基于VGI的车辆导航数据更新关键技术研究

摘要

随着Web2.0的发展普及、数据分享思想理念的深入以及GPS车载导航设备的不断进步与使用的大众化，越来越多的人们使用车载导航设备记录行车轨迹，并主动上传轨迹数据到网络平台。行车轨迹数据作为一个新兴数据类型，有什么值得我们挖掘和研究的呢？
　　通过广泛阅读文献，发现针对车辆行驶轨迹的研究主要有利用轨迹数据提取道路网络的几何特征、匹配算法研究、道路交通优化等。本人结合导航地图更新技术，提出了基于轨迹数据更新导航矢量地图数据的想法。
　　车辆GPS电子导航是基于地图匹配技术。在车辆导航过程中，如果车辆行驶在导航地图未知的道路上，这将导致车辆位置匹配失败。针对这种情况，论文提出了更新导航电子地图的模式：采用失配轨迹数据增量更新导航地图数据。
　　本文根据用户上传的轨迹数据更新电子导航地图数据主要做了以下研究：
　　（1）研究并实现了车辆行驶轨迹路径的提取和存储的方法。
　　通过研究用于记录车辆行驶轨迹的软件和行驶轨迹数据文件，选取了常用的 KML和GPX两种格式的轨迹数据作为本文研究的原始数据。深入分析了这两种数据结构，得到提取轨迹点坐标的方法。同时，根据数据特点和系统实现的环境，选取了Shapefile数据格式作为行驶轨迹的存储格式。
　　（2）改进了缓冲区算法在地图匹配中的应用。
　　深入分析地图匹配算法，比较了多种匹配算法的优劣，选取了缓冲区算法作为道路匹配的基本算法。在具体实现过程中，探究实验了缓冲区分析的最佳缓冲距离的设置。基于开发平台，设计实现了缓冲区算法在地图匹配中的应用，完成了轨迹数据的匹配。同时，将匹配结果存储在属性表中。
　　（3）提出并测试了失配轨迹判读的指标，实现了增量轨迹的提取。
　　本文在充分了解数据更新方式方法的基础上，选取了增量更新的方式，对车辆的导航数据进行更新。在确定增量的环节，测试了多个指标值，得出了合适的指标值。基于这个指标设计开发系统，实现了从车辆行驶轨迹数据中提取增量轨迹。
　　（4）实现了基于行车轨迹数据增量更新导航地图数据。
　　通过系统将提取的增量轨迹转换为道路线要素。为了确保新增道路的拓扑的正确性，根据道路的连续性，提出了更新道路的连接方法。通过几何编辑和拓扑修正，生成导航地图的增量数据包，以增量更新的形式更新导航设备中的地图数据。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1. 研究背景及意义

1.2. 国内外研究现状

1.3. 研究内容与技术路线

1.4. 论文章节安排

第二章 相关理论知识

2.1. VGI的相关概述

2.2. 地图匹配技术

2.3. 地图增量更新框架介绍

2.4. 本章小结

第三章 导航数据的更新技术研究

3.1. 轨迹数据

3.2. 地图匹配算法

3.3. 增量更新

3.4. 本章小结

第四章 基于VGI的导航数据更新系统设计与实现

4.1. 系统环境介绍

4.2. 系统实现原理

4.3. 系统实现目标

4.4. 系统总体设计

4.5. 实验数据

4.6. 系统功能实现

4.7. 本章小结

第五章 结论与展望

总结与创新

不足与展望

参考文献

致谢

个人简历

论文发表与研究成果