文档介绍：1 绪论
研究本课题的背景及意义
近年来,随着我国交通系统的迅速发展,越来越多的高新技术应用到道路运输领域。“导航”一词也被借用到道路运输中。导航[1](navigation),“navigation”原为“航行”之意。它源于海洋船舶航行,初始形式是罗盘领航和天文导航,此后发展到陆地车辆和航空飞行器的行驶,以致“navigation”被译作“领航”或“导航”。随着科学技术的发展,导航已发展成为一门重要的技术学科,涉及到计算机技术、信息技术、通信技术、自动控制和微电子技术等多种学科,形成了较为完备的科学体系,在军事和民用领域都有着广泛的应用。车载导航系统(Vehicle Navigation System)是智能交通系统(Intelligent transportation Systems,简称ITS中当前需求最为迫切、应用比较广泛的一个重要的应用系统。所谓车载导航,就是在应用地理信息系统(Geographic Information System,GIS)技术构造的路网数字化地图的基础上,运用GPS(Global Positioning System)、DR(Dead Reckoning)等定位技术进行车辆定位,确定最优行驶路线,为出行者提供静态的或实时的最优出行路线信息,并在出行过程中对驾驶员适时地做出路线指引。车载导航系统不仅极大地方便了出行者,使他们可以按照自己选定的最优目标获得最优路线信息,而且还会对优化交通流在整个路网的分配方面产生积极地影响。另外由于有了适时的路线指引,驾驶员可以集中精力驾驶,从而有助于提高交通安全水平,减少交通事故得发生。
如何向用户提供实时、准确的车辆位置成了车载导航定位系统的重点和难点。但是无论采取GPS单点定位、差分GPS定位或是组合定位系统,都会由于导航信号的被干扰不可避免地存在一些误差,使得电子地图上显示的车辆位置常常与实际位置不符,出现偏离道路的情形。为了解决这个问题,现在常用的方法一是提高GPS传感器的定位精度和电子地图的精度,显然这种方法成本较高,而且也不能完全消除误差;二是采用地图匹配这样一种软技术对定位点的位置进行修正。在接收到车辆当前时刻有关的信息后,从电子地图数据库中获取相关信息,然后通过匹配算法得到车辆位置的偏差信息,并对其进行实时修正,从而准确显示车辆的位置。它一方面减少了系统在硬件上的投入,节省资源和成本,另一方面又避免了其它定位技术无法克服的局限性。可以说,地图匹配算法的效果直接关系到车辆定位的精度,是车辆定位的基础。
因此,对车载导航的定位与地图匹配算法的研究就显得尤为重要。本课题涉及到定位技术、坐标转换技术和地图匹配技术。目前,市场上的导航定位技术和地图匹配技术各异,性能也有很大差别。基于此,本论文对其中的坐标转换技术进行分析并简化模型,以及地图匹配技术进行分析,提出一种较高匹配精度的综合地图匹配算法。
车载导航系统国内外发展概况
国内车载导航发展概况
自1994年GPS系统进入全系统运营以来,我国的GPS产品品种齐全、应用领域广泛,已成为成熟、稳定的系统。不过,在卫星导航车辆应用的市场与技术方面,中国远远落后于日、美、欧等发达国家。
就我国的车辆导航仪和车辆监控系统而言,前者又明显落后于后者,这是由于车载导航仪一方面受技术涉及面广、水准要求高、复杂程度大、研制周期长、价格昂贵等因素的制约,远不是一般中、小公司所能胜任的;另一方面,出于国家安全考虑,国家对地图数据进行控制,而且中国正在对基础设施及路网进行大规模升级改造,导致获取相关信息困难。所以,涉足车辆导航仪领域的国内公司远比车辆监控终端厂商要少得多。此外,相关的基础配套设施与资源也不完备:如实时交通信息发布和完善的导航电子地图的提供和更新机制,均没有实际有效的解决方案和途径,因而市场推进困难重重。
但面对庞大的汽车市场,汽车导航的前景不可估量。国内的汽车导航企业,如瑞图万方、麦士威、城际高科等出现在国人视线中。而国家也非常关注导航产业的发展,这对汽车导航的发展能起到很大的推动作用,中国的汽车导航市场正逐步形成。此同时,海外一些技术成熟的导航品牌也开始大举进入。此外,中国卫通、航盛等也加大对导航市场的投入。总的来说,电子、IT、通讯等这些企业都在进军汽车导航领域,这一行业已呈现出强有力的发展势头。
下图为中国2002-2007年车载GPS设备销售量显示:
图1-1 2002-2007年中国车载GPS销售及增长率
-1 2002-2007 Sales and growth of GPS in China
从2007年开始,中国车载GPS市场进入了一个崭新的发展时期,日趋规模化的市场将保持快速的发展态势。根据国家对车载导航市场调查,另外结合欧美