基于双向隐马尔科夫模型的地图匹配算法的研究

作     者：赵凡 

作者单位：天津大学 

学位级别：硕士

导师姓名：冯志勇;陈列伟

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：地图匹配 隐马尔科夫 GPS 数据处理 空间索引 

摘      要：随着出行方式越来越智能化,我们通过加强人、车、互联网的协调性和紧密型来提高我们的出行质量。定位、导航、轨迹分析和交通流预测等基于位置的服务（LBS）已经成为我们要不断研究和突破的技术课题,而接收的定位数据和电子地图数据的校准则成为这里面至关重要的一环。本论文在对空间索引和隐马尔科夫模型研究的基础上,提出一种性能更加优越的地图匹配算法——基于双向隐马尔科夫算法,同时为了保证地理数据能够高效的存储和查询,提出了一种针对二维地理空间信息数据的多层切片递归空间索引树算法。通过对地图匹配算法的优化有效的修正了复杂城市路网中并行主辅路、复杂立交桥、多拐弯路段等易出错路段的误匹配点。首先,我们介绍定位数据和电子地图数据的构建过程,其中包括使用我们的空间索引算法。然后,我们设计出了基于隐马尔科夫算法的地图匹配算法,利用矫正单元对匹配数据进行二次矫正,该矫正单元的作用是充分利用前后历史匹配点的连通性和拓扑属性寻找在地图匹配过程中正向和逆向的最佳匹配解,最后我们为该算法构建对比实验评估算法的性能。综上所述,本文针对地图匹配在复杂的城市路网中实际效果较差的问题,从数据查询和维特比过程两个角度提出改进算法,通过大量的数据验证显示,新的算法在稳定性和精确性上都较传统隐马尔科夫算法有非常大的提升。