖上正確地顯示車輛位置，并向司機提供準確的行駛指令。因此，如何向用戶提供實時、準確的車輛位置就成了車載導航系統的重點和難點。然而，無論是哪種定位技術都有其無法克服的局限性，得到的實時定位數據依然存在一定的誤差，往往使得車輛的定位信息與電子地圖中的道路信息不一致，車輛位置偏離了當前所行駛的道路，這些都難以滿足用戶對車輛導航系統的要求。

2.2地圖匹配技術的意義。

為了解決這個問題，可以采取提高GPS定位精度以及電子地圖精度的方法，但是這種方法成本較高，也不可能完全消除定位點與電子地圖之間的這種顯示誤差。地圖匹配這一基于軟件的定位修正方法，在接收到車輛當前時刻有關的信息后，從電子地圖數據庫中獲取相關信息，然后通過匹配算法得到車輛位置的偏差信息，并對其進行實時修正，從而準確顯示車輛的位置。它一方面減少了系統在硬件上的投入，節省資源和成本，另一方面又避免了其它定位技術無法克服的局限性。

2.3地圖匹配技術的原理。

（1）地圖匹配技術是一種利用數字地圖信息融合傳感器定位數據以產生最佳位置估計的技術。簡單地說，就是把車輛的行駛軌跡和電子地圖數據庫中的道路網進行比較，在地圖上找出與行使軌跡最相近的路線，并將實際定位數據映射到直觀的數字地圖上。

（2）電子地圖以地圖數據庫為基礎，通過一定得軟件和硬件在電子屏幕上顯示可視地圖。有了電子地圖，車輛的位置可以顯示在電子地圖上，同時電子地圖數據庫中的精確地理信息還可以對GPS定位結果進行必要的修正，輔助GPS進行準確定位，使車輛的位置能夠準確地顯示在電子地圖上。

（3）作為一種軟件糾錯技術，地圖匹配最終輸出的結果包括車輛的當前位置、運行方向、行駛速度和經過的路段等信息。

恰恰避免了其它定位技術無法克服的局限性。它將車載GPS接收機測量到的當前車輛的有關位置信息，與電子地圖數據庫中獲取的相關信息聯系起來，然后通過匹配算法得到車輛的位置偏差信息，并利用結果對GPS定位數據進行實時修正，從而準確顯示車輛在道路網中的位置。在某中程度上，地圖匹配算法的效果直接關系到車輛定位的精度，地圖匹配技術是決定導航產品最終性能的關鍵技術。

（4）地圖匹配技術協調定位信息和電子地圖的道路信息之間的顯示誤差，把定位點依照某種規則強制與實際道路進行配準，從而保證車輛總在行駛的道路上。因此，地圖匹配在車輛導航系統中起著重要的作用，使得定位系統更加可靠和準確。

3. 結語

地圖匹配技術借助電子地圖數據庫中的高精度道路信息作為分類模板，進行模式識別，根據結果來修正GPS接收數據的定位數據。通過進行地圖匹配，能夠較為連續和準確地得到車輛的位置信息，大大改善了車輛導航系統的定位精度。這樣不僅減少了導航系統在硬件上的投入，而且提高了車輛匹配到路段上的正確率。同時，提高地圖匹配定位精度也可以提高交通設施和道路的利用率，減少阻塞，增加交通的機動性，降低交通工具對環境的污染，改善道路安全，減少交通事故的發生。因此，地圖匹配作為提高車輛導航系統精度的輔助手段就顯得更為重要和有意義了。

參考文獻

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