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基于紧耦合GNSS/INS的高速列车精准定位研究

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电子测量技术 2022年第13期45卷 7-13页

作者：石庆升刘帅帅尚庆松河南工业大学机电工程学院郑州450000 河南工业大学电气工程学院郑州450000

为了改善高速列车在行驶过程中定位不精准的现状,本研究采用全球卫星导航系统和惯性导航系统,构建了GNSS/INS紧耦合精准定位系统。提出等价权原理将UKF算法中的噪声协方差进行等价替换,使其能够在信息融合过程中对滤波增益进行调节,降... 详细信息

为了改善高速列车在行驶过程中定位不精准的现状,本研究采用全球卫星导航系统和惯性导航系统,构建了GNSS/INS紧耦合精准定位系统。提出等价权原理将UKF算法中的噪声协方差进行等价替换,使其能够在信息融合过程中对滤波增益进行调节,降低观测粗差带来的影响,提高UKF算法的鲁棒性。本研究在改进UKF算法的基础上,用地图匹配算法对滤波器处理后的定位数据进行再处理,进行仿真对比。结果表明,改进UKF算法和标准UKF算法仿真得到的位置速度误差曲线,其AVE和RMSE值均降低20%以上;又经过地图匹配算法处理后的定位精度更高,表明本研究能够提高高速列车的定位精准性、稳定性。

关键词： GNSS/INS紧耦合抗差估计理论改进UKF算法地图匹配算法

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区域轨迹热点智能分析研究

区域轨迹热点智能分析研究

作者：马越青岛科技大学

学位级别：硕士

区域热点分析直接关系城市规划和城市道路状况,同时也是智慧城市建设和发展的重要领域之一,而区域内的轨迹数据是研究区域热点的重要信息之一。区域热点不仅可以为道路交通管理提供多种有效的参考意见,还可以对城市未来的发展规划提供... 详细信息

区域热点分析直接关系城市规划和城市道路状况,同时也是智慧城市建设和发展的重要领域之一,而区域内的轨迹数据是研究区域热点的重要信息之一。区域热点不仅可以为道路交通管理提供多种有效的参考意见,还可以对城市未来的发展规划提供一定的理论依据,并且还可以从侧面展现居民的日常出行特征。针对当前区域轨迹热点研究所面临的挑战和困难,本文基于所获得的网约车数据,对区域轨迹热点的分析做出相应的研究。区域内的热点分析,是指对区域内的居民出行特征、区域中流量较大、聚集程度较高的位置挖掘。通过对居民的日常出行行为研究,分析出区域中潜在的热点位置或者称为聚集密度较高的位置。本文的研究内容如下:1)数据预处理。本文使用成都市二环和西安市二环的网约车轨迹数据。为使结果不受数据噪声点的影响,所以首先需要对获取到的数据进行数据清洗,称为数据预处理。对于绝对偏离轨迹区域的位置点,采用直接删除的处理。由于数据集中存在多个属性,但并不是所有的属性在实验中都需要,所以对不需要的属性进行删除操作。将进行了粗粒度处理后的数据集进行地图匹配。本文提出了一种Kal-HMM(Kalman-Hidden Markov Model)地图匹配算法,改进了传统地图匹配算法中精度欠缺和时间效率低的问题。首先对轨迹进行偏离点去除,根据角度差确定偏离点,对去除偏离点的数据进行卡尔曼滤波(Kalman Filter)预测以补足去除掉的点,最后将处理后的网约车数据进行HMM地图匹配算法,得到轨迹点与实际地图的匹配。2)出行规律分析。使用网约车轨迹数据,从中选取居民日常出行产生的OD(Origin起点,Destiantion终点)数据,将数据通过时间属性划分为国庆假日部分、工作日部分和双休日部分。为降低环境、天气等非主观因素对结果产生的偏差影响,故对工作日和双休日两部分的数据分别计算平均值,将该平均值加入到评估过程中。按小时为间隔解析国庆假日、工作日、双休日的出行数量和出行时长,然后将双休日和工作日的数据处理结果进行比较,研究居民在不同时域的出行特点。3)区域流量预测。本文提出一种TCN-LSTM(Temporal Convolutional Network-Long Short-Term Memory)流量预测算法,用来预测成都市二环的流量情况。通过TCN算法提取出数据集中的特征,具体为根据数据集中的经纬度、时间、最低时长、最高时长、平均时长等信息,构造出多个一维卷积核,然后使用卷积核提取出各维度上的特征信息。在LSTM的循环层前面增加扩张卷积以此来获取当前时刻中所包含的信息量,这样能够显著的简化算法结构,优化算法处理速度与提升预测结果的精度。最后将从数据集中留出的测试集放入TCN-LSTM算法中,实现对时间段内的流量预测。4)区域热点分析。对于区域内的热点分析,提出一种MC-Kmeans(Mahalanobis distance-Canopy-K-means)马氏聚类算法用来分析区域的热点。首先使用1)中提到的成都市二环数据集,将数据集进行Canopy算法聚类,得到聚类结果6),即将数据划分成6)类。然后将6)作为K-means算法的K值,进行第二次聚类,在进行K-means算法的过程中,使用马氏距离作为选取聚类中心的公式。最后得到MC-Kmeans算法的聚类结果,并使用热力图的方式进行可视化。

关键词：地图匹配算法 TCN LSTM预测 K-means聚类算法马氏距离

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基于惯导信息的地图匹配算法

哈尔滨工程大学学报 2017年第8期38卷 1268-1272页

作者：邓志红孙亮付梦印王博北京理工大学自动化学院北京100081 南京理工大学自动控制系南京210094

为抑制惯性导航系统(inertial navigation system,INS)导航误差发散,提出了一种基于INS信息的地图匹配方法。该方法根据INS输出位置信息的特点,引入了"平移向量"的概念,并利用一种改进的投影匹配法对平移向量进行修正。跑车实验结果表明... 详细信息

为抑制惯性导航系统(inertial navigation system,INS)导航误差发散,提出了一种基于INS信息的地图匹配方法。该方法根据INS输出位置信息的特点,引入了"平移向量"的概念,并利用一种改进的投影匹配法对平移向量进行修正。跑车实验结果表明,与传统地图匹配算法相比,本文所提出的惯导/地图匹配算法充分利用了INS的信息,具有匹配效率高、匹配精度高等优点,为基于地图匹配信息进行INS的误差校正奠定了基础。

关键词：惯性导航系统地图匹配算法平移向量纵向位置误差横向位置误差误差修正

基于改进AOE网络的低频浮动车数据地图匹配算法

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西南交通大学学报 2015年第3期50卷 497-503页

作者：沈敬伟周廷刚张弘弢西南大学地理科学学院重庆400715 四川省基础地理信息中心四川成都610041

由于低频浮动车数据时间间隔较长,现有地图匹配方法难以满足低频浮动车数据地图匹配的要求.综合考虑浮动车数据轨迹点之间的整体特性,在局部和全局地图匹配算法的基础上,提出了一种基于改进AOE网络的低频浮动车数据地图匹配方法.首先,... 详细信息

由于低频浮动车数据时间间隔较长,现有地图匹配方法难以满足低频浮动车数据地图匹配的要求.综合考虑浮动车数据轨迹点之间的整体特性,在局部和全局地图匹配算法的基础上,提出了一种基于改进AOE网络的低频浮动车数据地图匹配方法.首先,采用相交分析判断GPS点缓冲区和候选路段的关系,以获取候选路段和候选匹配点;其次,基于四叉树空间索引和Dijkstra算法,获取候选匹配点之间的最短路径;第三,设计了一种改进AOE网络,提出了基于改进AOE网络的最短可达路径算法,以获取最终的地图匹配点;最后,对改进AOE网络的地图匹配算法进行评价,并通过实验分析了算法的时间效率和正确率.实验结果表明:基于改进AOE网络的地图匹配算法正确率为95.3%,程序执行总时间为96.8 s.其正确率分别比点到线的局部地图匹配方法和基于弱Fréchet距离的全局地图匹配方法的正确率高13.6%和2.8%.

关键词：浮动车数据改进AOE网络地图匹配算法最短路径

基于位置复合匹配的惯性/地图匹配组合定位算法

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无人系统技术 2022年第6期5卷 57-65页

作者：张新岗韩勇强谢志超张路成黄吴淼北京理工大学自动化学院北京100081

在卫星拒止条件下,基于矢量道路地图的惯性/地图匹配组合导航技术可以有效补偿惯导漂移误差,同时保持导航系统的自主性,具有很好的发展前景。针对现有的几何匹配算法方法较单一,误匹配率较高等问题,提出一种“点段”结合的匹配方法。首... 详细信息

在卫星拒止条件下,基于矢量道路地图的惯性/地图匹配组合导航技术可以有效补偿惯导漂移误差,同时保持导航系统的自主性,具有很好的发展前景。针对现有的几何匹配算法方法较单一,误匹配率较高等问题,提出一种“点段”结合的匹配方法。首先,利用投影距离、夹角以及轨迹相关性的加权值筛选出候选道路;其次,充分利用历史匹配信息,引入裁决系统,对车辆行驶不同路段采用点匹配和段匹配复合分析模式,显著提高匹配精度与算法鲁棒性;最后,通过车载实验验证了该方法的有效性。测试结果表明,该方法可以有效抑制惯性导航误差发散,经算法抑制后惯导整体误差维持在15 m左右。研究可为后续惯性地图匹配组合导航技术提供支撑和新思路。

关键词：惯性导航系统地图匹配算法电子地图权值算法垂直投影 Fréchet距离误差修正

枢纽机场航站楼内低成本定位优化算法设计及软件实现

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枢纽机场航站楼内低成本定位优化算法设计及软件实现

作者：蔡慧敏北京交通大学

学位级别：硕士

随着现代经济和科技水平的迅速发展,无论是航空公司还是机场都在与时俱进,由于我国航空业得到了飞速发展,随之民航的客流量也不断增长,因此能够在枢纽机场航站楼环境下提供精准定位功能的旅客智能服务系统的需求与日俱增。目前针对国内... 详细信息

随着现代经济和科技水平的迅速发展,无论是航空公司还是机场都在与时俱进,由于我国航空业得到了飞速发展,随之民航的客流量也不断增长,因此能够在枢纽机场航站楼环境下提供精准定位功能的旅客智能服务系统的需求与日俱增。目前针对国内机场环境,国内的研究者多数利用无线网络通过对空中无线信号传播模型进行研究,在不增加无线网络硬件的基础上通过算法研究来进一步提高定位精度。随着机场的扩建其建筑面积巨大,枢纽机场旅客吞吐量大,机场航站楼内多出现人员流动的情况,无线信号在传播过程中会受周围障碍物和人员的影响,因此需要开发一款适用于大范围的旅客精准定位的位置服务软件。针对以上问题对枢纽机场航站楼内的低成本定位优化算法进行研究,开发航站楼内定位软件并进行实验验证。本文主要工作内容如下:（1）分析了目前枢纽机场航站楼内定位技术的研究现状。在前人研究总结的基础上,对枢纽机场航站楼内的环境因素进行分析,在已有的航站楼内的iBeacon定位技术的基础上,针对机场航站楼内由于iBeacon特点出现的断点弱场环境和密集人流环境的情况分别提出旅客定位方案,进一步提高旅客定位的连续性和定位精度。（2）针对枢纽机场蓝牙信号在航站楼内的传播特性,iBeacon定位技术会出现断点弱场的情况,本文提出了航站楼内断点弱场环境下的融合定位算法,利用智能移动端多传感器定位技术改善旅客定位连续性的问题,融合定位算法是将采集到的相关数据信息进行滤波处理并进行模型构建,利用扩展卡尔曼滤波算法将iBeacon定位技术与PDR定位技术进行融合,以改善在航站楼内基于iBeacon定位的不连续出现断点的情况。（3）针对枢纽机场航站楼内人员走动对无线定位的一影响,本文提出了航站楼内密集人流下的地图匹配融合算法,将断点弱场环境下的定位算法结合SQLite数据库中地图数据化的信息,利用粒子滤波算法将得到的旅客位置信息与数据库中的地图数据进行比对,以提高密集人流情况下旅客的定位精度。本文最后则是进行枢纽机场航站楼内定位软件的设计与开发,以Android为开发环境,开发软件的各个功能模块,通过智能移动端自带的API采集蓝牙、多传感器的相关数据信息,以枢纽机场航站楼中部分区域作为实验环境,对航站楼环境下iBeacon、PDR、地图匹配定位技术进行研究,提出了航站楼内低成本的连续融合定位算法,开发定位软件的旅客连续定位功能。通过航站楼内定位软件来对上述方法进行验证,对实验结果进行分析,可以看出相较于单一的室内定位技术,本文提出的航站楼内低成本的连续融合定位算法可以提高行人的定位连续性和定位精度,从而体现了该算法的可行性和实用价值。图46幅,表12个,参考文献81篇。

关键词： iBeacon定位连续融合定位算法地图匹配算法 Android系统开发

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基于GPS车辆轨迹数据的地图匹配算法研究

电子技术与软件工程 2022年第17期 230-233页

作者：陈芳芳阿里巴巴集团北京市100102

本文基于GPS卫星定位技术利用地图匹配算法对车辆轨迹数据进行匹配,且利用改进的基于权重的地图匹配算法进行地图匹配软件的实现,最后通过实验及效果分析对算法的准确性和实时性2个重要指标进行验证。车辆导航技术,是指基于GPS定位系统... 详细信息

本文基于GPS卫星定位技术利用地图匹配算法对车辆轨迹数据进行匹配,且利用改进的基于权重的地图匹配算法进行地图匹配软件的实现,最后通过实验及效果分析对算法的准确性和实时性2个重要指标进行验证。车辆导航技术,是指基于GPS定位系统,通过获取的地理位置信息,利用计算机和各种传感器对其位置进行准确采集、记录和计算并显示在地图上。车辆导航是基于GPS定位技术的一种交通信息服务,通过卫星和传感器获取位置数据,再使用计算机计算出相应的坐标值、时间等参数,而车辆轨迹数据作为GPS实时动态监测和调度中所需要获取到道路信息资源,为国家交通管理提供可靠的道路数据,是GPS实时动态监测与调度中不可或缺的信息采集设备。通过匹配算法可实现对车辆位置、速度等参数的优化调整并提高系统运行效率及精度,从而使驾驶员行车更加安全舒适,提高交通运力。基于GPS车辆轨迹数据的路径匹配技术是在已有算法基础上进行改进和完善,以保证车辆位置信息与道路信息之间具有较高精度。

关键词：电力输配电线路地图匹配算法故障排除技术

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物流运输车辆的GPS定位监控系统

物流运输车辆的GPS定位监控系统

作者：陈琼南昌大学

学位级别：硕士

GPS全称Global Positioning System,也就是所谓的全球定位系统,它是美国从上世纪70年代起开始研制,耗费了大量人力财力,于1994年全面建成。GPS以其全天候、高效益、高精度的特点,广泛地应用于大地测量、工程测量、交通行业等多个方面。... 详细信息

GPS全称Global Positioning System,也就是所谓的全球定位系统,它是美国从上世纪70年代起开始研制,耗费了大量人力财力,于1994年全面建成。GPS以其全天候、高效益、高精度的特点,广泛地应用于大地测量、工程测量、交通行业等多个方面。在交通行业里面,GPS为车辆提供了快速、精确、连续的定位功能,能够有效的减少交通堵塞,更好地进行资源整合,可谓是带来了一场革命。现在的车辆监控系统就是利用了GPS定位技术,再结合计算机数据处理等一些科技手段,来实现对车辆的监控。随着经济的发展,电子商务变得更加的发达,物流行业也得到快速的成长,逐渐地成为我国的支柱产业,同时物流行业也在社会经济中起到了不可或缺的作用。在物流行业成长的同时,其行业内的竞争也愈发激烈,而先进的物流信息系统势必会增加物流企业的竞争力,为了适应时代的发展潮流,做好物流信息系统也显得更加有必要。而物流信息系统中的关键一环就是定位系统,定位系统的优劣将会直接影响到物流信息系统的好坏。但是,全球定位系统也不能保证百分之百的精确度,也会存在一些不可避免的误差,因此,为了做好物流信息系统,就要尽可能的减小误差,为用户提供更加稳定可靠的服务。目前已经出现了多种车辆定位技术,但是由于资源和一些其他原因的限制,基于GPS的地图匹配(Map Matching)技术更加具有实际意义。因此,本文将主要针对车载GPS/MM组合导航系统进行研究。

关键词： GIS和GPS技术定位地图匹配算法导航

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一种自适应轨迹曲线地图匹配算法

测绘学报 2008年第3期37卷 308-315页

作者：唐进君曹凯山东理工大学交通与车辆工程学院山东淄博255049

地图匹配能够将车辆定位信息与路网电子地图相结合,是车辆导航系统中重要的定位技术。首先简要介绍和分析基于自适应模糊神经网络的C-Measure地图匹配算法及其优点,算法中的C-Measure用来度量车辆行驶在选定道路上的可能性大小。由于该... 详细信息

地图匹配能够将车辆定位信息与路网电子地图相结合,是车辆导航系统中重要的定位技术。首先简要介绍和分析基于自适应模糊神经网络的C-Measure地图匹配算法及其优点,算法中的C-Measure用来度量车辆行驶在选定道路上的可能性大小。由于该算法着重于分析当前定位点信息,在复杂路网中会因为信息量的不足影响匹配精度。因此,为提高道路网中定位点的匹配精度,提出基于平均Fréchet距离和分层模糊控制技术的轨迹曲线匹配算法。该算法改进原算法的结构,并参考定位点的历史信息,引入平均Fréchet距离用以定义历史轨迹曲线间的距离;由于增加历史数据输入,导致模糊规则数目的增加,从而影响算法的运行效率。为简化规则,提高效率,采用分层模糊控制技术,而且对算法的学习律也进行改进。仿真结果表明改进后算法的有效性。

关键词：地图匹配算法平均Frechet距离曲线匹配自适应C—Measure算法分层模糊控制