基于GPS/GIS车辆定位导航系统的研究

作     者：杜江平 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：魏祖宽

授予年度：2009年

学科分类：08[工学] 082304[工学-载运工具运用工程] 080401[工学-精密仪器及机械] 081105[工学-导航、制导与控制] 080204[工学-车辆工程] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：全球定位系统(GPS) 地理信息系统(GIS) 智能交通系统(ITS) 车辆定位 车辆导航 

摘      要：随着社会的不断进步,经济的不断发展,人们生活水平的不断提高,人们出行活动的日益频繁,城市交通问题愈以成为一个迫切需要解决的重要课题。城市交通问题包括诸多复杂而又难以解决的问题,它包括:车辆日益增多而发生的拥堵现象,城市道路建设复杂化而引起的迷路现象,城市交通路口指示非智能化而导致的车祸现象等一系列化的问题。 随着一些新技术的不断涌现以及深入融合,这些问题逐步得到解决,这其中就包括:全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)和智能交通系统(ITS)。全球定位系统(GPS)能够为全球任意地点、任意多个用户同时提供高精度的、全天候的、连续的、实时的三维定位、测速和时间基准。地理信息系统(GIS)以地理空间数据为基础,采用地理模型分析方法,适时提供多种空间的和动态的地理信息。智能交通系统(ITS)正是在全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)以及其它一些基本技术深入融合的基础之上发展起来的,而车辆定位导航系统又是智能交通系统(ITS)中非常重要的一个组成部分。 本文正是在这样的发展背景下,以改善车辆定位导航系统的主要性能为研究目的,对其三大主要功能:车辆定位、路径引导和路径规划的实现进行算法分析研究,从而改进优化其实现过程,最终达到提高其主要性能的目的,并对此进行模拟演示证明。 本文首先全面而系统地阐述实现车辆定位导航系统的最基础而又最重要的两种技术:GPS和GIS;然后简单介绍坐标投影变换算法,它实现从GPS空间坐标到GIS平面坐标的转换;接下来对车辆定位导航系统中的几种关键性技术和算法进行分析研究和改进,最后将这些算法应用到车辆定位导航系统主要功能的实现过程当中,并进行模拟演示。 本文将基于多种因素的投影匹配法应用到提高车辆定位精度的目标上,在一定程度上提高了车辆定位的准确度;将求解图的连通性问题算法应用到实现车辆引导功能的算法中;将改进的迪杰斯特拉算法应用到实现从当前位置点到一个目标位置点的车辆路径规划功能的算法中;将最小生成树算法应用到实现从当前位置点到多个目标位置点的车辆路径规划功能的算法中。模拟演示表明,这些算法对实现车辆定位导航系统的主要功能都有一定程度的改善和提高。