【摘要】：車載智能導(dǎo)航終端是車聯(lián)網(wǎng)中的重要節(jié)點,在汽車數(shù)量日益增加、路況條件逐漸緊張的情況下,具有提高出行效率的作用。它通過路徑規(guī)劃的方式輔助駕駛員選擇行車路線。路徑規(guī)劃可以按照距離和時間等條件選擇最佳路線。隨著國家對車聯(lián)網(wǎng)的重視以及人們生活節(jié)奏的加快,研究基于時間最短原則的路徑規(guī)劃算法以及它在車載導(dǎo)航系統(tǒng)上的實現(xiàn)方法,有助于滿足人們的實際出行需求并為車聯(lián)網(wǎng)的具體開展提供依據(jù)。論文在研究地圖數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的基礎(chǔ)上,重點對路網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)和基于時間最短原則的路徑規(guī)劃算法展開研究,并在車載導(dǎo)航系統(tǒng)中實現(xiàn)和驗證路徑規(guī)劃算法。論文的主要研究內(nèi)容如下:1.地圖數(shù)據(jù)存儲技術(shù)研究。在分析地圖數(shù)據(jù)模型和實際需求基礎(chǔ)上,本文設(shè)計一種二進制數(shù)據(jù)存儲方式存儲地圖數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)占用的存儲空間較小。分開存儲屬性信息和幾何數(shù)據(jù)信息,建立兩種數(shù)據(jù)的交互索引關(guān)系。針對經(jīng)緯度坐標(biāo)到平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換計算較為復(fù)雜的情況,本文建立線性轉(zhuǎn)化模型實現(xiàn)地心地固(Earth-centered,Earth-fixed,ECEF)坐標(biāo)系下經(jīng)緯度坐標(biāo)到本地坐標(biāo)系下平面坐標(biāo)的快速轉(zhuǎn)換。在保證地圖精度的條件下,提出整型數(shù)據(jù)代替浮點數(shù)據(jù)的存儲方式,在進一步減小數(shù)據(jù)存儲的物理空間的同時,提高了地圖幾何數(shù)據(jù)到屏幕坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換效率,加快了地圖繪制的速度。2.路網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲方法研究�；诘貓D數(shù)據(jù)形成的路網(wǎng)是路徑規(guī)劃的基礎(chǔ),路網(wǎng)的質(zhì)量直接影響路徑規(guī)劃算法的效率。為了加快拓展速度和減小存儲空間,設(shè)計了一種節(jié)點向后拓展結(jié)構(gòu)來存儲路網(wǎng)的拓?fù)潢P(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。分析以時間為基礎(chǔ)的路段不同類型權(quán)值的計算方法,將時間作為路網(wǎng)數(shù)據(jù)的一部分實現(xiàn)路網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲,支持路徑規(guī)劃算法中對路段時間權(quán)值的解算。3.路徑規(guī)劃算法研究。重點研究Dijkstra和A*路徑規(guī)劃算法原理,對比其在搜索空間和執(zhí)行時間上的差異;針對實際應(yīng)用中始點和終點為具體目標(biāo)點而與道路獨立的情況,分析始點和終點到道路節(jié)點的匹配全過程。在此基礎(chǔ)上,針對課題需求,通過建立路況數(shù)據(jù)庫模擬實時路況,將實時路況信息與屬性數(shù)據(jù)結(jié)合進行路段動態(tài)行駛時間的預(yù)測,研究并提出了一種改進的A*算法,并建立了改進算法的節(jié)點估計、時間預(yù)測算法和實現(xiàn)流程。4.車載導(dǎo)航系統(tǒng)中行程時間最短的路徑規(guī)劃算法實現(xiàn)。以ARM為控制核心基于Linux系統(tǒng)設(shè)計完成了車載導(dǎo)航系統(tǒng),主要功能包括地圖顯示、地圖縮放和漫游、目標(biāo)點和興趣點搜索、實時定位、地圖匹配、路徑規(guī)劃以及路徑引導(dǎo)。作為車載導(dǎo)航系統(tǒng)的核心功能,在完成常用的以最短距離等效的行程時間最短路徑規(guī)劃功能的基礎(chǔ)上,通過路況數(shù)據(jù)庫提供的數(shù)據(jù)和道路固有數(shù)據(jù)結(jié)合解算路段行駛時間的方式,實現(xiàn)了基于路況數(shù)據(jù)庫的行程時間最短的路徑規(guī)劃。比較常用的行程時間最短路徑規(guī)劃與本文的基于路況數(shù)據(jù)庫的行程時間最短路徑規(guī)劃,表明本文的路徑規(guī)劃路線所需要的行程時間更短,驗證了該算法的優(yōu)越性,進一步測試表明,該算法在所設(shè)計的車載導(dǎo)航系統(tǒng)上搜索最優(yōu)路徑所耗費的時間平均僅為2.9秒。最后,基于路徑規(guī)劃結(jié)果的路徑引導(dǎo)實驗證明了本文的研究成果具有較強的實用性。
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【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN929.5;U463.6

【參考文獻】

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本文編號：2366395