第一篇 理论与技术基础 3
第1章 概述 3
1.1 车辆定位与导航的技术背景 3
1.2 定位与导航的由来及发展 4
1.3 车辆定位与导航系统 6
第2章 数字地图 8
2.1 数字地图概论 8
2.1.1 电子地图在ITS中的作用 8
2.1.2 数字地图的发展现状 9
2.1.3 交通数字地图的特征及应用前景 10
2.2 数字交通地图预处理技术 10
2.2.1 MapInfo简介 10
2.2.2 MapInfo在交通数字地图上的建模、处理和管理 14
2.2.3 地图预处理关键技术 19
2.3 空间数据库设计 23
2.3.1 系统空间数据库组织 23
2.3.2 系统空间数据库的设计 24
2.3.3 系统属性数据库的设计 24
2.4 GIS应用开发 25
2.4.1 GIS的概念 25
2.4.2 组件式GIS 26
2.5 MapX组件技术 26
2.5.1 MapX的空间数据结构 27
2.5.2 MapX组件的模型结构 27
2.6 在线地图API应用开发 28
2.6.1 百度MAP应用开发示例 28
2.6.2 谷歌MAP应用开发示例 31
2.6.3 其他在线地图的开发示例 34
第3章 无线定位 37
3.1 无线定位技术 37
3.2 计算节点位置的基本方法 38
3.2.1 三边测量法 38
3.2.2 三角测量法 39
3.2.3 极大似然估计法 39
3.3 基于距离的定位 40
3.3.1 基于TOA的定位 40
3.3.2 基于TDOA的定位 40
3.3.3 基于AOA的定位 40
3.3.4 基于RSSI的定位 41
3.4 与距离无关的定位算法 41
3.4.1 质心算法 42
3.4.2 DV-Hop算法 42
3.4.3 Amorphous定位算法 44
3.4.4 APIT算法 44
3.5 定位性能评价指标 44
第4章 地图匹配 46
4.1 定位与地图匹配 46
4.2 地图匹配原理 47
4.3 典型地图匹配算法分析 48
4.3.1 点到点的匹配 48
4.3.2 点到线段的匹配 49
4.3.3 线到线的匹配 49
4.3.4 误差区域的确定 50
4.3.5 确定最佳路径 51
4.3.6 概率统计算法确定最佳路径步骤及流程 53
4.3.7 其他匹配方法 54
4.4 基于地图预处理的地图匹配算法 56
第5章 路径引导 60
5.1 路径引导的发展 60
5.2 图的基本概念 61
5.2.1 图的道路与连通性 65
5.2.2 图的矩阵表示 68
5.2.3 树与生成树 70
5.3 路径规划 75
5.3.1 最短路径算法 75
5.3.2 Dijkstra算法 84
5.3.3 最优路径 86
5.4 航位推算（DR）定位技术 87
5.4.1 航位推算系统的组成 87
5.4.2 经典推算算法 88
5.4.3 航位推算的系统误差分析 89
第6章 卫星定位与导航技术 91
6.1 全球导航卫星系统 91
6.1.1 GPS卫星全球定位系统 92
6.1.2 GLONASS全球导航卫星系统 94
6.1.3 GALILEO卫星导航定位系统 97
6.1.4 BDS卫星导航定位系统 101
6.2 GPS导航定位原理概述 105
6.2.1 GPS卫星导航定位原理 105
6.2.2 GPS卫星测速原理 106
6.2.3 GPS卫星测时原理 107
6.2.4 车辆GPS定位 107
6.3 时间以及坐标系统 108
6.3.1 天球坐标系 108
6.3.2 地球坐标系 111
6.3.3 WGS84坐标系 116
6.3.4 时间系统 117
6.4 卫星定位解算及误差分析 120
6.4.1 卫星定位解算 120
6.4.2 卫星定位误差分析 122
第7章 移动通信定位与导航技术 125
7.1 CDMA无线定位 125
7.2 现代移动定位技术 127
7.2.1 GPS与A-GPS定位 128
7.2.2 基站定位（Cell ID定位） 128
7.2.3 Wifi定位 128
7.2.4 FRID、二维码定位 129
7.2.5 红外线定位技术 129
7.2.6 超声波定位技术 129
7.2.7 蓝牙技术 129
7.2.8 超宽带技术 130
7.2.9 ZigBee技术 130
7.3 车辆定位系统的多址接入方式 130
7.4 基于GSM/GPRS的车辆定位与导航 134
7.4.1 基于GSM的车辆定位与导航 134
7.4.2 基于GPRS的车辆定位与导航 136
第8章 组合导航系统 140
8.1 卡尔曼滤波技术 140
8.1.1 线性卡尔曼滤波器 141
8.1.2 自适应扩展卡尔曼滤波器 143
8.2 GPS/DR组合定位 145
8.2.1 线性卡尔曼滤波的GPS/DR组合定位 146
8.2.2 自适应扩展的卡尔曼滤波GPS/DR组合定位 148
8.3 GPS/MM组合定位 151
8.3.1 地图匹配的定位原理 152
8.3.2 常见的匹配道路选择方法 152
8.3.3 误差区域确定和候选路段的选择 153
8.3.4 利用道路空间网络拓扑性质辅助修正 153
8.4 GPS/DR/MM组合定位 154
8.5 TOA/MM组合定位 156
第9章 智能车辆导航系统 158
9.1 智能车辆导航系统的历史发展 158
9.2 自主式车辆定位和导航 159
9.2.1 车辆定位 159
9.2.2 车辆导航 164
9.3 中心式定位和导航 167
9.4 车辆定位与导航系统服务功能及实现 178
第二篇 综合案例分析 183
第10章 基于浮动车数据的城市交通状态判别与发布系统 183
10.1 案例背景 183
10.1.1 案例的意义和作用 184
10.1.2 系统设计的目标 184
10.2 相关技术 185
10.2.1 数据库技术 185
10.2.2 数据融合技术 185
10.2.3 数据挖掘技术 188
10.2.4 模糊综合评判方法 190
10.3 需求分析 193
10.3.1 基于浮动车的道路交通状态检测分析系统的实施背景 193
10.3.2 基于浮动车的道路交通状态检测分析系统的前提条件 193
10.3.3 基于浮动车的道路交通状态检测分析系统的功能需求 194
10.4 系统设计 194
10.4.1 系统设计原则 194
10.4.2 系统总体设计 195
10.4.3 系统的体系结构 199
10.4.4 道路的分段与线性化 203
10.4.5 分段线性化后的实验区域 203
10.4.6 系统的接口设计 205
10.5 关键技术研究及系统功能模块 207
10.5.1 数据采集及预处理模块 207
10.5.2 基于GPS、GIS的地图匹配模块 213
10.5.3 路段平均速度实时估计模块 223
10.5.4 事件检测模块 242
10.5.5 道路服务水平的实时估计模块 247
10.5.6 显示模块 257
10.6 系统实现及测试结果 259
10.6.1 系统模拟环境的实现 259
10.6.2 道路分段实现 259
10.6.3 车辆地图匹配的实现 260
10.6.4 道路平均速度估计结果 262
10.6.5 事件检测结果 273
10.6.6 道路服务水平评价结果 273
10.6.7 数据库接口的实现 274
10.6.8 总结与展望 274
10.7 系统配置 276
10.7.1 硬件环境配置 276
10.7.2 软件环境配置 277
10.8 软件系统版本控制状况 277
第11章 GPS/GPRS车辆智能管理系统 279
11.1 案例背景 279
11.2 系统架构及组成 279
11.2.1 系统架构 279
11.2.2 系统总体示意图 279
11.2.3 分监控中心拓扑图 279
11.2.4 分监控中心平面图 281
11.2.5 子系统说明 281
11.3 系统功能 283
11.3.1 实时连续定位 283
11.3.2 车辆调度指挥 284
11.3.3 安全防范 284
11.3.4 图像采集功能 285
11.3.5 数据语音通信 285
11.3.6 数据存储及回放 285
11.3.7 车辆监视控制 285
11.3.8 自导航接口 285
11.3.9 电子地图功能 286
11.4 系统网络中心建设 286
11.4.1 系统容量 286
11.4.2 网络中心主要技术指标 286
11.4.3 扩容能力 286
11.5 系统配置 287
11.5.1 分监控中心硬件配置表 287
11.5.2 软件配置表 288
附录 290
参考文献 293