中国车载导航发展趋势研究论文

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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发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基本操作。本文重点研究了车载导航系统的路径规划问题。综合考虑并比较了多种最短路径的选择算法,并对其优缺点进行了分析。

来自

关键词：GPS  GIS 车载导航系统路径规划  Dijkstra算法

ABSTRACT

With thepopularization of private cars in China，the navigatorsbecame the daily life of the necessary tools. The car's navigation system pathplanning research whether from convenient drivers travel to improve transportefficiency and optimize the urban traffic, or in the reform and improve trafficmanagement system, all the way to modern traffic plays a very importantinfluence, and it is by society and government departments of the attention andsupport.

This paperintroduces the development history of the car's navigation system and researchstatus from domestic and structure, function and the realizationof the whole system are demonstrated in detail in this thesis. TheGIS(Geographic Information System) theory is introduced .By using MapInfosoftware as a supporting platform, basic operation of map are realized. Thealgorithms of Route Planning are discussed in detail. Think over and comparemany shortest path algorithms and present a improved algorithm based on theoriginal Dijkstra algorithm in this thesis. It saves memory space and increasesefficiency.

Keywords:  GPS  GIS  Vehiclenavigation System  Route-Planning  Dijkstra algorithm

目录

第一章绪论................................................1

研究背景与意义...........................................................................................1

导航系统的发展概况............................................................................1

导航系统的发展历程....................................................................2

导航技术应用的发展趋势............................................................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

车载导航系统的发展...................................................................................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则.....................................................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

路径规划的分析及设计.............................................................................16

路径规划的基础算法.........................................................................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

1）市场趋势：据国际权威统计，日本的车载导航使用率达59%，欧美约为25%，国际市场平均水平为40%，而我国目前导航仪的配置率在10％左右，随着去年中国成为世界第一大汽车生产国(1800万辆)，中国的汽车导航市场将迎来快速发展的时期，对于DVD导航来说，一般应用于汽车前装市场，即在汽车厂组装的时候就会安装上，它可以嵌入汽车的中控台内，随着汽车消费者对配置需求的提高、DVD导航设备成本的降低、汽车档次的提高，越来越多的主机厂会在研发的时候就考虑DVD导航设备。数据分析来看，同比去年的北京、广州车展，各个车系车型对DVD及导航配置的关注度明显上升，DVD及导航配置随着车的档次的提高在车中的普及率也随之升高，也将随着汽车产业发展成为普及型的配置。2）技术趋势：a,实用功能不断出现。随着中国汽车工业的发展，汽车电子市场逐渐成熟，生产技术不断升级，使汽车以往机械化的显示界面变的更直观、更人性。通过TFT液晶显示屏以及软件的开发与应用从而使之车载影音增加的辅助功能，如声音导向、图象导航、免提电话、数字传输、交通信息、倒车雷达、智能轨迹倒车系统以及视听娱乐等实用功能。 b,后排娱乐需求的不断提高。后排娱乐主要以DVD、数字电视为标志，在领导乘车、家庭用车均对后排娱乐系统有着强大的消费需求，而后排乘客主要为小孩、太太或配有司机之高阶经理人员，由于目标服务对象明显且具有购买后座娱乐系统之关键影响力，所以后座娱乐系统在国内的发展极为迅速。 c,信息网络的发展需要,尤其是3G网络的发展。基于汽车将来成为信息娱乐中心和移动办公中心的趋势，汽车上的电子电器装置数量在不断增多，这也就需要传输速率更高、更快的网络总线。未来整个网络将是CAN、LIN、MOST三网合一的整体，MOST负责音视频，CAN负责重要的电子控制单元，Windows系统也会运用到车载电子中来，这也就意味着汽车正由孤岛单体模式成为全球化网络信息的一个接点，更多动态的、适时的信息传递与显示。 d,汽车电子智能化。从最初单一控制发展到如今的多变量、多目标综合协调控制，如动力总成综合控制、集成安全控制系统，人、车、路智能系统等。使之汽车从一个工具化、呆板化向智能化、人性化的转变，再加上现代驾驶者与汽车交流的需求越来越多，如了解油耗、汽车诊断等，这也就必须有一个信息终端以智能的方式来显示。 e,车载音响系统集成化。未来DVD、导航仪、汽车音响将通过数据总线集成在一起，以后将不会以单个模块或单元来出现，而是像奥迪汉语显示媒体交互界面系统（MMI）、宝马530i新一代iDrive系统的形式来出现，将整个汽车音响配置的功能整合在一起。 f,未来汽车发展的需求。随着汽车电子技术的飞速发展，汽车智能化技术正在逐步得到应用。汽车智能化技术使汽车的操纵越来越简单,动力性和经济性越来越高，行驶安全性越来越好。而汽车制造商心目中的未来汽车将是一种能自动驾驶的汽车，它能指导驾驶者避开交通拥挤路段和出事地段，同时提供丰富的网上住处和娱乐。美国加州国际汽车经济研究所的调查报告指出，下一个汽车销售阶段将从智能化汽车开始。

现在是以GPS为主的，听说明年北斗导航系统商用了~

受全球性的金融危机影响，世界汽车工业正面临着严峻的考验，从北美的汽车巨头通用、福特、克莱斯勒走向破产的边缘，到亚洲汽车业老大丰田汽车出现71年来的首次亏损……，全球汽车行业正面临着前所未有的剧烈震荡。美国汽车三巨头濒临破产由于过去几年的持续高油价，让消费者对美国汽车厂商生产的高油耗车型兴趣大减。而不断恶化的经济和金融环境给美国汽车业的销售和融资带来巨大压力。美国汽车业“三巨头”———通用、福特和克莱斯勒，近来亏损连连。“三巨头”的高管在美国参议院作证时呼吁政府提供250亿美元的紧急贷款，以帮助它们度过危机，免于破产。随着能源的逐渐减少，汽车的发展逐渐接近低碳经济思想。为了汽车行业更好的发展，专家们正在研究开发新能源，相信不久之后就会拭目以待了。

中国的车载导航技术经过十年的市场培育，用户目标与需求已逐步明确，以及技术的研发、市场的培育的逐步完善，车用导航装置应用市场业已启动和日臻成熟，21世纪已逐步进入道路交通行业应用的高速发展时期。中国上世纪末发射、建立并逐步健全的专为交通行业应用的北斗导航定位系统，将为车辆卫星导航定位产业的发展提供了良好的基础条件和无限广阔的空间。此外，中国的道路建设和电子地图技术，尤其是轿车市场的发展极大的推动了车载导航技术的发展。高速发展的道路建设中国的高速公路建设始于上世纪八十年代后期，虽然只有十数年的时间，但已获得突飞猛进的成就：1997年只有4,771公里，位居世界第三十九位，到2001年已建成19,453公里，2002年底高速公路又增加到25,200公里，已跃居世界第二的水平。还有正在加紧施工的总长万公里、纵贯国境南北、横穿祖国东西的“五纵七横”12条国道主干线。各省会城市与地市级城市间以高速公 路为主的公路网已经基本形成，以中心城市向外辐射的高速道路织就了大城市圈，以及星罗棋布、密如珠网的区内公路。高速发展的中国经济和道路建设，给应用汽车导航技术注入了极强的原始动力。电子地图的发展状况实现车载导航与地理位置信息密切相关。地理信息系统GIS是一种综合处理和分析空间数据的技术系统，能将地理位置和相关属性信息有机地结合。交通信息通常分为静态和动态两类，前者指不随时间变化或较小变化的交通信息，如道路、停车场、交通附属设施等；后者则为实时变化的交通信息，如道路状况、交通事故、天气变化、车辆密度与流量等。地理信息系统GIS作为信息平台起整个系统的协调工作，可对上述静态、动态数据进行管理，并要求做到无缝集成。电子地图是地理信息系统的一种可视化产品，具备地理信息的大部分功能，能以数字信号和模拟信号清楚的登陆在显示屏上，把交通路线及周围环境以视觉和听觉形式与驾驶者沟通。