基于GPS/DR的车载导航系统软件的设计与实现

论文摘要

车载导航系统在全球有着巨大的市场前景,我国的导航系统的建设仍处于初级阶段,许多软件开发公司都在探索一条性能高端化、产品价格平民化、操作使用简便化的车载GPS导航系统的研发新路,以进一步拓宽车载GPS导航系统的市场。本文在对车载导航系统基础理论进行研究的基础上,根据车载导航系统的用户需求,设计了车载导航系统的框架,确定了车载导航系统软件各模块的功能；重点讨论了地图匹配和路径规划模块的设计实现。车载导航的地图匹配是以电子地图的高精度道路信息作为匹配的数据基础,将GPS接收机接收到的车辆位置和DR行驶轨迹与车载的电子地图道路数据相比较、匹配,从而找到车辆所在的道路。考虑到现代城市具有很复杂的道路结构且道路周围地理环境的复杂性,提出了以DR为主的GPS/DR组合的地图匹配算法。车载导航的路径规划是在给定自车位置和目的地位置的情况下,按照用户设定的不同条件,计算出一条或多条从自车到目的地花费最小的路以供用户使用。本文基于导航地图数据格式K1WI的的特点—数据的分层和分块存储,给出了基于分层搜索的A*算法的设计与实现。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外发展状况
• 1.2.1 国外发展状况
• 1.2.2 国内发展状况
• 1.3 本文研究的主要内容及结构
• 第二章 导航系统的相关理论知识
• 2.1 GPS全球定位系统
• 2.2 DeadReckoning航位推算系统
• 2.3 导航电子数据格式
• 2.3.1 数字地图原理
• 2.3.2 导航地图数据格式KIWI
• 2.4 小结
• 第三章 车载导航系统总体设计概述
• 3.1 车载导航系统的需求分析
• 3.2 系统硬件设计
• 3.3 系统软件设计
• 3.3.1 系统软件总体结构
• 3.3.2 系统功能模块简介
• 3.3.3 系统软件的实现方法一线程模块化
• 3.4 小结
• 第四章 地图匹配的设计与实现
• 4.1 地图匹配算法概述
• 4.1.1 速度和角速度的测试
• 4.1.2 基于GPS/DR组合地图匹配设计思想
• 4.1.3 基于GPS/DR组合地图匹配的原理
• 4.2 地图匹配算法总体设计
• 4.2.1 硬件总体设计
• 4.2.2 软件总体设计
• 4.3 地图匹配算法的详细设计
• 4.3.1 GPS/DR匹配并输出其位置信息
• 4.3.2 DR匹配并输出其位置信息
• 4.3.3 交叉路口路口处匹配点的圆滑处理
• 4.3.4 在交叉路口出口道路和入口道路角度的计算
• 4.3.5 对已经过筛选的候补道路再次筛选
• 4.4 小结
• 第五章 路径规划的设计与实现
• 5.1 常见的最短路径算法介绍
• 5.1.1 Dijkstra算法
• *（A Star）算法'>5.1.2 A^*（A Star）算法
• *算法的选择'>5.1.3 基于A^*算法的选择
• *算法的路径规划的总体设计'>5.2 基于A^*算法的路径规划的总体设计
• 5.2.1 引言
• 5.2.2 路径规划搜索整体过程描述
• *算法的路径规划的详细设计'>5.3 基于A^*算法的路径规划的详细设计
• 5.3.1 细路搜索设计
• 5.3.2 细路干路接入点转换为干路计算中初始搜索点或者目的点
• 5.3.3 道路搜索过程中交通规则处理
• 5.3.4 确定展开干路运算的合适层次
• 5.3.5 确定虚拟路径和运算层中的接入点
• *算法的运算层干路搜索'>5.3.6 基于A^*算法的运算层干路搜索
• 5.4 迂回路径探索的实现方法
• 5.5 Cache管理
• 5.6 小结
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献