车载导航系统的设计与实现

论文摘要

本论文来源于发展交通行业民品产业的课题,课题的任务是设计开发车载导航仪系统。系统研制目的是为小型车辆提供一个基于平板液晶显示的电子信息平台,实现以GPS和GIS为基础的具有定位/导航功能的车载电子系统,并兼容娱乐功能。本论文从系统顶层设计入手,采用系统集成的设计思路,即尽量采用成熟和现有的货架产品或成熟产品,集系统集成,电讯整体设计,结构外观设计,总体软件和关键软件设计于一体,以综合控制模块作为控制和显示中心,兼容娱乐、定位/导航功能,并预留了今后将开发的数字仪表、网络通讯、防撞等功能的扩展接口。本文也对车载导航系统设计的各个部分进行了详细的说明,包括硬件系统设计、导航电子地图制作、导航软件设计、导航功能设计等,突出阐述了道路匹配、航位推算,路径规划等关键技术的设计及实现,以及地图数据的加工处理,以满足高效的导航要求。项目研制的产品,经过实际跑车试验,基本满足车辆导航的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 汽车电子导航简介
• 1.1.1 全球定位系统简介
• 1.1.2 当前汽车导航系统现状
• 1.2 项目来源、背景及意义
• 1.2.1 项目来源
• 1.2.2 项目的目的及意义
• 1.2.3 项目功能定位
• 1.3 论文的结构
• 1.4 术语与定义
• 2 设计概述
• 2.1 用途和功能
• 2.2 关键技术分析
• 2.2.1 系统设计
• 2.2.2 结构设计
• 2.2.3 导航电子地图
• 2.2.4 导航软件设计
• 2.3 设计思路及原则
• 2.4 技术规格
• 2.5 系统组成
• 2.6 环境要求
• 3 硬件系统设计
• 3.1 综合控制单元
• 3.1.1 组成
• 3.1.2 功能
• 3.2 主控模块
• 3.2.1 主控模块功能
• 3.2.2 主控模块与导航计算机的接口
• 3.2.3 数字I/O与主控模块的接口
• 3.2.4 主控模块与车况传感器的接口
• 3.2.5 与电机模块的接口（保留）
• 3.2.6 与电源的接口
• 3.2.7 显示控制单元和液晶屏的接口
• 3.3 显示器
• 3.3.1 车载显示器的选择
• 3.3.2 LCD的具体实现
• 3.4 导航系统模块
• 3.4.1 组成和功能
• 3.4.1.1 系统框图
• 3.4.1.2 功能
• 3.4.2 导航计算机
• 3.4.2.1 导航计算机技术要求
• 3.4.2.2 选型
• 3.4.3 定位组件
• 3.4.3.1 定位组件的构成
• 3.4.3.2 定位原理
• 3.4.3.3 传感器的选型
• 3.4.3.4 传感器和主控计算机的接口关系
• 4 导航软件系统设计
• 4.1 导航软件设计
• 4.2 车辆定位及地图匹配
• 4.2.1 车辆定位
• 4.2.2 车位推算
• 4.2.3 地图匹配
• 4.2.3.1 定位误差来源分析
• 4.2.3.2 基本算法实现
• 4.3 路径规划及路径导引
• 4.3.1 路径规划
• 4.3.1.1 传统路径分析的局限性
• 4.3.1.2 分层路径分析
• 4.3.1.3 启发式路径搜索算法
• 4.3.1.4 双向路径搜索算法
• 4.3.2 路径引导
• 4.4 开发工具的选择
• 5 导航软件功能设计
• 5.1 地图切换
• 5.1.1 自动地图切换
• 5.1.2 手工地图切换
• 5.1.3 日夜视图自动切换
• 5.2 显示控制
• 5.2.1 地图放大/缩小
• 5.2.2 地图平移
• 5.2.3 当前地图显示指北针、比例尺
• 5.2.4 鹰眼功能
• 5.2.5 3D显示
• 5.3 路径规划功能
• 5.3.1 最短路径
• 5.3.2 时间最短路径
• 5.3.3 快路选择路径
• 5.3.4 自定义规则路径
• 5.4 目的地设定
• 5.4.1 查询地图范围之内（城市地图）
• 5.4.2 全国图查询
• 5.5 导航（定位）功能
• 5.5.1 导航声音提示
• 5.5.2 左右拐箭头/变道箭头提示
• 5.5.3 车转/地图转切换（指北针）
• 5.5.4 路径重计算功能
• 5.6 系统设置功能
• 5.6.1 声音音量大小设置
• 5.6.2 是否拐弯箭头提示设置
• 5.6.3 指北针显示设置
• 5.6.4 当前车速/估计到达时间/剩余路程里程显示设置
• 5.6.5 缺省路径计算方法设置
• 5.6.6 鹰眼显示设置
• 5.6.7 当前显示地图设置
• 5.6.8 常去点设置
• 5.6.9 当前位置设置
• 5.6.10 日夜视图设置
• 5.6.11 地图配色方案选择
• 5.6.12 车转/地图设置
• 5.7 娱乐设备
• 6 导航电子地图的制作
• 6.1 中国导航地图的发展与政策
• 6.1.1 中国导航电子地图的发展现状
• 6.1.2 中国导航电子地图的发展政策
• 6.2 导航电子地图要求
• 6.3 导航电子地图二次加工
• 6.3.1 地图配色
• 6.3.2 检索数据
• 6.3.2.1 拼音首字母检索数据
• 6.3.2.2 类别检索数据
• 6.3.2.3 电话号码索引数据
• 6.3.3 加密并压缩数据
• 6.3.4 路网数据组织及存储
• 6.3.5 特殊数据制作
• 7 结论
• 致谢
• 参考文献