车辆定位与导航系统

第一篇 理论与技术基础

第1章 概 述（3）

1.1 车辆定位与导航的技术背景（3）

1.2 定位与导航的由来及发展（4）

1.3 车辆定位与导航系统（6）

第2章 数字地图（8）

2.1 数字地图概论（8）

2.1.1 电子地图在ITS中的作用（8）

2.1.2 数字地图的发展现状（9）

2.1.3 交通数字地图的特征及应用前景（10）

2.2 数字交通地图预处理技术（10）

2.2.1 MapInfo简介（10）

2.2.2 MapInfo在交通数字地图上的建模、 处理和管理（14）

2.2.3 地图预处理关键技术（19）

2.3 空间数据库设计（23）

2.3.1 系统空间数据库组织（23）

2.3.2 系统空间数据库的设计（24）

2.3.3 系统属性数据库的设计（24）

2.4 GIS应用开发（25）

2.4.1 GIS的概念（25）

2.4.2 组件式GIS（26）

2.5 MapX组件技术（26）

2.5.1 MapX的空间数据结构（27）

2.5.2 MapX组件的模型结构（27）

2.6 在线地图API应用开发（28）

2.6.1 百度MAP应用开发示例（28）

2.6.2 谷歌MAP应用开发示例（31）

2.6.3 其他在线地图的开发示例（34）

第3章 无线定位（37）

3.1 无线定位技术（37）

3.2 计算节点位置的基本方法（38）

3.2.1 三边测量法（38）

3.2.2 三角测量法（39）

3.2.3 极大似然估计法（39）

3.3 基于距离的定位（40）

3.3.1 基于TOA的定位（40）

3.3.2 基于TDOA的定位（40）

3.3.3 基于AOA的定位（40）

3.3.4 基于RSSI的定位（41）

3.4 与距离无关的定位算法（41）

3.4.1 质心算法（42）

3.4.2 DV-Hop算法（42）

3.4.3 Amorphous定位算法（44）

3.4.4 APIT算法（44）

3.5 定位性能评价指标（44）

第4章 地图匹配（46）

4.1 定位与地图匹配（46）

4.2 地图匹配原理（47）

4.3 典型地图匹配算法分析（48）

4.3.1 点到点的匹配（48）

4.3.2 点到线段的匹配（49）

4.3.3 线到线的匹配（49）

4.3.4 误差区域的确定（50）

4.3.5 确定最佳路径（51）

4.3.6 概率统计算法确定最佳路径步骤及流程（53）

4.3.7 其他匹配方法（54）

4.4 基于地图预处理的地图匹配算法（56）

第5章 路径引导（60）

5.1 路径引导的发展（60）

5.2 图的基本概念（61）

5.2.1 图的道路与连通性（65）

5.2.2 图的矩阵表示（68）

5.2.3 树与生成树（70）

5.3 路径规划（75）

5.3.1 最短路径算法（75）

5.3.2 Dijkstra算法（84）

5.3.3 最优路径（86）

5.4 航位推算（DR）定位技术（87）

5.4.1 航位推算系统的组成（87）

5.4.2 经典推算算法（88）

5.4.3 航位推算的系统误差分析（89）

第6章 卫星定位与导航技术（91）

6.1 全球导航卫星系统（91）

6.1.1 GPS卫星全球定位系统（92）

6.1.2 GLONASS全球导航卫星系统（94）

6.1.3 GALILEO卫星导航定位系统（97）

6.1.4 BDS卫星导航定位系统（101）

6.2 GPS导航定位原理概述（105）

6.2.1 GPS卫星导航定位原理（105）

6.2.2 GPS卫星测速原理（106）

6.2.3 GPS卫星测时原理（107）

6.2.4 车辆GPS定位（107）

6.3 时间以及坐标系统（108）

6.3.1 天球坐标系（108）

6.3.2 地球坐标系（111）

6.3.3 WGS84坐标系（116）

6.3.4 时间系统（117）

6.4 卫星定位解算及误差分析（120） 6.4.1 卫星定位解算（120）

6.4.2 卫星定位误差分析（122）

第7章 移动通信定位与导航技术（125）

7.1 CDMA无线定位（125）

7.2 现代移动定位技术（127）

7.2.1 GPS与A-GPS定位（128）

7.2.2 基站定位（Cell ID定位）（128）

7.2.3 Wifi定位（128）

7.2.4 FRID、 二维码定位（129）

7.2.5 红外线定位技术（129）

7.2.6 超声波定位技术（129）

7.2.7 蓝牙技术（129）

7.2.8 超宽带技术（130）

7.2.9 ZigBee技术（130）

7.3 车辆定位系统的多址接入方式（130）

7.4 基于GSM/GPRS的车辆定位与导航（134）

7.4.1 基于GSM的车辆定位与导航（134）

7.4.2 基于GPRS的车辆定位与导航（136）

第8章 组合导航系统（140）

8.1 卡尔曼滤波技术（140）

8.1.1 线性卡尔曼滤波器（141）

8.1.2 自适应扩展卡尔曼滤波器（143）

8.2 GPS/DR组合定位（145）

8.2.1 线性卡尔曼滤波的GPS/DR组合定位（146）

8.2.2 自适应扩展的卡尔曼滤波GPS/DR组合定位（148）

8.3 GPS/MM组合定位（151）

8.3.1 地图匹配的定位原理（152）

8.3.2 常见的匹配道路选择方法（152）

8.3.3 误差区域确定和候选路段的选择（153）

8.3.4 利用道路空间网络拓扑性质辅助修正（153）

8.4 GPS/DR/MM组合定位（154）

8.5 TOA/MM组合定位（156）

第9章 智能车辆导航系统（158）

9.1 智能车辆导航系统的历史发展（158）

9.2 自主式车辆定位和导航（159）

9.2.1 车辆定位（159）

9.2.2 车辆导航（164）

9.3 中心式定位和导航（167）

9.4 车辆定位与导航系统服务功能及实现（178）

第二篇 综合案例分析

第10章 基于浮动车数据的城市交通状态判别与发布系统（183）

10.1 案例背景（183）

10.1.1 案例的意义和作用（184）

10.1.2 系统设计的目标（184）

10.2 相关技术（185）

10.2.1 数据库技术（185）

10.2.2 数据融合技术（185）

10.2.3 数据挖掘技术（188）

10.2.4 模糊综合评判方法（190）

10.3 需求分析（193）

10.3.1 基于浮动车的道路交通状态检测分析系统的实施背景（193）

10.3.2 基于浮动车的道路交通状态检测分析系统的前提条件（193）

10.3.3 基于浮动车的道路交通状态检测分析系统的功能需求（194）

10.4 系统设计（194）

10.4.1 系统设计原则（194）

10.4.2 系统总体设计（195）

10.4.3 系统的体系结构（199）

10.4.4 道路的分段与线性化（203）

10.4.5 分段线性化后的实验区域（203）

10.4.6 系统的接口设计（205）

10.5 关键技术研究及系统功能模块（207）

10.5.1 数据采集及预处理模块（207）

10.5.2 基于GPS、 GIS的地图匹配模块（213）

10.5.3 路段平均速度实时估计模块（223）

10.5.4 事件检测模块（242）

10.5.5 道路服务水平的实时估计模块（247）

10.5.6 显示模块（257）

10.6 系统实现及测试结果（259）

10.6.1 系统模拟环境的实现（259）

10.6.2 道路分段实现（259）

10.6.3 车辆地图匹配的实现（260）

10.6.4 道路平均速度估计结果（262）

10.6.5 事件检测结果（273）

10.6.6 道路服务水平评价结果（273）

10.6.7 数据库接口的实现（274）

10.6.8 总结与展望（274）

10.7 系统配置（276）

10.7.1 硬件环境配置（276）

10.7.2 软件环境配置（277）

10.8 软件系统版本控制状况（277）

第11章 GPS/GPRS车辆智能管理系统（279）

11.1 案例背景（279）

11.2 系统架构及组成（279）

11.2.1 系统架构（279）

11.2.2 系统总体示意图（279）

11.2.3 分监控中心拓扑图（279）

11.2.4 分监控中心平面图（281）

11.2.5 子系统说明（281）

11.3 系统功能（283）

11.3.1 实时连续定位（283）

11.3.2 车辆调度指挥（284）

11.3.3 安全防范（284）

11.3.4 图像采集功能（285）

11.3.5 数据语音通信（285）

11.3.6 数据存储及回放（285）

11.3.7 车辆监视控制（285）

11.3.8 自导航接口（285）

11.3.9 电子地图功能（286）

11.4 系统网络中心建设（286）

11.4.1 系统容量（286）

11.4.2 网络中心主要技术指标（286）

11.4.3 扩容能力（286）

11.5 系统配置（287）

11.5.1 分监控中心硬件配置表（287）

11.5.2 软件配置表（288）

附录（290）

参考文献（293）

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