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1、武汉理工大学 硕士学位论文 汽车导航引擎技术的研究与实现 姓名：胡飞 申请学位级别：硕士 专业：计算机应用技术 指导教师：潘昊 20080501 摘要 汽车导航引擎，应实现地图显示、路径规划、语音引导和兴趣点检索等功 能，导航引擎的优劣直接决定整个导航产品性能的好坏。国内汽车导航系统多 基于二次平台开发，通常只能利用二次平台提供的接口或功能，极大影响了开 发的自主性和引擎功能的完善性。针对以上局限性，本文采用独立开发模式实 现引擎模块的核心部分，设计出的导航引擎结构及功能更加合理和完善。 针对道路状况和行车规则的复杂性，本文采用交叉口模型描述实际交叉路 口，根据节点一路段关系，建立基于层次网格
2、索引的路网数据模型。在此基础 上，设计出基于新引擎构架的地图文件格式，加快了地图数据的读取速度。 地图显示速度直接影响用户体验，针对嵌入式设备资源有限，地图显示较 慢等问题，论文提出将地图数据分为背景数据、道路数据和兴趣点数据等部分， 并对其分层分块建索引，不同比例尺地图对应不同地图数据格式文件，能快速 定位到所需的数据。同时，对显示要素划分等级，每次只显示当前比例尺下的 对应级别要素，减少了数据冗余，加快了地图显示速度，增强了用户体验。 路径规划是汽车导航的核心问题。实际导航中，交通转向限制和交叉口延 误等，会造成规划结果的不准确。对此，本文采用对偶图思想建立转向限制关 系表来表达转向限制关
3、系，能更好地配合实际路径规划。针对导航仪规划速度 慢等问题，采用结合分层策略的双向启发式融合算法，同时从起点和终点进行 搜索，并对A 算法结构和节点扩展方式加以改进。系统运行结果表明，采用此 算法，大大减少了参与计算的路段数量，节省了存储空间，提高了路径规划的 效率。 论文最后以武汉市区某范围内的路网数据为研究对象，对论文主要工作进 行实证研究和测试。理论分析和实际运行结果表明，本文所做的主要工作有效 地克服了当前导航引擎开发中的不足，极大地提高了地图显示速度，并能在交 通转向限制情况下提供有效的路径规划。 关键字：汽车导航，导航引擎，地图显示，路径规划，兴趣点 A b s t r a c t
4、 A u t o m o b i l en a v i g a t i o ne n g i n e ，s h o u l dr e a l i z et h ef u n c t i o n ss u c ha sm a p d i s p l a v r o u t ep l a n ，v o i c eg u i d a n c ea n dr e t r i e v a l so fp o i n t so fi n t e r e s ta n d S Oo n ，t h eq u a l i t yo f n a v i g a t i o ne n g i n ed i r e
5、c t l yd e t e r m i n e st h ew h o l ep e r f o r m a n c eo fn a v i g a t i o np r o d u c t s T h ed e v e l o p m e n to fd o m e s t i ca u t o m o b i l en a v i g a t i o ns y s t e mi s m o s t l yb a s e do nt h e s e c o n dp l a t f o r m ，o n l yt h o s ei n t e r f a c e so rf u n c t
6、 i o n sb e l o n gt ot h es e c o n d p l a t f o r mc a n b eu s e d ，t h i sh a sp l a y e dag r e a tr o l eo nt h ea u t o n o m yo ft h e d e v e l o p m e n ta n d i m p r o v e m e n to fe n g i n ef u n c t i o n s I nr e s p o n s et ot h i sl i m i t a t i o n ，t h i sp a p e rs u g g e s
7、 t e d r e a l i z et h ec o r ef u n c t i o n so fe n g i n et h r o u g hi n d e p e n d e n td e v e l o p m e n tm o d e T h e s t r u c t u r ea n df u n c t i o n sd e s i g n e db yt h i sw a yt e n dt ob em o r er e a s o n a b l ea n d p e r f e c t C o n s i d e r i n gt h ec o m p l e x
8、i t i e so fr o a dc o n d i t i o n sa n dt r a f f i cr u l e s ，t h i sp a p e ru s e d c r o s sr o a dm o d e lt od e s c r i b et h ea c t u a lc r o s s i n gi n t e r s e c t i o n s ，e s t a b l i s h e dm er o a d n e t w o r kd a t am o d e la c c o r d i n gt on o d e l i n kr e l a t i
9、o nb a s e do nm u l t i l a y e rg r i di n d e x T h ef o r m a to fm a pf i l e sd e s i g n e do nt h eb a s i so fn e w e n g i n ef r a m e w o r km e n t i o n e d a b o v e ，h a sg r e a t l yi m p r o v e dt h es p e e do fm a pd a t ar e a d i n g T h es p e e do fm a pd i s p l a yi n f l
10、 u e n c e st h eu s e re x p e r i e n c ed i r e c t l y , i nv i e w0 f p r o b l e m s ，l i k el i m i t e dr e s o u r c e so fe m b e d d e dd e v i c e sa n ds l o ws p e e do fm a p d i s p l a y t h i sp a p e rs u g g e s t e dd i v i d et h ew h o l e m a pd a t ai n t ob a c k g r o u n
11、dd a t a ，r o a dd a t aa n d d a t ao fp o i n t so fi n t e r e s t ，a n dc o n s t r u c ti n d e x e sa c c o r d i n gt oi t sh i e r a r c h i c a lb l o c k ， m a p so fd i f f e r e n ts c a l e sm a t c ha l o n gw i t hd i f f e r e n tm a pd a t af i l e s ，b yt h i sw ec a n q u i c k l
12、yl o c a t et h ed a t an e e d e d A tt h es a m et i m e ，d i v i d e dt h eg e o g r a p h i c a le l e m e n t s i n t od i f f e r e n tl e v e l s ，o n l yd i s p l a y e dt h ec o r r e s p o n d i n gc l a s se l e m e n t si n l i g h to ft h e c u r r e n ts c a l e ，t h i sr e d u c e dd
13、a t ar e d u n d a n c y , s p e e d e du pt h es p e e do ft h em a p d i s p l a y , e n h a n c e du s e re x p e r i e n c e R o u t ep l a ni st h ec o r ei s s u eo fa n t o m o b i l en a v i g a t i o n I na c t u a l n a v i g a t i o n t r a f f i cr e s t r i c t i o n so ft u r n sa n dt
14、 h ed e l a y sa tt h ei n t e r s e c t i o n sw i l lm a k et h er e s u I to f r o u t ep l a ni n a c c u r a t eo re v e nw r o n g T h i sp a p e re x p r e s s e dt h et r a f f i cr e d i r e c t i o n r e s t r i c t i o n sb ye s t a b l i s h i n gt h et a b l eo fr e d i r e c t i o nr e
15、 s t r i c t i o n sw i t ht h ed u a l g r a p h ， c o u l dm a t c ht h ea c t u a lr o u t ep l a nb e t t e r I nv i e wo ft h es l o ws p e e do fn a v i g a t i o n l l i n s t r u m e n t s ，a d o p t e db i - d i r e c t i o n a lh e u r i s t i cs e a r c ha l g o r i t h mw i t ht h ec o m
16、 b i n a t i o no f l a y e r e ds t r a t e g y , s e a r c hf r o mt h es t a r ta n dt h ee n da tt h es a m et i m er e s p e c t i v e l y , a n d i m p r o v e dt h es t r u c t u r eo fAa l g o r i t h ma n dt h em e t h o dt Oe x p a n dn o d e T h er e s u l t so f a c t u a lr u n ss h o w e dt h a tu s i n gt h i s a l g o r i t h m ，c o u l dg r e a t l yr e d u c et h en u m b e ro f s e c t i o n si n v o l v e di nt h ep a t hc a l c u l a t i o n ，s a
