車(chē)輛組合定位與導(dǎo)航系統(tǒng)——理論、方法及應(yīng)用
全書(shū)共分7章，首先介紹了車(chē)輛導(dǎo)航和定位技術(shù)概述，敘述車(chē)輛導(dǎo)航和定位在國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，以及其重要性；然后，詳細(xì)論述了現(xiàn)代車(chē)輛組合導(dǎo)航系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)，包括：面向車(chē)輛導(dǎo)航的GIS的模型與系統(tǒng)，面向車(chē)輛導(dǎo)航的空間數(shù)據(jù)庫(kù)生成技術(shù)，地圖匹配算法的理論和應(yīng)用，面向地圖匹配算法的數(shù)字地圖誤差分析和應(yīng)用，現(xiàn)代車(chē)輛組合導(dǎo)航技術(shù)；最后，詳細(xì)介紹了多個(gè)基于GPS/DR/MM車(chē)載組合導(dǎo)航系統(tǒng)的具體應(yīng)用案例。全書(shū)內(nèi)容翔實(shí)、全面，深入淺出，理論基礎(chǔ)與應(yīng)用案例并重，既有理論參考價(jià)值，又對(duì)工程實(shí)踐具有指導(dǎo)意義。本書(shū)可作為交通工程、通信工程、系統(tǒng)工程等相關(guān)專業(yè)用書(shū)，也可作為相關(guān)領(lǐng)域工程師的參考資料。
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第1章 緒論(1)
1.1 研究背景和意義(1)
1.2 車(chē)輛導(dǎo)航和定位的發(fā)展簡(jiǎn)史(3)
1.3 現(xiàn)代車(chē)輛導(dǎo)航定位技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展方向(8)
1.3.1 現(xiàn)代車(chē)輛導(dǎo)航定位系統(tǒng)組成及功能(8)
1.3.2 現(xiàn)代車(chē)輛導(dǎo)航定位系統(tǒng)面臨的現(xiàn)實(shí)技術(shù)問(wèn)題(10)
1.3.3 現(xiàn)代車(chē)輛導(dǎo)航定位技術(shù)的發(fā)展方向(11)
1.3.4 現(xiàn)代車(chē)輛導(dǎo)航定位系統(tǒng)的研究意義(13)
參考文獻(xiàn)(14)
第2章 車(chē)輛導(dǎo)航及其相關(guān)技術(shù)的基本理論(16)
2.1 GNSS定位基本原理(16)
2.2 航位推算的基本原理(19)
2.3 GIS簡(jiǎn)介(21)
2.3.1 GIS的定義及組成(21)
2.3.2 GIS的歷史發(fā)展過(guò)程(23)
2.3.3 GIS的現(xiàn)狀和發(fā)展方向(24)
2.4 空間坐標(biāo)及變換技術(shù)(26)
2.4.1 坐標(biāo)的定義(26)
2.4.2 GPS坐標(biāo)系與GIS坐標(biāo)系的變換關(guān)系(27)
2.4.3 地球投影變換(28)
2.4.4 大地直角坐標(biāo)和大地坐標(biāo)的變換(30)
2.4.5 不同坐標(biāo)系的相互轉(zhuǎn)換(31)
2.5 地圖匹配原理(32)
2.6 Ka1man濾波(35)
2.6.1 最小方差估計(jì)(35)
2.6.2 Ka1man濾波(35)
2.6.3 Ka1man濾波方程(36)
2.6.4 離散Ka1man濾波的計(jì)算流程(37)
2.7 當(dāng)前車(chē)輛導(dǎo)航技術(shù)的比較(38)
參考文獻(xiàn)(40)
第3章 面向車(chē)輛導(dǎo)航的GIS模型與系統(tǒng)(42)
3.1 面向車(chē)輛導(dǎo)航的GIS-VNGIS簡(jiǎn)介(42)
3.1.1 將GIS引入車(chē)載導(dǎo)航系統(tǒng)中的意義(42)
3.1.2 VNGIS的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向(44)
3.1.3 VNGIS的數(shù)據(jù)需求(46)
3.2 基于OR模型的VNGIS系統(tǒng)設(shè)計(jì)和構(gòu)造(48)
3.2.1 空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)的面向?qū)ο蠊芾?48)
3.2.2 VNGIS中空間數(shù)據(jù)庫(kù)模型(50)
3.2.3 空間地物的對(duì)象關(guān)系映射(54)
3.2.4 基于OR模型的VNGIS的系統(tǒng)框架(58)
3.3 定位信息輕量級(jí)報(bào)文分類器(60)
3.3.1 軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)(61)
3.3.2 單報(bào)文基本匹配器設(shè)計(jì)(62)
3.3.3 多報(bào)文有限狀態(tài)分類器設(shè)計(jì)(64)
參考文獻(xiàn)(66)
第4章 面向車(chē)輛導(dǎo)航的空間數(shù)據(jù)庫(kù)生成方法(70)
4.1 面向車(chē)載導(dǎo)航的數(shù)字地圖概述(70)
4.1.1 數(shù)字地圖與車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)(70)
4.1.2 數(shù)字地圖概念模型(70)
4.1.3 數(shù)字地圖的標(biāo)準(zhǔn)化(71)
4.1.4 數(shù)字地圖生成一般流程(72)
4.1.5 數(shù)字地圖生成中的核心技術(shù)問(wèn)題(73)
4.2 基于道路節(jié)點(diǎn)連接的道路網(wǎng)模型及其自動(dòng)生成算法(73)
4.2.1 基于節(jié)點(diǎn)連接網(wǎng)絡(luò)模型(73)
4.2.2 道路網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)生成算法(75)
4.2.3 預(yù)處理求交算法討論(78)
4.2.4 算法復(fù)雜度分析(79)
4.3 基于道路外輪廓的路心線自動(dòng)生成算法(79)
4.3.1 路心線自動(dòng)生成的意義(79)
4.3.2 輪廓插值和路心線生成算法(80)
4.3.3 道路網(wǎng)絡(luò)跟蹤算法(87)
4.3.4 道路網(wǎng)絡(luò)的路口形式分析(89)
4.3.5 基于DP算法的路心線精簡(jiǎn)(90)
4.3.6 算法的改進(jìn)和存在的問(wèn)題(92)
4.3.7 結(jié)論(93)
4.4 考慮了誤差的輪廓自動(dòng)搜索算法(93)
4.4.1 概述(93)
4.4.2 關(guān)鍵點(diǎn)及連接實(shí)體集的建立(94)
4.4.3 獲取輪廓的初始邊界或初始搜索關(guān)鍵點(diǎn)(95)
4.4.4 搜索和回溯(95)
4.4.5 輪廓的最終獲取(96)
4.4.6 一些算法的改進(jìn)和討論(96)
4.5 數(shù)字地圖空間實(shí)體的幾何和拓?fù)湫Ｕ惴?97)
4.5.1 空間數(shù)據(jù)誤差及其分類(97)
4.5.2 典型的數(shù)字地圖誤差(98)
4.5.3 幾何校正算法(99)
4.5.4 拓?fù)湫Ｕ惴?100)
4.5.5 說(shuō)明(103)
4.6 邏輯分幅物理統(tǒng)一的面向大區(qū)域?qū)Ш降腟1DM組織初探(103)
4.6.1 概述(103)
4.6.2 S1DM的邏輯模型(103)
4.6.3 S1DM的存儲(chǔ)方法(105)
4.6.4 S1DM實(shí)驗(yàn)(107)
4.7 車(chē)輛導(dǎo)航道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)生成應(yīng)用實(shí)例及總結(jié)(108)
參考文獻(xiàn)(110)
第5章 地圖匹配的基本理論與方法(112)
5.1 研究現(xiàn)狀(112)
5.2 基于位置概率估計(jì)的地圖匹配方法(113)
5.2.1 概述(113)
5.2.2 基于概率估計(jì)的地圖匹配算法的統(tǒng)一數(shù)學(xué)模型(114)
5.2.3 基于概率估計(jì)的地圖匹配算法的幾何描述(116)
5.2.4 基于概率估計(jì)地圖匹配的統(tǒng)一數(shù)學(xué)模型和流程(118)
5.3 基于Gauss白噪聲模型的位置概率估計(jì)地圖匹配算法(119)
5.3.1 基本模型(119)
5.3.2 無(wú)限長(zhǎng)直線道路的估計(jì)(120)
5.3.3 有限長(zhǎng)線性道路的估計(jì)(123)
5.3.4 樣條道路的地圖匹配估計(jì)(124)
5.3.5 面向道路網(wǎng)絡(luò)的地圖匹配算法(126)
5.4 光柵數(shù)字地圖的地圖匹配算法探討(130)
5.5 Ⅳ維空間的改進(jìn)地圖匹配算法(132)
5.5.1 基本定義與假設(shè)(132)
5.5.2 改進(jìn)一——考慮了角度誤差的概率位置估計(jì)算法(132)
5.5.3 改進(jìn)二——對(duì)道路網(wǎng)絡(luò)模型缺陷的算法改進(jìn)(136)
5.5.4 改進(jìn)三——基于先驗(yàn)知識(shí)數(shù)值化加權(quán)模型的改進(jìn)概率估計(jì)(139)
5.5.5 高維數(shù)字道路網(wǎng)絡(luò)的匹配展望(142)
5.6 基于1SA的定位信息有色噪聲提取(143)
5.6.1 概述(143)
5.6.2 短時(shí)誤差模型和定位數(shù)據(jù)的白噪聲化(143)
5.6.3 實(shí)用模型(147)
5.6.4 模型可計(jì)算分析(148)
5.7 基于Ka1man濾波的有色噪聲提取方法(150)
5.7.1 車(chē)輛動(dòng)態(tài)模型概述(150)
5.7.2 地圖匹配Ka1man濾波器的狀態(tài)方程建立(151)
5.7.3 地圖匹配觀測(cè)方程(152)
5.7.4 模型可計(jì)算性分析(153)
5.7.5 實(shí)用模型(156)
5.8 基于字符串模糊匹配的道路識(shí)別算法(157)
5.8.1 基于模式匹配的地圖區(qū)配算法概述(157)
5.8.2 道路網(wǎng)絡(luò)和行駛軌跡的字符串化(161)
5.8.3 可選道路對(duì)的選擇和位置估計(jì)(163)
5.8.4 改進(jìn)一——非均勻角度字符串化(164)
5.8.5 改進(jìn)二——長(zhǎng)度空間的匹配(165)
5.8.6 角度空間混淆(165)
5.8.7 基于位置相關(guān)的地圖匹配算法(167)
參考文獻(xiàn)(168)
第6章 面向地圖匹配算法的數(shù)字地圖誤差分析及對(duì)策(170)
6.1 道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)車(chē)輛導(dǎo)航性能影響(170)
6.2 數(shù)字地圖和導(dǎo)航系統(tǒng)性能分析(171)
6.2.1 失配與誤配(171)
6.2.2 兩種誤差對(duì)地圖匹配算法性能的影響(172)
6.2.3 道路網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)地圖匹配精度的影響(173)
6.2.4 數(shù)字地圖精度和算法敏感性(175)
6.2.5 其他因素對(duì)地圖匹配算法的影響(176)
6.3 道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)制作的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化問(wèn)題(177)
6.3.1 規(guī)范化的重要性(177)
6.3.2 特殊案例(177)
6.3.3 道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)制作標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化的意義(180)
6.3.4 道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)制作標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化的目的(180)
6.3.5 道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)制作標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化的原則(180)
6.4 解決道路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)缺陷的方法(183)
6.4.1 間接拓?fù)潢P(guān)系法(183)
6.4.2 虛擬節(jié)點(diǎn)法(184)
參考文獻(xiàn)(189)
第7章 GPS/DR/MM組合定位理論與方法(191)
7.1 GPS/DR組合定位(191)
7.1.1 GPS對(duì)DR的校正(192)
7.1.2 DR對(duì)GPS的校正(193)
7.1.3 GPS/DR信息切換(195)
7.2 DR/MM組合定位(197)
7.2.1 航位推算中角度誤差和里程誤差對(duì)車(chē)輛位置精度的影響(197)
7.2.2 基于DR/MM的改進(jìn)的概率估計(jì)地圖匹配算法(199)
7.2.3 DR累積誤差實(shí)時(shí)修正算法(201)
7.3 GPS/DR/MM組合定位(208)
7.3.1 實(shí)時(shí)辨識(shí)GPS多徑誤差(209)
7.3.2 神經(jīng)元實(shí)時(shí)辨識(shí)GPS多徑誤差(210)
參考文獻(xiàn)(214)
第8章 GPS/DR/MM車(chē)載組合導(dǎo)航系統(tǒng)在香港的應(yīng)用(215)
8.1 城市車(chē)輛定位的特點(diǎn)(215)
8.2 GPS/DR/MM車(chē)載組合定位系統(tǒng)簡(jiǎn)介(217)
8.2.1 主要功能(217)
8.2.2 工作原理(217)
8.2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)(220)
8.2.4 硬件設(shè)計(jì)(222)
8.2.5 軟件設(shè)計(jì)(223)
8.3 參數(shù)標(biāo)定與數(shù)字地圖制作(224)
8.3.1 DR系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)定與校正(224)
8.3.2 導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫(kù)制作(240)
8.4 GPS/DR/MM組合定位技術(shù)在香港的測(cè)試與應(yīng)用(242)
8.4.1 概述(242)
8.4.2 小規(guī)模GPS/DR/MM定位實(shí)驗(yàn)(246)
8.4.3 較大規(guī)模GPS/DR/MM定位實(shí)驗(yàn)(247)
8.4.4 部署及日常應(yīng)用(252)
索引(254)
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