车载导航系统中地图显示方法的设计与实现

论文摘要

为适应世界新军事变革和军队现代化建设的需要,作者结合所在部队野战指挥自动化需求,在研究以嵌入式系统为基础平台,分析当前的软硬件开发、架构的基础上,从实际应用的角度出发,对野战部队自主车辆导航系统（即车载导航系统）的设计开发进行了较为深入的研究,并对其中的地图显示方法作了重点地讨论。本文首先分析了卫星定位在军事领域的应用,回顾了车载导航系统在各国的发展和研究现状,并阐述了车载导航系统的重要地位。根据当前软硬件发展的实际情况完成了野战部队车载导航系统的输入部分、控制部分和输出部分的硬件架构方案。在比较了各种开发方法后确定了采用基于Windows CE操作系统的软件的开发方案。重点讨论了野战部队车载导航系统中的导航电子地图、地图数据的索引及组织、定位模块、地图匹配模块、路径规划模块、路径诱导模块,无线通信模块、人机交互接口和地图实时显示模块等九大模块的设计,完成了Shapefile格式地图,包括图元文件（*.shp）索引文件（*.shx）和属性文件（*.dbf）的分析,并实现了对该格式地图的读取和绘制。对野战部队车载定位导航系统中涉及的关键技术—空间索引技术进行了深入研究,针对车载导航地图数据的特点提出了一种新的Hilbert-R树索引算法,详细描述了该算法的实现过程。详细讨论了二维半地图的显示方法,在地图实时绘制中为提高显示性能而使用LOD显示技术。最后分别讨论了二维和二维半地图显示的方法,并给出了试验效果图。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.1.1 新一代GPS接收机
• 1.1.2 卫星定位在军事领域的应用
• 1.2 车载定位导航系统的发展状况
• 1.2.1 车载定位导航系统简介
• 1.2.2 车载定位导航系统的组成
• 1.2.3 车载定位导航系统的相关技术
• 1.2.4 车载导航系统的现状
• 1.3 研究内容
• 第2章 研究基础
• 2.1 嵌入式GIS
• 2.1.1 嵌入式系统简介
• 2.1.2 嵌入式实时操作系统
• 2.1.3 嵌入式GIS简介
• 2.1.4 嵌入式GIS的开发方法
• 2.2 嵌入式GIS中的索引机制
• 2.2.1 空间数据索引的提出
• 2.2.2 空间数据索引的分类及发展
• 2.3 导航电子地图
• 2.3.1 电子地图的概念及其特点
• 2.3.2 电子地图的数据结构
• 2.3.3 主流导航电子地图格式简介
• 2.4 车载导航系统软硬件体系结构
• 2.4.1 硬件体系结构的设计
• 2.4.2 软件体系结构
• 2.5 本章小结
• 第3章 导航地图数据的组织
• 3.1 引言
• 3.2 Shapefile地图格式分析
• 3.2.1 为何选择Shapefile格式地图
• 3.2.2 Shapefile文件格式分析
• 3.3 空间索引技术
• 3.3.1 R树
• +树'>3.3.2 R⁺树
• *树'>3.3.3 R^*树
• 3.3.4 Hilbert-R树
• 3.4 Hilbert-R树在车载导航系统中的应用
• 3.4.1 一种新的Hilbert-R树结构
• 3.4.2 新Hilbert-R树的相关算法
• 3.5 地图索引文件
• 3.5.1 地图索引文件的提出
• 3.5.2 地图索引文件结构
• 3.6 本章小结
• 第4章 地图实时显示方法的实现
• 4.1 引言
• 4.2 地图实时显示实现流程
• 4.3 地图的LOD显示
• 4.4 主要类的设计
• 4.4.1 数据的读取部分的类
• 4.4.2 地图的预处理部分的类
• 4.4.3 地图的绘制部分的类
• 4.5 二维地图显示实现
• 4.5.1 电子地图的坐标系
• 4.5.2 电子地图的缩放及漫游操作
• 4.5.3 地图匹配功能
• 4.5.4 二维地图绘制流程
• 4.6 二维半地图显示实现
• 4.6.1 二维半地图的提出
• 4.6.2 透视投影
• 4.6.3 二维半地图的绘制
• 4.7 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献