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第一篇 理论与技术基础3

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GIS26

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183

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