车辆依靠北斗导航(ppt)

车辆依靠北斗自主导航,目录,系统功能及总体构成北斗简介及定位原理导航系统硬件和软件平台地图匹配算法设计及实现路径规划算法设计应用,1 系统功能及总体构成,1.1 系统功能,图1.1 自主导航系统功能示意图,1.2 系统总体构成,导航系统由硬件平台、系统层和应用软件构成,图1.2 自主导航系统总体框架,自主导航系统结构,图1.3 自主导航系统结构图,2 北斗简介及定位原理,2.1 简介,图2.1 北斗LOGO,主要功能：定位、导航、单双向授时、短报文通信组成：空间星座，地面控制，用户终端,图2.2 北斗空间星座,“三步走”规划,第一步：试验阶段第二步：到2012年，发射10多颗卫星，建成覆盖亚太区域的“北斗”卫星导航定位系统第三步：到2020年，建成由5颗地球静止轨道和30颗地球非静止轨道卫星组网而成的全球卫星导航系统,2011年12月27日起，开始向中国及周边地区提供连续的导航定位和授时服务。,2.2 北斗应用现状,2012年12月27日起，北斗系统在继续保留北斗卫星导航试验系统有源定位、双向授时和短报文通信服务基础上，向亚太大部分地区正式提供连续无源定位、导航、授时等服务。民用服务与GPS一样免费。,2013年1月14日 ，从交通运输部获悉，江苏、安徽、河北、陕西、山东、湖南、宁夏、贵州、天津九个示范省市的大客车、旅游包车和危险品运输车辆今年三月底前80%以上要安装北斗车载终端。6月1日后，凡未按规定安装北斗导航的车辆，不予核发或审验道路运输证。这是我国北斗卫星导航系统专项启动后首个民用示范工程。,2013年3月底，泰国和中国签署了协议，成为中国国产导航系统的首个海外顾客。,2013年4月26日上午，由中国汽车工业协会主办的“2013中国汽车信息服务产业转型升级大会”在京举行，大会确立了以北斗引领的汽车信息服务将成为新十年我国汽车产业弯道超车的战略支撑点。,目前，北斗卫星系统已经对东南亚实现全覆盖。,2.3 定位原理,原理 将地球表面当作一个不规则球面，根据用户机到两颗卫星的距离，在数字地图上搜索符合条件的点，其结果就是用户的坐标。,系统定位电波传播流程,第一步，由地面中心站向位于同步轨道的两颗卫星发射测距信号，卫星分别接到信号后进行放大，然后向服务区转播；,第二步，位于服务区的用户机在接收到卫星转发的测距信号后，立即发出应答信号，经过卫星中转，传送到中心站；,第三步，中心站在接收到经卫星中转的应答信号后，根据信号的时间延迟，计算出测距信号经过中心站卫星用户机卫星中心站的传递时间，并由此得出中心站卫星用户机的距离，由于中心站卫星的距离已知，由此可得用户机与卫星的距离；,第四步，根据用上述方法得到的用户机与两颗卫星的距离数据，在中心站储存的数字地图上进行搜索，寻找符合距离条件的点，该点坐标即是所求的坐标；,第五步，中心站将计算出来的坐标数据经过卫星发送往用户机，用户机再经过卫星向中心站发送一个回执，结束一次定位作业,北斗与GPS比较,北斗 主动式双向测距二维导航，地面中心控制系统结算，供用户三维定位数据。GPS 被动式单向测距三维导航，由用户设备独立解算自己三维定位数据。,3 导航系统硬件和软件平台,3.1 导航系统硬件,3.1.1 北斗定位模块硬件平台,BD-228 模块支持DII(B1:1561.098 MHz) 和GPS(L1：1575.422 MHz)的卫星定位接收模块,3.1.2 北斗定位模块软件测试平台,11:33:05 $GNGGA,113305.000,2237.3898,N,11401.4629,E,1,19,0.740,82.503,M,0.0,M,*42,定位时间,纬度、纬度方向,经度、经度方向,II. 位置信息指令GGA,参与定位的卫星数BD2+GPS总个数,卫星空间分布,I. 可视的卫星状态GSV,GSV语句,卫星导航精度分析,静态定位精度：BDII与GPS单系统的定位精度无明显差异；动态定位精度：平面定位精度：BDII与GPS相当高程方向精度：BDII不如GPS，GPS-BDII组合定位精度与可靠性优于GPS单系统定位结果,Nebulas SoC芯片多系统多频率高性能SoC芯片支持全部现有卫星导航系统（北斗1 S/L、北斗2 B1/ B2/B3、GPS L1/L2/L5、GLONASS L1/L2 和GALILEO E1/E5a/E5b）及上述系统的所有频点，在一颗芯片上可同时支持高达6路不同频率的卫星信号,系统软件开发平台和开发工具:操作系统 : Windows CE地理信息系统开发组件: Maplnfo公司的MapXMobile控件开发工具: EMbedded Visual C+ 4.0,3.2 导航系统软件平台,4 地图匹配算法设计及实现,问题：由于北斗定位误差，可能使得到的定位点不在道路上，车辆行驶轨迹偏离实际道路。解决方案：提高北斗定位精度和采用高精度电子地图地图匹配方法：基于软件技术的定位修正方法，融合北斗定位数据，把车辆的位置显示到道路上。,4.1 地图匹配问题描述,设车辆在实际道路系统N1上行驶，在时间点t，车辆的实际位置为P1，定位设备提供的估计位置为P2。,4.2 地图匹配算法原理,地图匹配道路选择过程：从道路网中选择出车辆当前行使的正确道路；匹配过程：在选择的当前道路上确定匹配点的位置。,匹配方法：投影法匹配,将测量到的位置点投影到待匹配路段（折线段）上，求解距离，取最短距离（垂足需在折线上）对应的折线段作为匹配路段。,图4.3 投影匹配原理,判断投影点位置,判断P0在线段AB上投影是在AB上，还是在AB延长线上?,图4.4 判断投影位置示意图,5 路径规划算法设计,车载自主导航路径规划问题描述： 在特定道路网中寻找具有最小代价的最短路径问题。,表5.1 最短路径算法,理论上时间复杂度,表5.2 最短路径算法时间复杂度,表5.2 最短路径算法时间复杂度（续）,算法仿真对比实验,图5.1 各类代表算法运行时间效率对比,标记设定法总体上要比标记修正法的效率高；随着路网规模的增大，标记设定法在单点到单点寻路速度上的优势逐渐体现；,路网规模不大时，标记设定法中 A*算法和 Dijkstra 算法效率相差不大，随着路网规模的增大，A*算法相对于 Dijkstra 算法在速度上的优势逐渐体现；在整个过程中表现最好的计算机算法实现：A * ，DIKBM，DIKBA。,Dijkstra 算法和A*算法对比,Dijkstra 算法 盲目搜索算法，不需要具体问题的相关信息，只需要结点和路段之间的连接关系即可进行搜索计算。A*算法 启发式搜索算法，在计算过程中根据所需要解决的具体问题设计估价函数来指引搜索方向。,Dijkstra 算法和A*算法搜索范围,图5.2 Dijkstra 算法搜索范围,图5.3 A*算法搜索范围,Dijkstra 算法和A*算法空间效率对比,图5.4 Dijkstra 算法和A*算法中间结果数据量对比,路径规划算法,采用A*算法算法思想：估价函数：最小代价值：约束条件：,（可纳性条件）,图5.5 A*算法搜索示意图,6 一些应用,6.1 北斗应用,北斗卫星手表,北斗卫星手表几项高科技功能 对 定 测,未来的北斗卫星手表还将拥有短报文通信功能的应急报警装置，当野外旅行者或户外工作者遇到危险需要报警求助的时候，只要一按SOS键就可以将自己的位置信息和呼救信号通过卫星发送出去。在全球四大卫星导