基于GPS/GPRS/GIS的车辆导航监控系统的研究与实现

摘要

随着全球经济的迅猛发展，交通紧张问题日益严峻，为此提出了ITS（智能交通系统）作为解决这一问题的全新方案，车辆导航监控系统是ITS的重要组成部分，本文所设计的车辆导航监控系统由车载机、通信系统、监控中心和监控终端四大部分组成。 本系统融合了全球定位系统（GPS）、通用分组无线业务（GPRS）、地理信息系统（GIS）等技术，可以实现全天候卫星定位、电子地图显示、车辆导航和车辆实时监控等功能。 本文在实现车辆导航监控系统时，重点研究了车载机与监控中心之间的通信协议方式；GPS数据在电子地图上显示前的校正处理，即地图匹配方法；以及车辆在行驶过程中如何选择路径的问题。 通信协议参考OSI/ISO网络模型，在GPRS传输协议栈基础上定义了一套用于本系统的应用层协议，有效地解决了监控中心与车载终端的数据通信问题。 地图匹配主要是针对GPS定位误差会造成GPS点直接映射到电子地图上时出现偏差而采用的软件校正方法，本文提出基于权值的地图匹配算法充分考虑了GPS轨迹与道路网路段的相似性，同时也利用GPS数据中有关车辆的实时信息（如航向等），解决了GPS点到电子地图的正确定位显示问题。 对于车辆导航来说，如何确定车辆最佳行驶路线一直是研究的热点，本文在讨论了经典的基于静态网的最短路径算法后，提出了基于动态随机网的路径算法，以实时的路段旅行时间作为该路段的权值，把路段旅行时间建模为一个随机变量，只需要确定车辆在当前结点进入的下一个路段，而不需要计算完整的路径，有利于实现车辆的实时导航。 最后本文在一个基于GPS/GPRS/GIS的车辆导航监控系统（XWDJ）中，设计并且实现了所提出的算法。

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第一章绪论

1.1课题背景及研究意义

1.2本文的研究内容及主要工作

1.3论文结构概要

第二章车辆导航监控系统

2.1车辆定位导航系统的发展概况

2.2车辆定位导航系统的组成与原理

2.3车辆定位技术

2.3.1车辆定位技术简介

2.3.2航位推算定位技术

2.3.3 GPS定位技术

2.4车辆导航监控系统(XWDJ)的设计

2.4.1系统结构

2.4.2主要功能

第三章地图匹配

3.1 GIS简介

3.2地图匹配的基本原理与方法

3.3基于权值的地图匹配算法

3.3.1定义输入数据

3.3.2地图匹配过程

3.3.3算法描述

3.3.4算法测试

第四章路径规划

4.1路径算法的研究背景

4.2路径算法的研究概况

4.2.1静态网路径算法

4.2.2动态网路径算法

4.3基于动态随机网的路径算法

4.3.1算法中的相关概念

4.3.2算法描述

4.3.3算法分析

4.3.4算法测试

第五章监控中心与车载机的通信

5.1监控中心与车载机的通信模式

5.1.1基于GSM及SMS技术的通信模式

5.1.2基于GPRS的通信模式

5.2监控中心与车载机通信应用层协议的命令格式

5.2.1监控中心发送命令的结构

5.2.2车载机返回信息的结构

5.2.3监控中心到车载机的命令

第六章车辆导航监控系统的设计与实现

6.1系统设计与实现

6.2监控中心的设计以及通信协议的解析

6.2.1监控中心与车载终端通信的设计

6.2.2监控中心与监控终端通信的设计

6.3地图匹配算法的设计

6.4路径算法的设计

第七章总结与展望

7.1工作总结

7.2下一步工作展望

参考文献

致谢

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