基于转向限制和延误的双向启发式最短路径算法

提出了基于节点的交通网络拓扑关系模型,描述交通网络的物理连通性以及逻辑连通性;根据对偶图的思想,定义搜索节点结构,处理交叉口转向限制和延误;改进传统的Dijkstra算法,提出了基于搜索节点的双向启发式A*算法,使用二叉堆优先级队列存储扩展节点,RB-tree存储标记节点。实验表明,本算法在效率和结果两方面都能满足车辆导航系统路径规划的要求。

顾及转向延误的时间依赖A~＊最短路径算法

建立基于路段的时间依赖网络模型,将转向延误时间引入到FIFO(先进先出)条件的定义中,并给出满足FIFO条件的路段到达时间和转向延误时间计算式。通过将时间因子引入到启发式评价函数中,发展了基于路段标号的时间依赖A*最短路径算法。试验表明,所提出的算法能预测并回避即将发生的交通拥堵,有效节省用户的出行时间。而其平均计算时间仅比传统算法增加10%左右。由于不再需要进行频繁的路径重优化,该算法能提高路径规划的整体效率。

面向导航的动态多尺度路网数据模型

导航应用需要动态多尺度路网数据的支持。描述交通特征的时空多尺度语义,利用象形符号扩展的UML表示法,设计适用于导航的动态多尺度路网数据模型。模型以车行道为拓扑数据建模的基本单元,以完整道路为几何数据建模的基本单元,实现路网拓扑/几何的分离与多尺度表达,以及交通状态、交通事件、统计行程时间等动态信息与路网的集成表达。试验表明,本文提出的模型为相应的数据结构设计与数据库实现奠定了良好的基础,能有效支持导航应用。

道路转向延迟的动态对偶图模型

传统的道路转向延迟对偶图表达法缺乏对交通网络时间依赖特性的考虑,不适合动态路径规划问题的求解。本文将时间因素引入到对偶图中,发展了一种动态对偶图模型,将交通路网表达为动态对偶网络,并为之定义了FIFO(先进先出)条件,推导了满足FIFO条件的动态行程计算方法,设计了时间依赖的标号设定最短路径算法。实验结果表明,利用该对偶图模型和动态对偶网络,能有效表达路网转向延迟,在以出行时间为标准的动态路径规划中,基于动态对偶网络的路径规划结果可节省约16%的出行时间。

一种基于道路网络层次拓扑结构的分层路径规划算法

鉴于平面最短路径算法应用于大规模网络规划中的效率不高,而分层算法引入"分而治之"策略,则能有效解决此难题。为了利用分层算法进行路径规划,首先研究了分层算法的数据基础——道路网络层次拓扑结构,其涉及基于道路等级的路网分层抽象、道路数据分区组织、以区域为单位的路网层次拓扑关系模型;接着提出了一种适用于LBS(基于位置的服务)的分层路径规划算法。该算法先通过距离值判断是否切换到上一层;然后利用启发式A*算法搜索入口和出口;最后使用双向策略搜索层内两点之间的最短路径。利用现实道路网络进行的实验分析结果表明,该算法能从本质上提高大规模网络中路径规划的效率。

基于功能的导航数据模型

为同时实现导航系统核心功能,提出了基于功能的导航数据模型,重点论述了该模型中的导航数据的总体组织原则和导航数据组织模型。试验结果表明,提出的数据模型能方便高效地同时实现导航系统的核心功能,适合于导航系统。

出行信息服务关键技术研究进展与问题探讨

随着城市交通出行需求的不断增长,出行信息服务应运而生。介绍了出行信息服务产业的国内外发展状况,提出了出行信息服务技术平台的体系结构,分析了通讯平台、定位平台和地图平台的地位、作用及其发展趋势,从交通信息采集与处理、空间数据模型、路径规划算法、短时交通预测、信息可视化和服务标准规范等方面评述了关键技术的研究进展,分析了出行信息服务产业发展需要重点解决的科学与技术问题,以促进出行信息服务技术研究的进一步深化。

时空一体化GIS-T数据模型与应用方法

在介绍与交通地理信息系统(GIS for transportation,GIS-T)相关的概念的基础上,归纳了GIS-T数据模型的发展和已经取得的主要成果,重点讨论了时空一体化GIS-T数据模型的基本框架。该模型着重解决了动态交通信息与道路网几何数据的一体化时空建模问题,并且进一步分析了GIS-T的基本技术方法,探讨了GIS-T的若干典型应用,并对该方向今后的研究进行了分析和展望。

基于LBS的分布式车辆监控信息服务平台

结合GPS、GPRS和Webservices构建应用于车辆监控信息服务的LBS平台,分析了以GPRS构建监控系统存在的问题及其解决方案。同时对信息的发布作了详细讨论,提出基于Webservices的分布式信息发布框架。设计采用B/S和C/S混合3层模式,实现了车辆监控信息服务平台,克服了信息广域共享问题,提高了管理性能,实验取得了较好的效果。

基于GPRS/Web Service的分布式车辆监控与信息服务平台

本文集成了GPRS、GPS、GIS和Web services技术构建应用于车辆监控的ITS共用信息平台。分析了移动终端的无线数据传输问题,提出了基于GPRS的通信模型。同时提出如何在有线无线环境下,构建具有互操作、可扩展、标准的交通地理信息发布框架及在此框架下存在的关键问题。

基于智能符号回归的路径规划A^＊算法均衡控制方法

随着地图网站和在线导航系统的普及,多用户网络并发出行信息查询服务的需求日益增长。如何满足多用户并发路径查询效率需求,同时又使得路径查询精度可控,是网络地理信息服务的瓶颈技术问题。本文提出了一种多用户并发路径查询精度效率均衡控制方法,利用系统抽样和智能符号回归技术,根据动态变化的在线路径查询用户规模和系统响应效率容忍阈值,在经典的路径查询A*启发式算法基础上,根据大样本确定的路径查询严密算法和对应启发式算法得到的系统耗时比和精度比,实时自动确定启发式路径查询启发因子权重,有效平衡多用户并发路径查询的响应效率和精度损失,自适应地控制路径查询算法的精度和效率之间的平衡,在精度预先可控的前提下,最大限度地提升多用户并发路径查询效率,缩短用户的路径查询等待时间。

基于实时交通信息的动态车辆导航技术研究

将实时交通信息应用于车辆导航是实现车辆导航系统市场化、大众化的关键，而快速发展的无线通讯技术则为实时交通信息的传送提供了可能，集成车辆导航系统和无线通讯技术、构建车辆信息系统(Telematics)将是未来车辆应用发展的主导方向。本文在分析传统静态的．孤立的车辆导航系统弊端的基础上，着重探讨了动态车辆导航涉及到的一些关键技术，包括有：实时交通信息的快速采集、信息融合、数值化编码、动态管理以及无线实时发布；基于实时交通信息的动态路径规划理论与方法；导航电子地图数据动态维护与更新；GPS／DR／MM组合定位方法。

面向嵌入式导航系统的GIS-T道路网模型

为从整体上支持导航系统主要核心功能的实现,提出面向嵌入式导航系统的道路网数据模型.在水平方向上根据不同导航功能的需要,以规则的格网或行政区等为单位将道路网划分为不同的区域.同时在垂直方向上将道路网按照比例尺或道路等级等的变化,将其组织为不同的层.通过应用这种水平方向分块、垂直方向分层的方法,研究了几何道路数据和拓扑道路数据的建模与表达,并分析了它们对导航系统核心功能的支持.论述了不同层与不同分区道路网数据,在垂直和水平方向的联结方法.结果表明:所研究的模型,能高效、便捷的满足嵌入式导航系统主要核心功能的实现,适合于导航服务.

基于Kiwi数据格式的地图显示研究

在分析Kiwi显示数据存储组织方法的基础上,研究了Kiwi显示数据在内存中的动态组织,改进了地图显示的二级缓存方法,提出了地图显示的双缓冲池策略。试验结果表明,本文研究的数据动态组织方法和地图显示策略提高了地图显示速度。

中国导航与位置服务产业的机遇与挑战

卫星导航与位置服务是由卫星导航定位系统、移动通信提供商、终端设备制造商、移动位置内容与服务提供商、公众和行业应用组成的新兴高技术产业,是继互联网、移动通信之后全球发展最快的第三大信息产业。卫星导航具有广泛的产业关联度,以及与移动通信和互联网良好的互补性和融合性。通过与互联网、移动通信等融合,卫星导航构建了一个可随时(anytime)随地(anywhere)为所有的人(anybody)和事(anything)提供基于位置的服务(Location-Based Service,LBS)的蓝图,有效地渗透到国民经济诸多领域和人们的日常生活中,成为高技术产业高成长的助推器。过去10年,中国导航与位置服务产业取得了长足的进步。据统计,从2003年至2011年,其产值由40亿元快速增长到500多亿元,年均增长率达50%左右。预计2015年将增至2500亿元,2020年将增至4000亿元。中国高度重视导航与位置服务产业的发展,将其列入"十二五"规划战略性新兴产业的范畴,并通过国家重大专项等方式予以支持。随着北斗卫星导航系统2012年实现区域导航能力,中国导航与位置服务产业将迎来新一轮的发展高峰。本文就当前中国导航与位置服务产业发展面临的机遇和挑战进行探讨,并就产业发展提出几点建议。

物流运输智能感知与位置服务平台设计

利用云计算技术设计了一个支持30万台终端和1万用户同时在线,具备良好扩展性、规模化运营能力、快速定制能力的物流运输智能感知与位置服务平台,支持对物流运输的全要素、全过程和全方位管控,并提供监管平台、服务平台和交易平台一体化解决方案。该平台是国内第一个同时实现大规模用户在线,运输生产"三全"管理、并提供"三平台"服务的物流运输监管系统,是国内基于北斗导航可投入业务运营的、规模最大的车联网行业应用平台。

导航与位置服务综合运营平台设计

位置服务亦称基于位置的服务(Location-Based Service,LBS),是指利用移动目标定位技术获得移动终端的位置信息,并通过通信网络向移动终端提供与位置相关的信息服务[1]。位置服务与人们的日常生活息息相关,可随时(Anytime)、随地(Anywhere)为任何人(Anybody)提供任何形式内容(Anything)的实时服务,即4A服务[2]。广义上说,任何融合了移动终端位置信息的应用服务都可以称为位置服务,比如导航、安全、生活便利、娱乐、旅行助理、后勤和移动资产管理等。其中,导航是位置服务最典型的应用。完整的导航与位置服务产业链涵盖定位基础设施提供商、终端制造与技术提供商、内容与服务提供商及移动通信运营商。其中,运营服务平台是产业链的枢纽,起着连接各技术提供商、内容提供商的作用,并直接面向用户提供服务。目前我国导航与位置服务产业规模总体偏小,服务形式和内容与世界先进水平有较大差距,原因之一就在于缺乏系统顶层规划、一体化的解决方案、强大的平台支撑,不能将导航定位、通信、增值配套等多种服务结合实现快速联动,为用户提供全方位的服务保障。针对上述背景,本文设计了一种导航与位置服务综合运营平台,该平台集网络导航、移动目标监控、数据采集与发布、位置信息服务等功能于一体,支持高可靠、大容量和高并发处理,面向多类型行业和公众用户,提供移动终端提供商、服务提供商、内容提供商、移动运营商等的标准化接入。

导航路网数据改进模型及其组织方法

提出了一种支持高性能车辆导航的多尺度路网数据模型,该模型根据不同功能对导航数据内容与尺度的要求,将用于计算的路网拓扑数据与用于描述的路网几何数据分离,并分别在垂直方向进行分层抽象,在水平方向进行区域划分;几何数据以显式比例尺作为分层标准,通过多弧段来描述道路几何信息;拓扑数据以道路等级作为分层标准,通过节点-弧段结构来描述路网连通关系;参照动态分段思想设计了一种弧段编码体系,以描述模型上下层弧段之间、单弧段与多弧段之间的对应关系。结果表明:提出的模型能有效地支持导航应用中的多级地图显示与分层路径规划。