基于GPS/GIS车载导航系统相关技术的研究
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摘要
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)以地理空间数据库为基础,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。GPS与GIS的集成具有广泛的应用,它可以实现GPS导航信息在地图上的可视化,能够在地图上实时动态地跟踪目标和显示地理方位。GPS导航信息在地图上的可视化给用户的决策带来极大的方便。车载导航系统是其典型应用之一。本论文研究了车载导航系统的相关技术,即对GPS定位结果进行了符合实际需要的处理;介绍了:不同坐标系统间的坐标转换:研究了地图匹配算法,使车辆能更好更准确地显示在地图上;分析了路径规划的典型算法迪杰斯特拉(Dijkstra)算法,并对其进行改进求最短路径。论文的主要研究内容如下:
1、分析了不同坐标系统坐标间的转换以及同一坐标系统中大地坐标和空间直角坐标之间的转换。即将WGS-84坐标经过高斯投影转换为笛卡尔平面坐标,实现GPS数据在电子地图上的显示与更新。
2、研究了地图匹配算法。深入研究、比较了基于位置点的匹配算法—最短距离匹配和基于轨迹曲线的地图匹配算法—多项式拟合地图匹配。然后结合两种算法的优点,提出了一种组合式地图匹配算法。最短距离匹配算法简单、容易实现,但其匹配过程仅与当前定位点有关,在路口会出现误匹配情况;多项式拟合的匹配算法考虑了车辆行驶轨迹的历史连续性,在路口不会出现误匹配情况,但是算法相对复杂。改进后的地图匹配算法综合了以上两种算法的优点,在简化算法的同时纠正了误匹配的现象,提高了地图匹配精度。
3、以图论中的网络模型为参考,分析了几种路径舰划算法。对经典的Dijkstra算法进行了研究。Dijkstra算法用邻接矩阵存储图的结构,需占用很大的内存。论文采用节点、弧段集合记录图的结构,减少内存,同时修改Dijkstra算法,提高了路径规划速度。
4、利用Visum Basic 6.0工具,结合MapX控件的使用,开发了一个车载导航实验系统软件。
Global Position System, called GPS also, can provide high precision, all-weather, continuous and real-time three- dimension coordinate, velocity and time. Geographic Information System , called GIS also, On the basis of special geographical datas, used the theory of geographical models, provided a variety of special and dynamic geographical datas. The Integration of GPS and GIS have extensive foreground, which can realize the GPS navigation datas' visualization .integration on the maps, can track and display the position of the object on the maps .vehicle navigation and position system is the type of its application..This paper mainly study the key technique of vehicle navigation and position system, it including reasonable management of the GPS navigation datas, introducing the transform of the coordinate system, discussing the map matching technique so that the vehicles can display correctly on the digital maps, and studying the Dijkstra arithmetic, then on the basis of analyzing, improved the arithmetic so that economize time and EMS memory of the computer, the detailed content as follow:1. Discussed coordinate transform of the same coordinate system and the different coordinate system. That is to realize the transform of WGS-84 to Descartes, so that the GPS datas can display on the digital maps correctly.2. Studied the map matching arithmetic point-based matching and trace-curve matching, then found the disadvantages and shortages of the arithmetic and improve ,so as to advance the precision of the position.3. Rest on the relative knowledge of graph network model .analyzed a variety of short-path arithmetic ,especially,Dijkstra arithmetic.then I found Dijkstra arithmetic used adjacency matrix seek short-path,thus it occupied EMS memory.so I used Node and Arc file storage graph.4. By using Visual Basic 6.0 and MapX control developed a software of vehicle navigation and position system.
1、分析了不同坐标系统坐标间的转换以及同一坐标系统中大地坐标和空间直角坐标之间的转换。即将WGS-84坐标经过高斯投影转换为笛卡尔平面坐标,实现GPS数据在电子地图上的显示与更新。
2、研究了地图匹配算法。深入研究、比较了基于位置点的匹配算法—最短距离匹配和基于轨迹曲线的地图匹配算法—多项式拟合地图匹配。然后结合两种算法的优点,提出了一种组合式地图匹配算法。最短距离匹配算法简单、容易实现,但其匹配过程仅与当前定位点有关,在路口会出现误匹配情况;多项式拟合的匹配算法考虑了车辆行驶轨迹的历史连续性,在路口不会出现误匹配情况,但是算法相对复杂。改进后的地图匹配算法综合了以上两种算法的优点,在简化算法的同时纠正了误匹配的现象,提高了地图匹配精度。
3、以图论中的网络模型为参考,分析了几种路径舰划算法。对经典的Dijkstra算法进行了研究。Dijkstra算法用邻接矩阵存储图的结构,需占用很大的内存。论文采用节点、弧段集合记录图的结构,减少内存,同时修改Dijkstra算法,提高了路径规划速度。
4、利用Visum Basic 6.0工具,结合MapX控件的使用,开发了一个车载导航实验系统软件。
Global Position System, called GPS also, can provide high precision, all-weather, continuous and real-time three- dimension coordinate, velocity and time. Geographic Information System , called GIS also, On the basis of special geographical datas, used the theory of geographical models, provided a variety of special and dynamic geographical datas. The Integration of GPS and GIS have extensive foreground, which can realize the GPS navigation datas' visualization .integration on the maps, can track and display the position of the object on the maps .vehicle navigation and position system is the type of its application..This paper mainly study the key technique of vehicle navigation and position system, it including reasonable management of the GPS navigation datas, introducing the transform of the coordinate system, discussing the map matching technique so that the vehicles can display correctly on the digital maps, and studying the Dijkstra arithmetic, then on the basis of analyzing, improved the arithmetic so that economize time and EMS memory of the computer, the detailed content as follow:1. Discussed coordinate transform of the same coordinate system and the different coordinate system. That is to realize the transform of WGS-84 to Descartes, so that the GPS datas can display on the digital maps correctly.2. Studied the map matching arithmetic point-based matching and trace-curve matching, then found the disadvantages and shortages of the arithmetic and improve ,so as to advance the precision of the position.3. Rest on the relative knowledge of graph network model .analyzed a variety of short-path arithmetic ,especially,Dijkstra arithmetic.then I found Dijkstra arithmetic used adjacency matrix seek short-path,thus it occupied EMS memory.so I used Node and Arc file storage graph.4. By using Visual Basic 6.0 and MapX control developed a software of vehicle navigation and position system.
引文
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