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1、摘 要随着私人汽车在中国的普及，车载导航仪成为了日常生活中必不可少的工具。车载导航系统的路径规划的研究无论是从方便驾驶员出行，提高运输效率，优化城市交通，还是在改造与提升交通管理系统上，都对现代的交通道路起着十分重要的影响，因此受到社会和政府部门的关注和大力支持。本论文介绍了车载导航系统的开展历史和国内外研究现状，以及GPS车载导航系统的组成、功能、实现过程、路径规划算法以及地理信息系统的功能。并以MaoInfo为工具，在路径规划系统中实现了地图的根本操作。本文重点研究了车载导航系统的路径规划问题。综合考虑并比拟了多种最短路径的选择算法,并对其优缺点进行了分析。关键词：GPS GIS 车载导航
2、系统 路径规划 Dijkstra算法ABSTRACTWith the popularization of private cars in China ，the navigators became the daily life of the necessary tools. The cars navigation system path planning research whether from convenient drivers travel to improve transport efficiency and optimize the urban traffic, or in the
3、reform and improve traffic management system, all the way to modern traffic plays a very important influence, and it is by society and government departments of the attention and support. This paper introduces the development history of the cars navigation system and research status from domestic an
4、d abroad.The structure, function and the realization of the whole system are demonstrated in detail in this thesis. The GIS(Geographic Information System) theory is introduced .By using MapInfo software as a supporting platform, basic operation of map are realized. The algorithms of Route Planning a
5、re discussed in detail. Think over and compare many shortest path algorithms and present a improved algorithm based on the original Dijkstra algorithm in this thesis. It saves memory space and increases efficiency.Keywords: GPS GIS Vehicle navigation System Route-Planning Dijkstra algorithm目 录第一章绪论1
6、研究背景与意义1GPS导航系统的开展概况1GPS导航系统的开展历程2GPS导航技术应用的开展趋势2研究内容及安排3研究的内容3本文的安排4第二章GPS车载导航系统的结构与关键技术5车载导航系统的开展5车载导航技术的总体结构和关键技术5车载导航系统的总体结构6车载导航系统的关键技术6车载导航系统结构分析及功能要求7系统的功能要求7第三章路径规划的分析及设计9导航电子地图数据库的设计9导航电子地图的数据结构与数据模型9导航电子地图数据库的设计原那么10导航电子地图数据库的结构设计与实现11导航电子地图中道路网络的拓扑生成方法12导航电子地图中道路网络的模型与储存13折线道路网络的拓扑生成法14路径
7、规划的分析及设计16路径规划的根底算法16限制搜索区域的路径规划算法20基于分层道路网络的分层路径规划算法22限制搜索区域的分层路径规划算法24第四章路径规划的优缺点分析25算法的实验结果25算法实验结果的比对及优缺点分析26第五章结论29论文小结29路径规划系统的展望29致 谢31参考文献33第一章 绪论1.1 研究背景与意义交通事业的开展与我国社会主义现代化建设有着密不可分的关系，并且对人们的日常生活有着巨大的影响。车辆作为主要的交通工具，一方面促进了社会经济的快速开展，另一方面也不断的改善着人们的生活，提高了人们的生活质量。然而，近年来大幅增长的机动车辆使交通问题在日常生活中愈加突出。交
8、通拥堵、交通事故等社会问题严重影响到交通正常秩序乃至社会正常秩序。当前的交通问题是全世界国家，从开展中国家到开展国家都正面临的一个重要的问题。以投入巨大资源修建道路这种高本钱的方式解决交通拥挤问题是杯水车薪。资金、环境、历史原因等因素是改善道路交通本钱更加高昂问题也更加复杂。所以，修建道路这种方式的效果非常有限，无法从根本上解决交通问题。为了缓解交通问题，从上世纪60年代起，兴旺国家开始着手研究解决交通问题的可行方法。制定交通规划、使用信号灯等措施缓解了交通问题，但缺乏以高效的解决交通问题，仍无法解决快速增长的车辆需要，必须从系统观点整体上综合考虑解决。近年来人们已经逐渐认识到单纯靠增加道路根
9、底设施建设不可能从根本上解决车辆的快速增长与交通设施滞后之间的突出矛盾。只有在计算机、信息和通讯等高科技手段的辅助下充分利用现有的道路根底设施，才是最合理最可行的方法。因此，人们从系统角度提出了智能交通系统ITS,Itelligent Transport System的概念，建立现代化的交通系统已然成为国家现代化的重要标志之一。ITS是一个复杂的巨系统，包含了众多的子系统，其中车载导航系统是最为重要的子系统之一，具有极大的市场前景和开展潜力。车载导航系统的研制开发可规划分为相互关联的技术模块，路径规划那么是其他功能模块运行的根底，同时包含了车载导航系统中的很多关键技术。本文就是重点研究了车载导
10、航系统的路径规划问题。1.2 GPS导航系统的开展概况1.1.1 GPS导航系统的开展历程在很早的时候就已经有导航技术的应用。指南针和记里鼓车等古代时期的导航设备被认为是现代磁罗盘和差分里程计的原型，是最早的导航工具。1957年10月世界上第一颗卫星发射成功后，科学家开始进行卫星定位和导航的研究工作。1964年1月世界上第一个卫星导航系统研制成功即“子午卫星系统，但由于该系统存在较大的缺陷，且不能满足当前实时、动态、精确的定位需要，所以终止了该系统的研究。20世纪60年代末，美国开始着手研制新的卫星导航系统，以满足陆海空三军和民用部对导航的高要求。19731978年，发射了4颗试验卫星，建立了
11、地面跟踪网，研制了地面接收机；1979年1984年又陆续发射了7颗Block试验卫星，研制了各种用途的接收机，包括导航型和测地型接收机；19851993年发射Block和BlockA；直到1994年顺利完成了24颗卫星的布设，这就是“导航卫星授时与测距全球定位系统Navigation Satellite Timing and Raining/ Global Positioning System,NAVSTAR,GPS,简称全球定位系统GPS。GPS主要由三大局部组成：空间卫星局部：21颗工作卫星，3颗备用卫星；地面控制局部：1个主控站，3个注入站，5个监测站；用户接收机局部：接受GPS卫星发射
12、信号，以获得必要的导航和定位信息，经数据处理，完成导航和定位工作，GPS接收机硬件一般由主机、天线和电源三局部组成。全球定位系统不仅集成以前所有的单用途卫星系统，并且致力于更广泛的用途。该系统具有比其他导航系统优越的特性：全能性，能在空中、海洋、陆地等全球范围内进行导航、授时、定位及测速；全球性，在全球的任何地点都可以进行定位；全天候，白天黑夜都可以工作。实践证明，GPS对人类活动影响极大，应用价值很高，该工程从根本上解决了人类在地球上的导航问题和定位问题，可以满足不同用户的要求。1.1.2 GPS导航技术应用的开展趋势目前世界上很多国家大力开发GPS的应用，形成了融合许多领域的GPS产业。G
13、PS产业的开展趋势呈现以下三方面特点： 随着微电子技术及信号处理技术的进步，新的软硬件开发工具的出现，GPS技术水平越来越高。GPS技术从单点定位、相对定位开展到差分定位、广域差分定位，从利用测码伪距定位、载波平滑伪距定位到利用载波相位，从数据后处理到实时在航解算，定位精度越来越高，速度越来越快。并行跟踪窄相关技术及高速DSP的采纳，使得GPS定位实时数据更新率由通常的1s降低至0.1s，而新兴的实时相位差分RTK技术可使实时定位到达厘米乃至毫米级精度。虚拟差分站VRS技术更是增加了定位数据的完整性和可靠性。 GPS技术的应用越来越广泛，与其他领域的融合也越来越密切。地理信息系统GIS利用GP
14、S作为采集数据工具，与先进的无线技术结合应用于交通领域，形成新兴的智能交通系统ITS，大大提高了效率，并在国民经济建设中发挥了越来越大的作用。经典的惯性导航技术INS与GPS结合，形成新型组合导航系统，以最优的价格和性能为陆海空提供导航效劳。GPS通信组网技术的开展，使GPS成为未来通信必不可少的组成局部，为广泛流行的位置效劳LBS提供了极具竞争力的选择方案。与此同时，GPS与其他导航通信卫星之间的联合也逐步展开，如与前苏联现由俄罗斯掌管的GLONASS卫星以及国际海事卫星INMARSAT联合，组成未来的全球导航系统GNSS。如此种种，不胜枚举。总之，GPS技术已开展成多领域、多模式、多用途、
15、多机型的高新技术国际性产业，广泛应用于海陆空在途导航、精密定位、精确授时、卫星定规、武器制导、交通控制、灾害监测、大地测量、大气研究等多个领域，正如人们所说，“GPS的应用，禁受人类想象力的约束。 GPS不仅深入跨学科的领域，而且已渗透到人类生活的人文领域。随着GPS应用的不断深入，许多工程实际上已经离不开GPS，GPS政策成为世界各国关注的焦点。GPS平行系统的酝酿及出现，促使美国政府对GPS效劳的限制逐步取消。随着美国GPS现代化方案的实施，GPS国际化的趋势日趋明显。GPS将如现在司空见惯的电视、电信系统一样，成为人们日常生活必不可少的组成局部。1.2 研究内容及安排1.2.1 研究的内容 车载导航系统是集成应用了自动车辆定位技术、地理信息系统技术、数据库技术、多媒体技术和现代通信技术等的高科技综合系统；是一个为客户提供定位、路径规划、路径引导等多种效劳的复杂系统，其中路径规划是帮助司机在行车过程中规划行驶路线的过程，是路径引导、信息效劳等模块的根底，因此其被广泛认为是汽车导航系统的根底问题。路径规划的实现主要依靠所选择的路径规划算法，因此路径规划算法的研究成为车载导航系统的重中之重。本文的主要内容就是在研究车载导航系统的同时，重点研究其中的路
