从地理信息系统角度探究盲人户外导航的几个关键问题

利用现代信息技术来弥补盲人在出行时空间感知的缺失,是提高盲人户外行动能力、城市生活品质的重要手段。相关理论与技术的研究已经逐步展开,出现了多种利用RFID、红外、蓝牙、WiFi、超声波、图像识别等信息感知技术开发的助行及路障侦测辅助工具,但如何进一步获取丰富的地理信息（包括地理语义信息）,并以此选择便于行走、风险较低的路径,仍然是盲人户外导航的难题。为了设计能够服务于盲人户外行走的地理信息系统,国外相关研究开始意识到适合于盲人空间感知需求的地理信息组织及其利用策略是盲人户外导航的重要基础之一;而国内的相关研究相对较少。因此,本文从地理信息系统（GIS）的视角,对盲人户外导航所涉及的地理信息需求分析、盲人用户外地理数据建模及引导算法3个关键点及其相关研究进行分析与论述,指出当前存在问题及发展趋势,并促进地理信息技术服务于户外导盲领域的发展。     

车载导航电子地图中语音提示应用与问题探讨

伴随着国家经济建设的飞速发展,我国城市建设也取得了长足的进步,交通网络四通八达,车载导航产品竞相上市,并成为解决定位服务的领先力量。作为车载导航的重要功能的路径规划与语音提示功能备受消费者关注。车载导航电子地图成为驾车出行不可或缺的辅助工具,尤其是车载导航电子地图的语音提示功能,已变得举足轻重,应用越来越广泛。本文主要就车载导航电子地图使用中语音提示问题进行探讨,并提出一些建议。     

车辆导航系统中地图匹配算法的研究

根据网格思想将道路网络进行分块并融合GPS所提供的定位数据,利用车辆行驶的位置、方向和实际道路网络的拓扑特性,提出一种快速实用的地图匹配算法。使GPS数据实时地与GIS地图数据匹配,有效地提高车辆导航的定位精度。     

导航地图信息实时增量法

鉴于电子地图数据现势性在导航中的重要性,本文提出一种导航地图实时增量法。该方法能够根据导航仪历经路径所观测到的交通建设变化状况,实时修正、增加或删除地图底层数据库的信息数据;同时,还具备自动记忆与标识驾驶者行驶路线的智能化与优化功能。观测信息的采集由导航仪外接图像传感器及其信号处理器予以实现。     

导航地图发展现状和趋势分析

随着导航定位技术和信息技术的发展,消费者对导航地图有了新的、更高的要求.市场上导航地图产品众多,同质化严重,如果做不到技术创新,很难继续生存下去.为了探究导航地图未来发展趋势和前景,本文针对导航地图的发展现状进行详细分析,从时间、技术层面将导航地图分为导航地图1.0和导航地图2.0.导航地图1.0主要表现形式有:二维电子地图、2.5维地图、遥感影像,导航地图2.0应包括二维矢量地图、高精度导航数据、三维地图、室内地图,支持语音导航、网络云导航.经过详细对比分析发现,导航地图1.0技术已经非常成熟,导航地图2.0虽然已经出现,但是还有很多技术、数据、硬件问题,停留在1.0到2.0的过渡阶段,称之为1.5.而导航地图产品未来能否成功,关键是能否成功过渡到2.0,在这一过程中,部分盈利模式单一,技术积累薄弱的公司将被淘汰.人们对地图认知的不断提高,希望导航地图能够更直观、更精细、更准确、更便捷、更快,新的导航地图能否成功应用,除了依赖于地图技术本身的发展,也依赖导航定位技术和IT产业发展.     

导航地图情境建模

目前,尽管形形色色的导航地图产品已经成为人们日常出行的必备帮手,但是实用性不强、效率偏低是普遍存在的一种现象,严重降低了人们对地图的信任程度。为此,本文引进情境理论,通过分析其与导航地图之间的联系,指出情境建模在沟通用户、环境与设备之间作为桥梁的重要意义,并将活动从一般情境信息中剥离出来,确定了导航地图情境建模基本原理,从通用情境信息建模和导航活动建模2个方面详细阐述了导航地图情境建模的方式与方法,为后续研究情境推理与表达奠定基础。     

导航电子地图数据增量更新研究

随着经济建设的快速发展,人们出行对地图的需求越来越大,特别是导航电子地图得到了广泛应用,随之而来的就是导航地图数据的定位精度和现势性问题,而动态增量更新是解决地图现势性的唯一途径,但是长期以来受终端硬件性能瓶颈的影响,进展不大,而当前随着微电子技术的迅猛发展,导航终端硬件设备的处理运算和存储能力的提高,导航仪硬件设备成...     

一种基于GPS/BDS观测值的抗多路径误差导航定位算法

提出一种抑制卫星导航定位中多路径误差的算法,采用双卫星系统GPS/BDS的伪距和多普勒观测值,增加了观测值数据的有效性,结合抗差自适应卡尔曼滤波模型,减弱了城市稠密建筑中卫星导航定位多路径误差对定位的影响。城市车载实验结果显示,与GPS单系统伪距定位相比,采用GPS/BDS伪距定位,点位精度由4.9 m提高到4.3 m;采用本文算法,点位精度进一步提高到3.4 m,验证了本文算法的有效性。     

基于室内路网的跨楼层路径规划技术的设计与实现

随着室内定位技术、BIM-GIS技术和室内地图研究的发展,室内位置服务需求日益旺盛。作为室内位置服务的关键技术之一,室内路径规划成为研究与应用热点。但是早先的路径规划技术往往基于单层网络拓扑模型而设计,由于模型缺少楼层之间的连通信息,而不能实现跨楼层导航算法分析;而后随着跨楼层导航算法的出现,跨楼层的路径规划、导航及定位得以实现,但这些跨楼层导航算法基于楼层连接通达规则,往往需要多次遍历楼层信息,运算效率低下。针对这一问题,本文利用电梯、扶梯、楼梯等楼层间连接信息,设计、实现了基于楼层连接表的室内多层路网分析模型,并采用逐层分析的方法和多次网络分析,实现室内跨楼层的带有多个途经点路径分析。整个技术框架包括跨楼层路网生成模块、位置点接收模块、网络分析模块、循环控制模块。算法方面,本研究采用双向遍历的A*最短路径分析算法,通过网络路径分析,最终将满足约束条件的规划路径显示在移动设备上,帮助用户实现跨楼层、多途经点的定位与路径导航。     

基于Andriod终端的公安移动导航单兵作战系统设计

本系统是基于Android终端设计开发的一个集RS,GPS,GIS于一体的综合应用软件,以移动警务终端和公安网复杂的网络环境为主要研究对象,着重研究了移动终端与公安网内平台进行数据交互和信息共享过程、移动终端位置信息回传公安网后台数据库服务器的数据存取过程,以及移动终端地图导航功能与公安业务结合的案件目的地导航应用。系统由终端单兵软件、GouWork服务接口、信息共享平台、后台业务系统及后台管理系统几大部分组成,采用SOCKET和TCP/IP技术保证消息在3G网络环境下的实时高效传递,采用WebServices服务技术实现信息共享传递、接口调用和数据分发等功能。最后总结了在实际公安部门使用的情况和需要解决的问题。     

一种面向海量浮动车数据的地图匹配方法

浮动车数据已广泛应用于交通监管、智能出行、城市规划等领域,地图匹配是浮动车数据关键技术之一,保障匹配算法精度的同时提高匹配效率,是面向海量浮动车数据地图匹配方法的难点。本文提出一种基于HMM（Hidden Markov Model）的地图匹配模型,相对传统模型尝试了多个方面的改进：在发射概率计算中引入航向角变量,并探讨了该变量对模型精度的影响;以格网对路网进行划分,构建哈希索引,实现候选路段快速查找;采用路径无权距离替代路径实际距离,并对路网进行预处理,根据浮动车有限时间内的活动范围构建路段转移矩阵,实现路段转移概率快速计算,以减小路径匹配算法时间复杂度。将模型应用于北京出租车轨迹数据匹配结果表明,对于采样时间间隔在1~120 s的浮动车数据模型切实可行。在满足匹配精度应用需求的前提下,模型效率有了较大幅度提升,能有效应用于海量浮动车数据地图匹配。     

SA*：一种多线程路径规划算法

路径规划问题是路网交通应用中的一个基础问题。A*算法是一个求解点到点最短路径问题的高效算法。但随着路网数据规模的增长,A*难以保证求解的实时性。利用并行计算进行加速是常用的算法性能提高手段,然而A*算法是由一系列前后依赖的迭代步骤组成,因此难以进行直接的并行化。本文提出一种分段化搜索的改进A*算法（SA*）。该算法在搜索路径前先选择若干可能在最短路径上的结点作为导航点,然后多线程并行地分别求出导航点之间的最短路径,并拼接这些路径作为原问题的一个近似解。分段搜索本身可以减少路径规划的搜索空间,借助多线程并行则可以进一步提高求解速度。实验结果表明,在真实路网数据上,利用16核的机器,SA*的性能可以达到A*算法的10-30倍。     

车载导航系统中GIS应用的关键技术浅析

阐述了车载导航系统中GIS的作用,分析了GIS用于车载导航的关键技术问题,包括导航地理数据的构建与更新、路径规划与行驶引导,以及地图匹配等,阐明了导航地理数据在导航应用中的重要作用。     

基于邻接节点聚合的多层级MQA-A~*路径规划算法

针对执行A~*算法的计算机资源消耗随网格规模的扩大而急剧增长的问题,提出了一种基于邻接节点聚合的多层级MQA-A~*(multiscale quarter aggregation-A~*)栅格路径规划算法。算法聚合邻接节点为抽象节点,从原始栅格地图起始逐层构造高层级抽象地图,通过A~*算法在高层级抽象地图上规划粗糙路径,并基于抽象网格内部连通属性及抽象网格间的连接信息将粗糙路径向低层级抽象地图逐层细化,最终得到原始栅格地图上的路径规划方案。实验结果表明,MQA-A~*栅格路径规划算法可以在保障规划路径长度的基础上大幅缩减计算机的内存消耗及算法计算时间,高层级抽象网格上的MQA-A~*算法的计算加速比随扩展节点占比提升而提高。     

基于PDA的GPS车辆监控系统

结合GPS、GIS、GPRS建立空间数据库，以及网络信息的传递以实现车辆监控。针对GPS与GIS集成中的一些关键技术进行研究：GPS信号是如何接受和处理、GPS信号点的地图匹配、车辆导航，实现监控中心和车辆之问的无线通信和信息交互，从而实现车辆的监控。     

基于乘客心理需求的换乘短信查询平台的研制

在出行中乘客通常要多次换乘公交车才能到达目的地。因为手机短信是出行中最方便实惠的通讯方式,通过问卷调查部分乘客对换乘方案的心理需求,应用GSM MODEM技术构建了短信平台,在换乘次数最少优先算法上做了“同心圆”算法的改进。     

利用导航大数据挖掘城市热点区域关联性

导航大数据是大量与导航相关且具有泛在导航、定位、授时特征的数据集合。城市环境的特性影响居民的出行活动,而居民出行活动中产生的导航大数据则蕴含了城市环境的时空信息。热点区域空间分布以及热点区域之间的关联性特征是城市环境时空特性的重要组成部分,由客观的环境现状和主观的人为活动造成。通过挖掘导航大数据可以揭示这些特征。本文提出了利用导航大数据的城市热点区域关联性挖掘方法。首先,通过对居民出行的起点和终点坐标进行空间聚类,挖掘城市中的热点区域,并依据点的分布特点对城市热点区域进行离散化;然后,利用基于谱聚类和蚁群算法的方法分析居民出行特征,揭示城市中热点区域之间存在的关联性。本文提出的方法能够充分利用导航大数据对城市动态的感知能力。以上海市2007年2月20日的出租车轨迹数据为例进行分析,结果表明：利用导航大数据分析城市热点区域之间的关联性,可以得到具有紧密关联性的热点区域的空间分布特征;上海市居民出行活动频繁的热点区域被划分为15个内部紧密关联的子图,形成该分布特征的内在机制以及居民流通规律与上海市的土地资源利用及道路交通建设现状密切相关。分析方法和结果可为合理的城市功能区域规划,智慧城市建设等提供决策支持和参考信息。     

推进导航定位公共服务 助力经济社会发展

当前,导航定位公共服务已经渗透到经济建设和社会生活的方方面面,特别是手机导航已经成为人们日常出行的必备工具。导航定位服务系统作为国家重要的空间信息基础设施,是国家现代测绘基准体系的重要组成部分。服务系统通过对北斗、GPS等卫星导航信号进行长期连续观测,并通过通信设施将观测数据实时传送至数据中心,进行解算后向用户提供高精度位置信息服务。     

巡飞弹高精度组合导航方法研究

针对巡飞弹导航系统低成本、高精度和实时性的需求,提出一种时间-星间差分载波相位在GPS/SINS紧组合导航中的应用方法。给出了15种状态下的GPS/SINS紧组合导航动力学模型,推导载波相位的时间-星间双差观测量模型,利用卡尔曼滤波器进行数据融合,并利用仿真和机载实测数据验证算法的有效性。结果表明,与传统的伪距紧组合导航算法相比,时间-星间差分载波相位方法可以为中短航时的巡飞弹导航系统提供m级定位精度和mm/s级速度精度。     

基于中轴变换算法的室内外一体化导航路网自动生成方法

室内外一体化导航路网的快速生成与更新对面向行人的跨场景导航具有重要意义。当前研究主要关注单一场景下的导航路网构建,对于跨室内外场景的导航路网自动生成研究较少。本文基于对偶图思想与二维平面多边形中轴变换（Medial Axis Transform）算法,提出一种室内外一体化导航路网自动生成方法,并以某建筑CAD平面图及周边路网环境为基础数据进行了实例研究。结果表明：该方法能够根据原始数据的几何、拓扑、语义信息自动构建导航路网,并支持室内外跨场景的最短路径查询,在最短路径查询效率上较传统分场景寻路模型整体提升10.18%;相较单一场景下的导航路网,一体化导航路网可结合语义信息将室内及室外导航路网有机统一起来,解决跨场景寻求最优路径的问题,为最优路径规划的相关研究提供了新的思路。