基于GIS/GPS车辆定位导航系统的研究
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摘要
近年来，汽车工业已成为我国的支柱产业，汽车在日常生活和经济建设中起的作用也越来越突出，如何实现各类车辆的有效指挥、协调控制和管理已经成为交通运输和安全管理部门面临的一个重要问题。根据统计资料显示，西方发达国家由于公路堵塞而造成的直接和间接经济损失十分惊人。所以为了满足提高运输效率和安全保障的需要，各国都相继开展了对车辆导航定位系统的研究。改革开放后，随着我国交通运输事业的迅速发展，如何研究一套适合我国国情的导航定位跟踪系统，使之能满足交通运输和车辆管理的需要，这对我国的国民经济建设有重要的现实意义和经济价值。
车辆导航定位系统是在应用GIS(Geographic Information System，地理信息系统)技术构造的路网数字化地图的基础上，运用各种技术进行车辆定位，确定最优行驶路线，并进行定位跟踪。
本文阐述了车辆定位与导航系统的发展、车辆定位导航系统的系统结构、系统要求以及组件式GIS发展，论述了GPS在车辆导航中可采用的导航方式及车辆定位导航中的误差模型，研究了车辆定位导航中GPS系统的地图匹配算法，并针对电子地图数据处理过程中的存储方式进行了探讨，摸索出了可行的路网拓扑结构的建立算法，并在此基础上进行最优路径的求解。最后使用组件式GIS方法开发出GIS／GPS定位导航系统。
In recent years, auto industries have already become the pillar industry of our country, it is more and more outstanding that the automobile names function in the daily life and life.How realize all kinds of the effective conductors, coordinate and control and manage and become between communications and transportation and safe one a piece of important problemses who administrative department faces alread of vehicles, according to the statistical data , it is very surprising with the indirect economic losses that the western developed country is because the highway stops up and direct. So in order to satisfy and raise the need which transports efficiency and safety guarantee, the various countries have orientated systematic research to the thing that the vehicle navigates in succession. Behind the reform and opening up to the outside world and with the rapid development Of transportation, how to study a suitable Navigation and Location System for our country Which can satisfy the needs of internal transportation and vehicle management , there are important realistic meaning and economic worth to national economic construction of our country.On the basis of using GIS way ,vehicle navigation and location system incorporate all kinds of technology for locating vehicle position determination optimum road.
This paper exemplify the development, construction and reqirment of vehicle navigation and location system and technology of Package type GIS, illustrating the error model of GPS while navigating and describing suitable navigation and location way. On the basis of Electronic map, I have studied suitable map matching algorithms and found a feasible algorithms of erecting Topological construction to attain optimum road, finally using the technology of Package type GIS,I succeed in developing a GIS/GPS location and navigation system.
车辆导航定位系统是在应用GIS(Geographic Information System，地理信息系统)技术构造的路网数字化地图的基础上，运用各种技术进行车辆定位，确定最优行驶路线，并进行定位跟踪。
本文阐述了车辆定位与导航系统的发展、车辆定位导航系统的系统结构、系统要求以及组件式GIS发展，论述了GPS在车辆导航中可采用的导航方式及车辆定位导航中的误差模型，研究了车辆定位导航中GPS系统的地图匹配算法，并针对电子地图数据处理过程中的存储方式进行了探讨，摸索出了可行的路网拓扑结构的建立算法，并在此基础上进行最优路径的求解。最后使用组件式GIS方法开发出GIS／GPS定位导航系统。
In recent years, auto industries have already become the pillar industry of our country, it is more and more outstanding that the automobile names function in the daily life and life.How realize all kinds of the effective conductors, coordinate and control and manage and become between communications and transportation and safe one a piece of important problemses who administrative department faces alread of vehicles, according to the statistical data , it is very surprising with the indirect economic losses that the western developed country is because the highway stops up and direct. So in order to satisfy and raise the need which transports efficiency and safety guarantee, the various countries have orientated systematic research to the thing that the vehicle navigates in succession. Behind the reform and opening up to the outside world and with the rapid development Of transportation, how to study a suitable Navigation and Location System for our country Which can satisfy the needs of internal transportation and vehicle management , there are important realistic meaning and economic worth to national economic construction of our country.On the basis of using GIS way ,vehicle navigation and location system incorporate all kinds of technology for locating vehicle position determination optimum road.
This paper exemplify the development, construction and reqirment of vehicle navigation and location system and technology of Package type GIS, illustrating the error model of GPS while navigating and describing suitable navigation and location way. On the basis of Electronic map, I have studied suitable map matching algorithms and found a feasible algorithms of erecting Topological construction to attain optimum road, finally using the technology of Package type GIS,I succeed in developing a GIS/GPS location and navigation system.
引文
1．交通部公路科学研究所《智能运输系统发展战略研究》课题组编．智能运输 系统发展战略研究，中央广播电视大学出版社，1999．
2．裴钟哲．应用于车辆导航系统的数据管理系统研究．北京工业大学硕士学位论文，2000．6．
3．张可．汽车导航系统关键技术研究．北京工业大学博士学位论文，2001，5．
4．高博．车辆导航系统中数据处理、地图匹配和路低规划的研究，2001，4．
5．http://info.auto.hc360.com/HTML/001/007/121520.htm.
6．慈炳坤．车辆自主导航系统数字电子地图的研究．大连理工硕士学位论文．2000，3．
7．http://www.gischina.Com.
8．刘光．地理信息系统二次开发教程——组件篇．北京：清华大学出版社，2002．
9．数字化地理信息系统MapInfo应用大全．北京：北京希望电子出版社，2001．
10．MapInfo公司MapX开发手册．
11．严蔚敏，吴伟民．数据结构．北京：清华大学出版社，1996．
12．邬伦，刘瑜．地理信息系统——原理、方法和应用．北京：科学出版社，2001：61-63
13．王卫安，王玉树．矢量图形数据拓扑结拘的生成及应用．测绘工程，1999：8(2)．
14. Nilsson NJ. Artificia Intelligence:A New Synthesis. 北京：机械工业出版社，1999.
15. Bertsekas D P. 1993. A simple and fast label correcting algorithm for shortest paths Networks, 23:703～709
16．张其善，吴今培，杨东凯．智能车辆定位导航系统及应用．北京：科学出版社，2002：175-180．
17．徐绍铨等．GPS测量原理及应用．武汉测绘大学出版祉，1998．
18. HE Xiu - feng, DUAN Zhi-yong, YUAN Xin. Modeling of GPS Positioning Error[J].Navigation. 1996, (3):36-40. (in Chinese)
19. ZHU Wen-feng, ZHUANG Feng-chen. Analysis of GPS Policy[J]. Navigation. 1994, (2):1-7. (in Chinese)
20. Taylor, G., G. Blewitt, D. Steup, S. Corbett, and A. Car. Road Reduction Filtering for GPS-GIS Navigation. [J]Trans. in GIS, 2001, 5(3):193-207.
21. Taylor, G. Blewitt. Virtual Differential GPS & Road Reduction Filtering by Map Matching[C]. 12th International Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation. Nashville Convention Center, Nashville, Tennessee. 1999.
22. Mohammed A. Quddus, Washington Y. Ochieng, LIN ZHAO, Rohert B. Noland. A General Map Matching Algorithm for Transport Telematics Applications[EB/OL]. http://www. geomatics, cv. ic. ac. uk/
html/ResearchActivities/publicationList, asp?startYear=2OO2&endYear=2003 ,2003-5-16.
23．美国Garmin公司OEM版英文说明书2003．
24．刘春，姚连璧．车载导航电子地图中道路数据的空间逻辑描述，同济大学学报，2002；30(3)．
25．陈南，高扬．数字地图在车辆导航中应用的若干技术问题，武汉大学学报·信息科学版，2002；27(2)．
26．李德仁，郭丙轩等．基于GPS与GIS集成的车辆导航系统设计与实现，武汉测绘科技大学学报，2000；25(3)．
27．李曙光，荆便顺等．交通电子地图设计和制作，西安公路交通大学学报，2001；21(1)．
28．李玉国，戴国忠．基于GIS组件MapX的机载辅助导航系统的设计与实现，计算机辅助设计与图形学学报，2001；11(5)．
29．桂岚，李跃军．组件式交通地理信息系统设计与开发，长安大学学报(自然科学版)，2002；22(2)．
30．龚国清，等．GPS移动目标实时监控系统的设计与实现．地球科学，1998，23(4)；(412-414)
31．陈小明．高精度GPS动态定位的理论与实践：[学位论文]．武汉：武汉测绘科技大学，1997．
32．邓铭辉．基于GPS的车辆自主导航系统的研究．哈尔滨工程大学硕士学位论文．2002．3．
33．杨跃轮．智能导航系统研究．哈尔滨工程大学硕士学位论文．2002，2． 。
34．唐平，杨宜民．基于二叉树和四叉树综合表示环境的方法及智能路径规划的A算法研究，控制理论与应用，2003；20(5)．
35．李春伟．GPS／DR／MM组合系统在车辆导航中的应用研究．西北工业大学硕士学位论文．
36．陈家骥．浅谈汽车导航系统．雷达与对抗，1996：(2)．
37．仝秋红，赵忠杰．汽车驾驶智能化中路线规划及导航的最佳路径求解法，西安公路交通大学学报，1997：19(3)．
38．范若晗，陈凯等．一个基于GIS的智能导航系统(INS)，微型电脑应用，1999；15(2)．
39．童瑞华，李军等．一种基于6PS与GIS集成的车辆追踪系统解决方案，计算机工程与科学，2002；24(1)．
40．师延山，王珂．智能交通系统中路况信息的编码，北京航空航天大学学报，2000；26(3)．
41．高振松，过静等．利用地理信息系统控件开发车辆导航和监控系统，北京测绘，2002；(2)．
42．张岩峰，郑素花等．多功能汽车导航系统的设计与实现，测控技术，2001；20(9)．
43．张飞舟，黄继勋．GPS／GLONASS组合导航定位技术在ITS中的应用，系统工程理论与实践，2001；(1)．
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