浅谈地图匹配技术在车载导航系统中的应用

陈冲

【摘要】简要阐述了车载导航系统的组成，地图匹配技术的基本原理，作为一种软件纠错技术具有实时修正的特点，与全球定位系统、地理信息系统和计算机相结合为移动的车辆提供全面的服务，地图匹配技术作为提高车载导航系统的精度的辅助手段就显得尤为重要和有意义了。

【关键词】车载导航系统；全球定位系统；地图匹配

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）随着国民经济的快速发展和人民生活水平的显著提升，汽车几乎成为人们在日常工作生活当中不可缺少的交通工具。由于机动车数量的迅猛增长，使得交通流量与现有道路基础设施之间的矛盾日益突出，拥堵现象日益严重。如何有效地进行交通管理和疏导，减少拥堵与事故的发生，合理控制交通流量分布，提高道路利用率己成为我国主要城市面临的严峻问题，必须给予充分的重视。因此，车载导航定位系统越来越受到人们的关注。

（2）在车载导航系统的应用方面，美、欧、日等国家走在前列，其导航技术的现状代表了本领域研究和应用的方向。相对而言，我国对车载导航系统的研究处于刚刚起步的阶段，但是，采用进行车辆导航的定位系统在最近几年己经有了很大的发展。目前，在我国政府及有关部门的重视下，有些企业和公司己经开发、研制出了一些车辆导航和监控系统，并投入了使用。但是，所有这些系统都不是很完善，有待进一步的研究和改进。随着汽车持有量的不断增加，各种技术的不断成熟，以及用户更高的服务要求，车载定位导航系统有了较大发展，应用前景广阔。

2. 车载导航系统的作用

车载导航系统是将全球定位系统、地理信息系统和计算机技术结合在一起的智能交通系统。车辆通过车载导航设备接收GPS数据，在电子地图上显示汽车行驶的位置、目的地的方向和距离等信息，并在公路网范围内定向选择最佳行驶路线，为移动的车辆提供全面的服务，从而达到减少道路阻塞，提高交通安全的目的。

2.1车载导航系统的组成。

（1）现在的车载导航系统按照功能划分为多个模块，即：电子地图数据库模块、地理信息引擎模块、定位模块、地图匹配模块、路径规划模块、路径引导模块、人机交互界面模块和无线通信模块。如图1所示。

（2）在上述模块中，定位系统的准确性是非常关键的，只有准确地知道车辆位置，才能在地图上正确地显示车辆位置，并向司机提供准确的行驶指令。因此，如何向用户提供实时、准确的车辆位置就成了车载导航系统的重点和难点。然而，无论是哪种定位技术都有其无法克服的局限性，得到的实时定位数据依然存在一定的误差，往往使得车辆的定位信息与电子地图中的道路信息不一致，车辆位置偏离了当前所行驶的道路，这些都难以满足用户对车辆导航系统的要求。

2.2地图匹配技术的意义。

为了解决这个问题，可以采取提高GPS定位精度以及电子地图精度的方法，但是这种方法成本较高，也不可能完全消除定位点与电子地图之间的这种显示误差。地图匹配这一基于软件的定位修正方法，在接收到车辆当前时刻有关的信息后，从电子地图数据库中获取相关信息，然后通过匹配算法得到车辆位置的偏差信息，并对其进行实时修正，从而准确显示车辆的位置。它一方面减少了系统在硬件上的投入，节省资源和成本，另一方面又避免了其它定位技术无法克服的局限性。

2.3地图匹配技术的原理。

（1）地图匹配技术是一种利用数字地图信息融合传感器定位数据以产生最佳位置估计的技术。简单地说，就是把车辆的行驶轨迹和电子地图数据库中的道路网进行比较，在地图上找出与行使轨迹最相近的路线，并将实际定位数据映射到直观的数字地图上。

（2）电子地图以地图数据库为基础，通过一定得软件和硬件在电子屏幕上显示可视地图。有了电子地图，车辆的位置可以显示在电子地图上，同时电子地图数据库中的精确地理信息还可以对GPS定位结果进行必要的修正，辅助GPS进行准确定位，使车辆的位置能够准确地显示在电子地图上。

（3）作为一种软件纠错技术，地图匹配最终输出的结果包括车辆的当前位置、运行方向、行驶速度和经过的路段等信息。

恰恰避免了其它定位技术无法克服的局限性。它将车载GPS接收机测量到的当前车辆的有关位置信息，与电子地图数据库中获取的相关信息联系起来，然后通过匹配算法得到车辆的位置偏差信息，并利用结果对GPS定位数据进行实时修正，从而准确显示车辆在道路网中的位置。在某中程度上，地图匹配算法的效果直接关系到车辆定位的精度，地图匹配技术是决定导航产品最终性能的关键技术。

（4）地图匹配技术协调定位信息和电子地图的道路信息之间的显示误差，把定位点依照某种规则强制与实际道路进行配准，从而保证车辆总在行驶的道路上。因此，地图匹配在车辆导航系统中起着重要的作用，使得定位系统更加可靠和准确。

3. 结语

地图匹配技术借助电子地图数据库中的高精度道路信息作为分类模板，进行模式识别，根据结果来修正GPS接收数据的定位数据。通过进行地图匹配，能够较为连续和准确地得到车辆的位置信息，大大改善了车辆导航系统的定位精度。这样不仅减少了导航系统在硬件上的投入，而且提高了车辆匹配到路段上的正确率。同时，提高地图匹配定位精度也可以提高交通设施和道路的利用率，减少阻塞，增加交通的机动性，降低交通工具对环境的污染，改善道路安全，减少交通事故的发生。因此，地图匹配作为提高车辆导航系统精度的辅助手段就显得更为重要和有意义了。

参考文献

[1]张其善、吴今培、杨东凯著。智能车辆定位导航系统及应用。[M]科学出版社，2002.

[2]许志海编。车辆导航系统中定位数据处理和地图匹配技术。[J]测绘学院学报。2003.4.

[3]杨沛著。车辆导航系统中地图匹配的研究。[D]北京交通大学硕士学位论文。2008.