[发明专利]一种基于弯道的车辆惯性导航轨迹地图匹配方法

说明书

本发明公开了一种基于弯道的车辆惯性导航轨迹地图匹配方法，属于电子地图匹配领域，具体步骤为：首先，针对某军用车辆的当前位置，从路网地图中确定该车辆所位于的道路编号；然后，利用双窗口法从车辆的实际行驶道路上，提取弯道路段和道路的特征向量；接着，将路网地图中的对应编号路段也进行特征向量的提取，并与车辆实际弯道路段的特征向量，按最小均方根误差进行最佳匹配，将匹配结果用于修正车辆的实际位置，修正后的车辆位置再次投影到车辆所行驶的道路上，从而提高车辆定位精度；本发明计算量小可直接在嵌入式等低计算量设备上实时运行，匹配鲁棒性较强、匹配精度高，具有很好的实际工程应用价值。

技术领域

本发明属于电子地图匹配领域，具体是一种基于弯道的车辆惯性导航轨迹地图匹配方法。

背景技术

军用车辆作为特殊用途的车辆，例如远程火箭发射车，导弹发射车等，必须具有在不依赖GPS定位信息的情况下实现长时间自主高精度定位的能力。这些车辆通常配备有高精度的惯性导航系统INS(Inertial Navigation System)和里程计，可通过航位推算方法实现自主导航；尽管使用了高精度INS，但是随着时间的累积，位置误差仍会越来越严重，因此需要通过外界位置信息来对累积误差进行修正，从而保证车辆位置的准确性。

电子数字路网地图数据作为一种可以利用的外界位置信息源，能够提供绝对的位置信息，而电子数字路网地图数据库可以预先构建，并在需要时将其加载到车辆的设备中。

发明内容

针对军用车辆为了实现自主定位采用航位推算方法从而产生累积位置误差的问题，本发明提供了一种基于弯道的车辆惯性导航轨迹地图匹配方法，通过利用路网地图数据对车辆行驶轨迹中明显的弯道特征进行匹配，从而对车辆的累积位置误差进行修正，提高车辆的长时间自主定位精度。

所述的基于弯道的车辆惯性导航轨迹地图匹配方法，具体步骤如下：

步骤一：针对某军用车辆，从路网地图中确定该车辆在特定时间所位于的道路编号；

特定时间是根据实际需要人为选定的时间点或时间段；

步骤二：利用双窗口法从编号对应的实际行驶道路上，提取具有明显特征信息的弯道路段。

具体提取过程如下：

首先，对车辆的实际行驶轨迹进行等距离插值，并利用双窗口内的点分别线性拟合直线l和k；

令长窗口内的插值点集合为P＝{p₁,p₂,...,p_i,...p_I}，短窗口内的插值点集合为Q＝{q₁,q₂,...,q_j,...,q_J}；

拟合直线准则为窗口内的点到所拟合直线的距离之和最小，具体为：

d(p_i,l)为点p_i到长窗口的点拟合直线l的距离；d(q_j,k)为点q_j到短窗口的点拟合直线k的距离；

然后，利用长窗口内各点到所拟合直线l的距离之和D来判定车辆的当前行驶状态；

如下所示：

T_d为车辆状态切换阈值；

最后，判断车辆是否处于直行状态，如果是，利用两拟合直线之间的夹角检测车辆进入弯道路段的起始点和终止点；否则，车辆处于转弯状态时，不做处理；

具体为：

首先，两拟合直线l和k之间的夹角计算公式如下：