智能車輛組合定位與路徑導航技術研究.pdf

1、車輛定位導航系統(tǒng)是智能運輸系統(tǒng)中當前需求較為迫切、應用比較廣泛的一個重要的應用系統(tǒng)，是國際上公認的解決城市交通問題的有效途徑之一。它綜合運用檢測、通信、計算機、控制、GPS和GIS等現代高新技術，動態(tài)地向駕駛員提供車輛所在位置、實時交通信息、路徑規(guī)劃和路徑引導，使交通調度中心能夠實時、快速地處理隨時出現的交通擁擠和堵塞。 為有效開展車輛定位導航系統(tǒng)的研究工作，本文圍繞車輛導航定位系統(tǒng)理論和關鍵技術展開研究，以學術意義和實用價值并

2、重為原則，在車輛定位信息融合技術、地圖匹配方法，道路路阻評價、動態(tài)最優(yōu)路徑技術，車輛三維路徑引導、導航系統(tǒng)的設計與實施技術等方面取得了一定成果。論文的主要工作包括以下方面： 為了提高車輛的定位精度，確保定位的可靠性和連續(xù)性，研究了GPS/DR組合定位方法。在組合定位方案中，建立了GPS/DR組合系統(tǒng)的狀態(tài)方程和觀測方程，設計了基于聯合卡爾曼濾波的組合定位信息融合方法。針對卡爾曼濾波算法的缺陷，提出了基于模糊理論的自適應卡爾曼濾波

3、，對量測噪聲統(tǒng)計特征進行了在線自適應調整，提高了濾波器精度。同時采用模糊加權推理系統(tǒng)調整子濾波器的信息分配參數，確保數據融合的最優(yōu)化。由于組合導航系統(tǒng)的復雜性以及環(huán)境的不確定性，不可能建立精確的模糊控制規(guī)則，為此本文利用遺傳算法來優(yōu)化模糊控制隸屬度函數，彌補了單憑經驗來設計模糊控制規(guī)則的缺陷。 對利用數字地圖信息校正定位系統(tǒng)輸出的地圖匹配技術進行了系統(tǒng)研究。分析了影響地圖匹配正確性的因素，提出了基于概率決策和D-S證據推理理論的

4、匹配道路選擇方法。根據當前時刻車輛行駛情況，設計了車輛行駛的位置信息和方向信息基本概率分布函數的計算方法。根據D-S合成公式，對位置和方向信息進行融合，引入Pignistic概率理論，有效地利用現有信息擴大各匹配道路之間的信度差異，提高了算法的魯棒性。仿真結果表明，所提出的方法能夠識別出車輛所在的道路。 最優(yōu)路徑規(guī)劃技術是車輛導航系統(tǒng)中的核心技術之一，是導航功能得以準確有效實現的基礎。本文研究了車輛導航系統(tǒng)中的自主式導航動態(tài)最優(yōu)

5、路徑規(guī)劃技術方法，設計了基于出行者行為特征的綜合路阻評價方法，從交通流的連續(xù)特性出發(fā)，建立了分時動態(tài)交通路網模型，以A<'*>算法的啟發(fā)式搜索思想為基礎，提出了一種實時動態(tài)最優(yōu)路徑規(guī)劃算法。同時，為克服傳統(tǒng)路徑規(guī)劃算法的缺陷，設計了一種病毒進化遺傳算法，設計了相應的編碼方案和適應度的計算。通過運用隨機A<'*>最短路徑算法解決遺傳算法中初始種群的產生，將病毒感染操作引入遺傳算法中，在同一代群體中進行橫向傳播進化信息。該算法能夠較快求出最

6、優(yōu)路徑而且對路網沒有任何的約束條件，對離散和連續(xù)的動態(tài)網絡模型有效。城市道路交通網絡的日益復雜，基于二維電子地圖的車輛導航系統(tǒng)無法直觀反映道路之間的交錯關系。本文研究了車輛導航系統(tǒng)的路徑引導技術，構建了基于Multigen Creator的復雜道路環(huán)境三維虛擬場景，提出了基于Vega的三維路徑引導技術，并以立交橋為例實現二維電子地圖與三維虛擬場景的互響應，充分結合二維電子地圖在車輛導航過程中的整體性、宏觀性與局部三維虛擬場景的直觀易懂性