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GPS车辆监控之道路匹配算法

      为了实现GPS车辆监控,就要确定移动目标的准确位置并将其显示在地图上。而由于车载GPS终端采集的经纬度坐标和电子地图本身都具有一定的误差,因而导致车辆坐标无法与电子地图中与之行驶相对应的道路对象相吻合。在监控系统的界面上表现为车辆并非行驶在道路上。因此必须采用道路匹配算法,使车辆定位点与相应的道路相匹配,而将该点直接匹配到道路中心线上。

 

    这里介绍一种以路匹配和点匹配为基础的道路匹配算法。

 

    这种算法是一种基于分步定位车辆位置的方法,即首先确定车辆的大致位置,车辆在哪一条道路上,然后再围绕这条道路进行点匹配,也就是车辆在这条路上的哪个点附近,这样最终确定车辆的具体位置。将这种算法和GPS技术相结合就可以对车辆进行定位、监控、调度。

 

(1) 路匹配

 

    以该点为圆心,以最大定位误差为半径作圆。与该圆相交的道路组成一个道路集合,匹配目标道路必然位于该集合中。现在,可从该点到道路集合中的每条道路作投影,把投影距离最短的道路确定为匹配的目标道路。但存在这样一种情况,如果某辆车一直在同一条道路上行驶,设这条道路为Roada,在某个时刻该车行驶到一个十字路口,这里有Roadb穿过Roada,恰好这时该车传回定位点P。由于定位误差的原因,使得P点到Roadb的距离比到Roada短。如果按照上述的匹配算法,Roadb为匹配结果,答案显然是错误的。Roada才是正确答案。所以,本次道路匹配结果必须以上次匹配结果为基础。因此可以给出路匹配算法:如上次路匹配成功,而上次匹配的目标道路位于本次匹配的匹配道路集合中,则本次匹配取上次匹配目标道路,否则取距离最近的道路。

 

(2)点匹配

 

    路匹配成功以后,接下来就是进行点匹配。该方法首先做了一个假定,即把道路假想为由一些折线段连接而成,这样便于抽象出数学模型进行研究。然后再在误差允许的范围之内进行判断,以确定最接近的点。

 

    道路由一些折线段构成,可以通过几何方法求出该点到路上的每条线段的最短距离。如果该点在线段上的投影点位于线段以内,则求出投影点,对应的垂距为所求。如果投影点在线段以外,只用求出点到线段两个端点的距离,短者为所求。然后求出点到各条线段的最短的距离,对应的投影点即为点到路上的匹配点。

 

算法如下:

 

(1)对道路层预处理,将所有道路转换成折线段;

(2)在各层中查找位于误差圈内或与误差圈相交的道路;

(3)如果RoadSet中道路总数为0 那么匹配失败;

(4)对RoadSet中的每条道路Roadi作循环:

        如果Roadi 的路名==上次匹配道路名,那么在Roadi上匹配点,Return 成功;

(5)对RoadSet中的每条道路Roadi作循环:

        求出GPSpt到Roadi的最短距离di;

        如果di

(6)在Roadmin上匹配点,Return成功。