学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于GIS的车载导航技术研究

作　者: 樊锦明
导　师: 陈希军
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: GPS/DR组合定位地图匹配路径规划地理信息系统(GIS)
分类号: U463.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 82次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着人民生活水平的提高,驾车出行的活动日益频繁,由此带来的堵车以及因城市道路建设复杂化引起的迷路等城市交通问题成为一个亟待解决的重要课题。车载导航系统在改善城市交通状况,节省驾驶员行车时间等方面的优势使其在我国具有美好的市场应用前景。目前国内的车载导航系统的精度和可靠性还有待提高,故本文的研究目的是通过改进车载导航系统的三项关键技术:车辆定位、地图匹配和路径规划来提高车载导航系统的性能以满足市场需求。本文分析了全球定位系统(GPS)和航迹推算(DR)的定位原理,针对描述车辆运动状态的“当前”统计模型的不足,提出了一种改进的“当前”统计模型,该模型能很好的适应车辆的各种机动特性。为提高车载导航系统的定位精度和可靠性,研究了基于联邦式卡尔曼滤波结构的GPS/DR组合定位方法。在分析了DR传感器误差模型的基础上利用改进的“当前”统计模型建立了GPS/DR组合系统的状态方程和量测方程。分析了目前常用的采用扩展卡尔曼滤波技术(EKF)的GPS/DR组合定位方法,Matlab仿真结果表明其定位精度还不能完全满足车载导航系统的要求。针对EKF在处理非线性模型的不足,采用了无迹卡尔曼滤波技术(UKF)来实现GPS/DR组合定位以进一步提高车载导航系统的精度。阐述了地图匹配的基本原理并分析了影响地图匹配精度的因素,对比了目前常用的地图匹配算法的优点和不足,设计了改进的基于模糊逻辑的地图匹配算法,测试结果表明所提出的方法在复杂的道路网络中能很好的识别出车辆行驶的道路。针对常用的路径规划算法-Dijstra算法存在的搜索效率低的问题,提出了一种改进的限制搜索区域的Dijstra算法,测试结果表明该算法能显著地提高路径规划算法的运行效率。最后,设计了车载导航系统的总体框架,在Visual C++ 6.0集成开发环境中利用组件式地理信息系统(GIS)控件MapX实现了车载导航系统的主要功能。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-17
  1.1 课题来源及研究的目的和意义  10-11
  1.2 国内外车载导航系统的发展现状  11-12
  1.3 国内外车载导航技术的研究状况  12-16
    1.3.1 车辆定位方式的研究综述  13-14
    1.3.2 地图匹配的发展趋势  14-15
    1.3.3 路径规划技术的研究现状  15-16
  1.4 本文的主要研究内容  16-17
第2章 GPS/DR组合定位方式研究  17-39
  2.1 引言  17
  2.2 GPS的基本原理  17-18
  2.3 航迹推算原理  18-20
  2.4 GPS/DR组合定位方式研究  20-33
    2.4.1 机动目标的“当前”统计模型  20-22
    2.4.2 改进的“当前”统计模型  22-23
    2.4.3 GPS/DR组合定位的自适应联邦Kalman滤波模型  23-24
    2.4.4 基于EKF的GPS/DR组合定位方法  24-31
      2.4.4.1 GPS子系统状态方程的建立  24-25
      2.4.4.2 DR子系统状态方程的建立  25-28
      2.4.4.3 GPS子系统观测方程的建立  28
      2.4.4.4 DR子系统观测方程的建立  28-29
      2.4.4.5 自适应联邦Kalman滤波方程  29-31
    2.4.5 基于UKF的GPS/DR组合定位方法  31-33
      2.4.5.1 无迹Kalman滤波算法  31-33
      2.4.5.2 采用UKF的联邦Kalman滤波方程  33
  2.5 仿真结果和分析  33-38
  2.6 本章小结  38-39
第3章地图匹配算法研究  39-59
  3.1 引言  39
  3.2 电子地图概述  39
  3.3 坐标转换  39-40
  3.4 地图匹配算法的基本描述  40-41
  3.5 影响地图匹配精度的因素  41-42
  3.6 现有地图匹配算法  42-46
    3.6.1 基于几何学的地图匹配算法  42
    3.6.2 基于拓扑结构的地图匹配算法  42-44
    3.6.3 基于D-S证据推理的地图匹配算法  44-45
    3.6.4 基于模糊逻辑的地图匹配算法  45-46
  3.7 改进的基于模糊逻辑的地图匹配算法  46-56
    3.7.1 Sugeno型模糊推理系统简介  46-47
    3.7.2 匹配路段的确认  47-56
      3.7.2.1 初始位置匹配过程  47-52
      3.7.2.2 跟踪匹配过程  52-53
      3.7.2.3 交叉路口匹配过程  53-55
      3.7.2.4 匹配位置连续性测试  55-56
    3.7.3 匹配路段上的位置点匹配  56
  3.8 测试结果分析  56-58
  3.9 本章小结  58-59
第4章路径规划算法研究  59-68
  4.1 引言  59
  4.2 路网拓扑结构  59-61
    4.2.1 节点-路段数据模型  59-60
    4.2.2 路网拓扑结构的生成  60-61
  4.3 最短路径算法分析  61-65
    4.3.1 A*算法概述  61-62
    4.3.2 Dijstra算法  62-63
      4.3.2.1 算法原理  62-63
      4.3.2.2 Dijstra算法步骤  63
    4.3.3 限制搜索区域的Dijstra算法  63-65
  4.4 改进的Dijstra算法  65-67
    4.4.1 固定六边形搜索区域法  65-66
    4.4.2 动态六边形搜索区域法  66-67
  4.5 算法测试  67
  4.6 本章小结  67-68
第5章车载导航软件系统设计  68-79
  5.1 软件系统的开发环境概述  68-69
    5.1.1 Visual C++简介  68
    5.1.2 基于组件式GIS的MapX控件概述  68-69
  5.2 系统总体框架  69-70
  5.3 软件系统的实现  70-78
    5.3.1 GPS数据采集处理和显示模块  70-74
      5.3.1.1 GPS定位数据格式  71-72
      5.3.1.2 GPS定位数据的提取  72-74
      5.3.1.3 串口通信的实现  74
    5.3.2 电子地图的浏览和查询模块  74-75
    5.3.3 鹰眼图的实现  75-76
    5.3.4 最优路径规划模块  76-78
    5.3.5 车载导航系统主界面  78
  5.4 本章小结  78-79
结论  79-80
参考文献  80-85
致谢  85

基于GIS的车载导航技术研究

内容摘要

全文目录

相似论文