車載GPS系統(tǒng)研究與實(shí)踐
頁數(shù) 60 字?jǐn)?shù) 20878

摘 要

本文所涉及到的課題來源于實(shí)際的工程項(xiàng)目，主要目的是了解GPS的原理，分析公司現(xiàn)有車載GPS產(chǎn)品存在的不足，提出改進(jìn)方案，并進(jìn)行實(shí)踐。
通過對市場GPS產(chǎn)品所存在問題的調(diào)研，本文確定了使用改進(jìn)的Dijkstra算法作為最優(yōu)路徑算法。在進(jìn)行最優(yōu)路徑的求取時(shí)，由于搜索過程中冗余節(jié)點(diǎn)過多，耗時(shí)較長，通過分析，發(fā)現(xiàn)使用橢圓限制的改進(jìn)Dijkstra算法能提高計(jì)算效率，但又由于橢圓的非線性，計(jì)算效率仍然不高。所以，論文對算法進(jìn)行了改進(jìn)，在對橢圓區(qū)域限制進(jìn)行優(yōu)化的基礎(chǔ)上提出了平行四邊形限制的Dijkstra算法，該算法使得搜索效率得到了較大程度的提高。本文對各種算法的執(zhí)行效率進(jìn)行了詳細(xì)的對比，證明了新算法的先進(jìn)性。
為解決公司電子地圖資源少的問題， 論文使用MapInfo公司的電子地圖資源，通過MapInfo軟件繪制公司自己所需的電子地圖，使得電子地圖的獲取更加方便靈活。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是在不調(diào)用MapInfo工具包函數(shù)的基礎(chǔ)上對電子地圖進(jìn)行解碼顯示。
在對GPS接收機(jī)碼流解碼的基礎(chǔ)上搭建了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了GPS接收機(jī)位置的正確顯示，使用位置投影方法實(shí)現(xiàn)了道路匹配。
對以上所列問題的解決方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了解決方法的有效性。
關(guān)鍵詞：
車載GPS,最優(yōu)路徑算法,電子地圖












Abstract

The question for discussion roots in an actual project, the purpose is to know the theory of GPS, analyze the shortage of the product, raise a scheme for improving and have practice on them.
Basing on the market investigation, the Dijkstra algorithm is selected to find out the optimistic route. But the efficiency is very low for so many redundant nodes while to get the optimistic route. After analyzing, the Dijkstra algorithm improved by ellipse restrained is used to raise the calculating efficiency. But because of the non-linearity of ellipse, the efficiency is also very low. So the parallelogram restrained Dijkstra algorithm is put forward to optimize the ellipse restrained one, and it can make a good result. A comparision between them is displayed to prove the advantage of the algorithm.
Because of the lack of map resource, the digital map resource of MapInfo Company is determined to be used. Not only can its digital maps be used, but also its software can create the digital map. This brings the digital map to be created more flexible. The purpose of the system is to show the digital map without the MapInfo ToolBox.
An experimental system is constructed to display the exact GPS receiver’s position, realize a simple method of road selection and practise on the solving methods of all the raised problems. The result showed that the methods are valid.
Key words:
GPS on vehicle; Optimistic route algorithm; Digital map










目 錄
1 緒論 1
1.1 GIS概述 1
1.1.1 GIS的基本概念 1
1.1.2 GIS的分類 2
1.1.3 地理信息系統(tǒng)的發(fā)展歷程 3
1.2 車載導(dǎo)航設(shè)備 4
1.3 課題背景 4
1.4 本章小結(jié) 4
2 GPS原理 5
2.1 全球定位系統(tǒng)GPS簡介 5
2.1.1 GPS的構(gòu)成 5
2.1.2 GPS的應(yīng)用前景 8
2.1.3 GPS定位的基本方法 8
2.2 GPS單點(diǎn)定位原理 8
2.2.1 GPS定位的基本理論 9
2.2.2 偽距測量原理 10
2.2.3 接收機(jī)位置的解算原理 13
2.3 GPS中坐標(biāo)系簡介 14
2.3.1 WGS-84坐標(biāo)系 14
2.3.2 平面坐標(biāo)的高斯投影變換 15
2.4 本章小結(jié) 18
3 改進(jìn)的最優(yōu)路徑算法 19
3.1 橢圓限制的確定 19
3.2 四邊形限制分析 21
3.2.1 任意四邊形限制分析 21
3.2.2 平行四邊形限制分析 25
3.3 平行四邊形的在使用中的處理 27
3.3.1 坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn) 28
3.3.2 坐標(biāo)軸平移 30
3.4 幾種限制在編碼中運(yùn)算量和效果的比較 31
3.5 最短路徑算法 33
3.5.1 基本概念 33
3.5.2 算法中所用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 35
3.5.3 改進(jìn)的（規(guī)模限制）Dijkstra算法 36
3.6 道路匹配 38
3.6.1 道路匹配概述 38
3.6.2 道路匹配的實(shí)現(xiàn)過程 38
3.6.3 道路匹配后的實(shí)際效果 40
3.7 本章小結(jié) 41
4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 42
4.1 實(shí)現(xiàn)概述 42
4.1.1 面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思想 42
4.1.2 使用的編程平臺(tái)的選擇： 42
4.1.3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能 43
4.1.4 系統(tǒng)構(gòu)成 43
4.2 NMEA碼的解碼 45
4.2.1 NMEA碼簡介 45
4.2.2 解碼實(shí)現(xiàn) 46
4.3 MapInfo文件的解碼與拓?fù)鋽?shù)據(jù)的提取 48
4.3.1 MapInfo系統(tǒng)概述 48
4.3.2 轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn) 50
4.4 軟件測試與結(jié)論： 55
4.5 本章小結(jié) 57
5 結(jié)論及展望 58
參考文獻(xiàn) 59
附錄1－最優(yōu)路徑算法源代碼 61
附錄2－串口通信源代碼 77
附錄3－GPS接收機(jī)NMEA碼解碼源代碼 80
附錄4－電子地圖道路提取源代碼 85
附錄5－平面坐標(biāo)變換源代碼 90
附錄6－道路提取示例 92
英文原文 94
中文譯文 103
致 謝 112


參考文獻(xiàn)
[1] MapInfo Corporation.MapInfo Professional User’s Guide- MapInfo Data Interchange Format.May 2002.
[2] 李天文.GPS原理及應(yīng)用.科學(xué)出版社.2003
[3] Jean-Marie_Zogg.GPS Basics.
[4] William Ford，William Topp.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)C++語言描述.清華大學(xué)出版社
[5] 全國地理信息標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì). GB／T17798—1999.地理信息國家標(biāo)準(zhǔn)手冊.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社.2004