智能车辆导航技术的研究现状与发展趋势

目录

引言 (1)

1智能车辆导航系统概述 (1)

1.1智能车辆的定义及概述 (2)

1.1.1智能车辆的研究意义 (2)

1.1.2智能车辆的产生与发展 (3)

1.2智能车辆中几个关键技术 (5)

1.2.1感知技术 (5)

1.2.2决策技术 (5)

1.2.3控制技术 (5)

1.2.4车辆定位与路径规划 (5)

1.2.5其它 (6)

1.3智能车辆导航技术 (6)

1.3.1卫星定位导航技术（GPS） (6)

1.3.2航迹推算技术（DR） (7)

1.3.3地图匹配技术（Map Matching） (7)

1.3.4视觉技术（VP） (7)

1.3.5组合定位导航系统 (8)

2视觉导航技术 (8)

2.1机器视觉 (8)

2.1.1机器视觉系统组成 (8)

2.1.2机器视觉工作原理 (9)

2.2道路检测 (9)

2.2.1基于特征的道路检测 (10)

2.2.2基于模型的道路检测 (10)

2.3障碍物检测 (11)

2.3.1基于特征的障碍物检测 (11)

2.3.2基于光流场的障碍物检测 (11)

2.3.3基于立体视觉的障碍物检测 (12)

2.4检测系统的设计 (12)

2.4.1原理 (12)

2.4.2硬件电路 (13)

2.4.3软件设计 (16)

2.5代表性系统 (24)

3GPS导航技术 (24)

3.1GPS构成及原理 (24)

3.1.1GPS构成 (25)

3.1.2GPS基本原理 (26)

3.2GPS特点 (27)

3.2.1定位精度高 (27)

3.2.2观测时间短 (27)

3.3GPS在汽车导航中的应用 (28)

3.4GPS技术在导航仪中的应用举例 (28)

4组合导航技术 (28)

4.1DR/DMAP (28)

4.2GPS/DMAP (29)

4.3GPS/DR (29)

4.4GPS/DR/DMAP (30)

4.5GPS/DR/DMAP/VP (30)

5智能车辆导航技术的发展前景探讨 (33)

5.1提高GPS的精度和鲁棒性 (34)

5.2提高惯性传感器的精度 (35)

5.3建立更优的地图匹配方法、 (35)

5.4完善视觉系统，实现多环境、高可靠性视觉追踪 (36)

5.5发展新型的定位技术 (36)

5.6在降低系统成本的情况下，采用多传感器信息融合理论和方法从整体上提高系统的精度和可靠性 (36)

6总结 (36)

参考文献： (38)

英文摘要 (39)

智能车辆导航技术的研究现状与发展趋势

摘要：介绍了智能交通系统中导航服务的实现环节“车辆导航系统”的定义、分类，以“ GPS导航”及“视觉导航”为重点对其系统框架和核心技术进行了归纳与分析，在障

碍物检测部分主要设计了一种以8051单片机为核心的结构简单、精度较高、测距较长、可

靠性较高的汽车障碍物检测报警系统，该系统适合空气能见度低，汽车倒车及晚间行驶等

情况下汽车低速行驶过程时使用。并介绍了组合定位导航技术，最后，对智能车辆导航技

术的未来发展提出了自己的见解。

关键词：车辆导航 GPS 视觉技术障碍物检测

引言

道路交通是一个城市的主要基础设施之一。随着城市人口基数的膨胀，城市化建设的加速、私家车在大中城市的进一步普及，使得城市交通出现了更为拥挤、阻塞等现象，给城市居民出行带来许多不便。复杂的道路交通已成为城市规模扩展的瓶颈。怎样提高道路交通设施的利用率，确保驾驶员在复杂的道路交通网中高效地、正确地选择行驶路线是城市道路交通发展中关注的焦点。

车辆导航系统是集卫星定位技术(GPS)、地理信息系统(GIS)、数据库技术、机器视觉技术等为一体的综合应用系统.以GPS接收机作为地面接收系统，城市电子地图为基础数据库，以WINDOWS、VISUAL BASIC为开发平台，只需司机给出目标地址，通过系统的协同工作可显示该城市的电子地图和车辆所在位置，实时规划出一条最佳的旅行代价的路线。基于机器视觉的智能车辆导航是智能车辆系统的关键。它主要完成道路和障碍物检测任务,控制车辆在道路上安全行驶。

通过汽车上的导航系统终端，驾驶人员可以得到及时的导航信息、公共信息以及定制的个性服务信息等。车辆导航系统带来的社会效益，主要体现在引导驾驶行为，保障交通安全优化流量分配，缓解交通拥堵减少出行焦虑，提高旅行质量合理安排路线，节约资源消耗降低交通公害，改善城市环境等方面，同时其对相关产业的带动作用也十分巨大。

1智能车辆导航系统概述

车辆导航技术的发展得益于现代电子、计算机技术的迅速进步。80年代日本推出了采用彩色显示器及由CD-ROM存储数字地图的新金属组成的自主导航系统。90年代初，全球定位系统GPS的成功更为现代导航技术的发展、一用注入了强大的生命力。目前，现代汽车导航产品已经走过了第一代自助式导航和第二代多媒体导航两个阶段，基本都采用GPS作为主要的定位方法。

第一代自助导航产品由GPS和液晶显示器两部分构成。内置的GPS天线会接收卫星定位信息，由此测定汽车当前所处的位置。导航系统本身装有储存电子地图信息的

CD-ROM，通过GPS卫星信号确定的位置坐标与此相匹配，便可确定汽车在电子地图中的

准确位置。在此基础上，将会实现行车导航、路线推荐等多种功能。驾驶者只须通过观看显示器上的画面、收听语音提示，操纵显示器上的按键即可实现上述功能，从而轻松自如地驾车。由于地图存储于本地，所以在路径的计算方面速度较快，但因此不易于更新、升级。

第二代多媒体导航系统是在第一代的基础上增加了多媒体播放的功能，一般具有GPS卫星导航定位、路线规划以及VCD/DVD、电视等功能。多媒体导航的基本原理和第一代基本相同，可以算作是第一代的升级产品，从技术上并没有实现突破性的发展。

由于无线通信技术的快速发张，导航系统与无线通信的结合已成为有目共睹的一个发展趋势，车载导航器将来会演变成为具有无线通信功能的信息终端。日本网络ITS协议事务局长时津直树曾说“车载导航会成为各种服务信息的处理核心”。将GPS导航与无线通信结合实现联网功能的导航系统，除导航之外还可以赋予汽车更多的信息内容，被认为是“第三代导航系统”。

第三代导航系统的导航功能实现可以说是革命性的，一是可有效利用实时交通信息实现“疏堵式”导航，自动避开堵车路段；二是由于通信功能的应用，还可以增加安全控制、远程检测、求助救援的服务内容。这样，不仅可以大大提高汽车的综合性能，提高行车质量，减轻驾驶者的负担，而且还可以使驾驶者始终保持与外界的紧密联系。

第三代导航系统更符合中国市场对导航、安全、信息等多样化的需求，作为一个新亮点，将成为21世纪汽车发展中不可阻挡的潮流和趋势。第三代导航系统最终将成为汽车产品最基本、最普遍的特征之一。

当前研究最多的导航技术之一——机器视觉技术，因其具有检测范围广、信息容量大（结构化或者非结构化道路环境均能提供丰富的信息）、类似于人类驾驶决策且成本低廉等诸多优势，受到了越来越多的重视。为实现车辆的自主驾驶，视觉技术应具备实时性与鲁棒性等特点。为保证视觉系统的实时性和鲁棒性，可以采用高性能的硬件设备，但研究高效的识别算法也是至关重要的。

在导航技术中，引导磁钉或引导电缆技术通过在车道下埋设磁钉或电缆来为智能车辆提供导航信息。其优点是具有较好的环境适应能力，它在雨天、冰雪覆盖、光照不足、无光照的情况下都可以提供可靠的导航信息。其不足之处在于探测范围小，且需要对现行的道路设施做较大的改造。

1.1智能车辆的定义及概述

智能车辆（Intelligent Vehicle）又称轮式移动机器人，是一个集环境感知、规划决策、自动驾驶等多种功能于一体的综合系统。它致力于提高汽车的安全性、舒适性和提供优良的人车交互界面，是目前各国重点发展的智能交通系统一个重要组成部分，也是世界车辆工程领域研究的热点和汽车工业增长的新动力。

1.1.1智能车辆的研究意义

发展智能车辆有助于提升驾驶安全性，是智能交通系统的关键组成部分。随着经济

的发展，车辆拥有量的增加，非职业驾驶员人数的增多，交通事故的发生更加频繁，交通事故已经成为现代社会的第一公害。由各种原因引起的驾驶员注意力不集中(Lack of Attention)是交通事故频发的重要原因，与驾驶员自身相关的交通事故中90%是由驾驶员注意力不集中造成的。在美国警察局统计的交通事故中，约30%的交通事故是追尾碰撞，约20%的交通事故是由于车道偏离(Lane Departure)引起的。在此情况下，利用高新技术发展具有辅助驾驶或者自动驾驶功能的智能车辆成为解决问题的关键手段之一。德国Daimler-Benz公司1992年的研究报告指出，如果驾驶员能多0.5秒的警告时间，则60%的追尾事故可以避免，如果再多1秒的警告时间则90%的追尾事故可以避免。美国国家高速公路交通安全部(NHTSA:National Highway Traffic Safety Administration)预测碰撞警告系统能阻止37%-74%的追尾碰撞。因此，通过发展智能车辆来增加交通安全性不仅是必要的，也是可行的。智能车辆有助于减轻驾驶员的劳动强度和提高驾驶员的舒适性。如自适应巡航控制，自动跟随驾驶，自动泊车系统都可以大大减轻驾驶员的劳动强度。发展智能车辆的好处还包括优化使用交通设施、提高机动性、使旅行时间和能量消耗最小化等。

智能车辆在军事上和太空探测上有重要的意义。美国国家研究委员会

(NCR:National Research Council)曾预言：“20世纪的核心武器是坦克，21世纪的核心武器是在人的监督下计算机控制的无人作战系统”。为此，从80年代开始美国国防部高级研究计划局(DARPA:Defense Advanced Research Projects Agency)专门立项，制定了地面无人作战平台的战略计划。目标是研制出一台可以在崎岖地面上沿规划的路线自主导航及躲避障碍，并在必要时重新规划路线的智能车辆。智能车辆在前沿阵地无人侦察、野外巡逻、扫雷、救护等领域也有良好的应用前景。

智能车辆的研究可以大大促进其它学科的迅猛发展。智能车辆是典型的高技术集合体，研究智能车辆对相关学科有极大的促进作用，如对智能控制、人工智能、机器视觉和传感器技术的促进。

1.1.2智能车辆的产生与发展

智能车辆的出现除了技术上的进步使其成为可能外，来自工业应用、智能交通系统和军事方面的需求为智能车辆的发展起了很大的推动作用。

1智能车辆的发展起步于工业应用

智能车辆的研究可以追溯到50年代初美国Barett Electronics公司研制的世界上第一台自动引导车辆系统(AGVS:Automated Guided Vehicle System)，小车跟随一条钢丝索导引的路径行驶，并具有一个以真空管技术为基础的控制器。该系统于1954年在South Carolian州的Colombia市的Mercury Motor Freigh公司投入运行。尽管这只是一个运行于固定线路上的拖车式运货平台，但它却具有了智能车辆最基本的特征即无人驾驶。早期研制AGVS的目的是为了提高仓库运输的自动化水平，AGVS的应用领域仅局限于仓库内物品的运输。

在20世纪六、七十年代，瑞典的Volvo公司与Schiinder-Digitron公司合作研制

成功一种可装载轿车车体的AGVS，并将其用到了汽车装配线上。从此，AGV在工业上得到了广泛的应用，例如到1987年仅仅通用汽车公司就有1662台AGV。

2智能交通系统的发展大大推动了智能车辆的发展

在客观上，“智能交通系统”的发展大大促进了智能车辆的发展。智能交通系统的发展大致上经历了三个阶段：60～70年代为其第一个阶段，主要成果有日本的综合汽车交通控制系统、电子线路引导系统以及德国的类似系统。

1980～1994年为智能交通发展的第二阶段，日本1984年开始了道路/车辆通讯系统(RACS:Road and Automobile Communication System)项目的研究，它是汽车自动导航系统的基础。与此同时，欧洲开始了两项研究计划：一是1986年启动的，以汽车制造商为主导，涵盖13个汽车制造商、几个政府研究机构、19所大学的PROMEtheus (Program for a European Traffic with Highest Efficiency and Unprecedented Safety)计划——欧洲高效安全道路交通计划；二是由欧共体1989年发起的欧洲交通安全和道路系统计划，即DRIVE计划(Dedicated Road Infrastructures for Vehicle safety in Europe)。1990年开始美国开始实施智能车/路系统计划(IVHS: Intelligent

Vehicle/Highway System)。在这个阶段，智能车辆技术取得了突破性的发展，如美国CMU发展的Navlab系统、意大利Parma大学发展的ARGO汽车、德国的VaMP等都是在这一阶段得到大力发展的。

从1994年开始到现在是ITS发展的第三个阶段，美国从1994年起有联邦高速公路局(FHWA:Federal Highway Administration)组成国家高速公路系统联盟(NAHSC: National Advanced Highway System Consortium)推动为期八年的先进高速公路系统(AHS:Advanced Highway System)计划，1997年该计划被NHTSA(National Highway Traffic Safety Administration)所主导的智能车辆开发(IVI:Intelligent Vehicle Initiatives)计划取代，继续推动智能车辆的研发工作。这个阶段的特点是将先进的信息技术、数据传输技术、控制技术以及计算机处理技术等有效地综合运用于整个运输管理体系，使人、车、路及环境密切配合，从而建立起一种在大范围内、全方位发挥作用的实时、准确、高效的综合管理系统。

3智能车辆在军事上和和航航天天探探测上的应应用用推动了智能车辆的发展

美国对用于军事上的智能车辆倾注了很大的热情，以用来发展智能侦察车和无人作战平台，美国国防部曾立项研究自主地面车辆(ALV:Autonomous Land Vehicle)，和智能侦察车DEMO3，并取得了相当的成功。在太空探索方面，美国国家航空和航天局(NASA: National Aeronautics and Space Administration)研制的火星机器人索杰纳于1997年成功登上火星进行科学探测，这是一个六轮的自主移动机器人。2004年1月，美国研制的火星车机遇号和勇气号再次登上火星，直到现在，这两辆火星车仍然在工作。在太空探测领域研制的智能车辆在可靠性上比用于交通运输系统的智能车辆提出了更高的

要求。

1.2智能车辆中几个关键技术

1.2.1感知技术

人类在驾驶汽车时所接受的信息几乎全部来自于视觉，交通信号、交通标志、交通图案、道路标志等均可以看作是环境对驾驶员的视觉通讯语言。同时，人类在驾驶汽车时，通过对周围路面场景的观测来决定采取什么样的操作。因此，选择机器视觉作为感知路面场景的传感器是一种很自然的选择。机器视觉在智能车辆中的应用如图1.2所示。

视觉系统在智能车辆中主要用来识别车辆周围的交通环境，如确定车辆在车道中的位置和方位、车道的几何结构、检测车辆周围的障碍物如车辆和行人、识别交通标志和交通信号等。当机器视觉用于智能车辆时必须具备实时性、鲁棒性和实用性三方面的技术特点。实时性是指视觉处理系统的数据处理必须与车辆的高速行驶同步进行；鲁棒性是指智能车辆对不同的道路环境如高速公路、市区标准公路、普通公路等，不同的路面环境如路面及车道标线的宽度、颜色、纹理、动态随机障碍与车流等，以及变化的气候条件如日照及景物阴影、黄昏与夜晚、阴天与雨雪等均具有良好的适应性；实用性是指智能车辆在体积和成本等方面能够为普通汽车用户所接受。

智能车辆系统可靠运行的前提是通过各种传感器准确的捕捉环境和车辆自身的状

态信息，并加工处理，随后发出预警或者自动操控车辆。研究如何将传感器传来的信息加以有效的处理、分析，并准确的确定环境和车辆自身的状态是非常重要的。然而到目前为止，没有任何一种传感器能保证在任何情况下能提供完全可靠的信息，采用多传感器融合技术，即将多个传感器采集的信息进行合成，形成对环境特征的综合描述的方法，能够充分利用多传感器数据间的冗余和互补特性，获得我们需要的、充分的信息。

目前，在智能车辆领域，除了视觉传感器外，常用的还有激光雷达、毫米波雷达、声纳、红外探测、磁导引、GPS等传感器。

1.2.2决策技术

在辅助驾驶或者自动驾驶技术中，需要依据感知系统获取的信息来进行决策判断，进而向驾驶员发出警告或者对车辆进行控制。例如，在车道偏离警告系统和碰撞警告系统中，需要预测主车辆和其它车辆未来一定时间内的状态。先进决策技术包括模糊推理、强化学习、神经网络和贝叶斯网络等技术。

1.2.3控制技术

对自动驾驶车辆或者辅助驾驶车辆来说，利用环境感知信息进行规划决策后需要对车辆进行控制，比如对路径的自动跟踪，此时性能优良的控制器成为了智能车辆必不可少的部分，成为智能车辆的关键。

智能控制代表着自动控制的最新发展阶段，是应用计算机模拟人类智能，实现人类脑力和体力劳动自动化的一个重要领域。智能控制是一个新兴学科，包括递阶控制系统、专家控制系统、模糊控制系统、神经控制系统和学习控制系统等5个方面。

1.2.4车辆定位与路径规划

车辆定位导航系统应用车辆自动定位技术、数字地图、通信技术，为车辆提供路径引导、无线遥控等功能。在车辆定位导航系统中，定位是实现导航功能的前提和基础，车辆定位技术大致上可分为三类：惯性导航、无线电定位和卫星定位。

路径规划是智能车辆信息感知和车辆控制的桥梁，是智能车辆自主驾驶的基础，可分为全局路径规划和局部路径规划。全局路径规划是在已知地图的情况下，利用已知局部信息如障碍物位置和道路边界，确定可行和最优的路径，它把优化和反馈机制很好的结合起来。局部路径规划是在全局路径规划生成的可行驶区域指导下，依据传感器感知到的局部环境信息来决策车辆当前前方路段所要行驶的轨迹。与移动机器人路径规划相比，车辆的行驶环境具有非结构化、动态性、不确定性等特点，因此研究者们在借用移动机器人路径规划成果的同时，也在深入彻底研究智能车辆路径规划问题。

1.2.5其它

智能车辆的关键技术还包括车辆状态随机估计和智能车辆体系结构的研究等方面。为了对车辆进行有效的控制，必须全面准确的获取车辆的自身状态参数，如车辆横摆角速度估计、汽车轮胎与路面的之间的摩擦系数估计、以及车辆侧面碰撞模型的非线性动力学参数的辨识等。由于智能车辆系统复杂程度高、综合性强，一般需要一组研究人员共同研究开发，同时为了使系统能够在有限的时间和计算资源内完成各功能，计算经常需要一定的并行性，由此产生这样的问题－将计算资源有效的分布在一组处理器上需要什么样的体系结构？这就是智能车辆控制器体系机构所研究的问题。

1.3智能车辆导航技术

车辆导航系统通常被称为车辆路线引导系统，或车辆导行系统。在世界上，现代车辆导航方面的研究已经具有30多年的历史。它融合了汽车、交通、计算机、通信、系统科学等领域的技术，一直是众多高科技公司和各个大学研究的热点。早期的导航系统主要是利用惯性导航设备如陀螺、罗盘等实现定位车辆方向、进行航位推算等功能。由于该系统使用局限性很大，一直没有得到很好的推广。微电子技术、计算机技术、空间技术及制图技术的发展使车辆导航系统获得了飞速的发展。目前，随着GPS定位技术的出现，并结合其它导航系统（如DR），车辆定位系统可确定行驶在每个街道和十字路口的车辆的准确位置。

1.3.1卫星定位导航技术（GPS）

目前，可商用的卫星导航系统有两个，一个是美国的全球定位系统GPS，另一个是俄罗斯的全球导航卫星系统GLONASS（Global Orbiting Navigation Satellite System)。GPS作为新一代的全球定位系统，具有全天候、全球性、连续提供三维（或二维）定位导航数据以及误差有界等优点。GPS有两种定位导航服务功能：一是标准定位服务（SPS），它包括L1频率上的C/A码和导航电文。二是精密定位服务（PPS），它主要包括L1\L2频率上的P/Y码和事后提供的精密星历。美国为了保证自身的利益，使用了选择可用性政策（Selective Availability-SA)。使GPS得C/A码定位精度为：水平定位100米

（2drms,95%）。在取消SA误差后，GPS精度可达32米（2drms,95%）。另外在城市里面，由于楼群、立交桥、树木的遮挡，经常会造成GPS接收信号的失落和多路径效应，在某些地段和时段，GPS接收机不活的卫星树木会少于4颗，使GPS不能提供实时的定位导航信息。

差分GPS（DGPS)可以基本消除SA误差、电离层误差、星时钟偏差等系统误差，使GPS的定位精度达到10米以内。但是DGPS与GPS一样，在城市里面同样会受到信号失落和多路径以及不活星数少于4颗的影响。另外其可靠性也受到通信链路的影响。

GLONASS的定位精度比没有SA误差的GPS稍高，但由于俄罗斯在系统维护方面存在的问题，GLONASS在可靠性、覆盖范围方面较差，同时接收机的成本较高，体积较大。

从成本、可实现性、精度等方面来看，GPS和DGPS有着其他系统无法比拟的优点。但是单独使用GPS和DGPS也有本身无法克服的问题，如遮挡，失锁，多路径效应等等。对于需要实时得到定位导航信息和需要定位导航系统具有比较高的可靠性的系统来讲，单独使用GPS是无法满足要求的。

1.3.2航迹推算技术（DR）

航迹推断系统的工作原理是已知本时刻车辆的位置，量测得到下一时刻的距离和相对转角，从而推算得到下一个时刻的位置。因此，对于航迹推算系统来讲，需要测量车辆载体的航向和行驶的速率，从而得到车辆载体的位移。对于一般的航迹推算系统，5%的行驶距离误差是可以满足汽车和定位导航系统的要求。目前，该系统测量航向角所使用的传感器主要有磁罗盘、双差里程仪和角速率陀螺；测量速率的传感器主要有加速度计、里程仪和多普勒雷达。航迹推算系统是一个自主的定位导航系统，它一般不受外界环境的影响，可以通过自身的推算得到汽车载体的位置和速度信息，这是航迹推算系统的优点。但是航迹推算系统本身的误差是随时间积累的，因此航迹推算系统单独工作时是不能够长时间保持高精度的。

1.3.3地图匹配技术（Map Matching）

一般的汽车定位导航系统都将位置和导航信息在电子地图上进行显示，并且由于地图的比例尺较大，地图的精度一般是比较高的。尤其在城市里面，当汽车载体的位置在地图上显示在道路以外时，我们亦可认为定位存在着误差（以地图为标准）。地图匹配技术就是引入地图上的信息，通过将定位导航系统的信息与地图的信息进行比较和融合，从而提高整个系统的定位精度。

1.3.4视觉技术（VP）

在智能车辆的研究中，机器视觉具有检测范围广、信息容量大（结构化或者非结构化道路环境均能提供丰富的信息）、类似于人类驾驶决策且成本廉等诸多优势，因此，受到了高度的重视，成为当前研究最多的导航技术。目前，国内研制的智能车辆、以及国外的许多智能车辆都主要是依靠视觉来识别道路和障碍物，进而经过局部路径规划实现对车辆方向的控制。为实现车辆的自主驾驶，视觉技术应具备实时性与鲁棒性等特点。为保证视觉系统的实时性和鲁棒性，可以采用高性能的硬件设备，但研究高效的识别算

法也是至关重要的。应当指出，天气状况和光线的变化对机器视觉影响很大，在光照条件不好或无光照的情况下单纯依靠视觉无法保证能够进行可靠的检测与导航。这也是机器视觉的不足之处。

1.3.5组合定位导航系统

基于任何一个单独的导航技术的系统都有本身无法克服的短处。因此近些年来组合导航系统成为研究的热点，它将不同系统的信息进行融合，选择相应的融合算法，从而得到最优或次优的结果。通过组合克服了单个系统的缺点，使组合后的系统在可以满足成本要求的前提下，使系统的可靠性、精度、完整性都得到提高。目前使用的汽车定位导航系统的组合方案有几种：航迹推算系统+地图匹配；GPS+地图匹配；GPS+航迹推算系统；GPS+航迹推算+地图匹配；GPS+航迹推算+地图匹配+视觉定位等。

2视觉导航技术

2.1机器视觉

“机器视觉”，即采用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉系统是指通过机器视觉产品（即图像摄取装置，分CMOS和CCD两种）把图像抓取到，然后将该图像传送至处理单元，通过数字化处理，根据像素分布和亮度、颜色等信息，来进行尺寸、形状、颜色等的判别。进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。

机器视觉主要用计算机来模拟人的视觉功能，但并不仅仅是人眼的简单延伸，更重要的是具有人脑的一部分功能一一从客观事物的图像中提取信息，进行处理并加以理解，最终用于实际检测、测量和控制。

基于机器视觉的智能车辆导航是智能车辆系统的关键。它主要完成道路和障碍物检测任务,控制车辆在道路上安全行驶。实时性和可靠性是检验智能车辆导航系统的两个关键指标。

2.1.1机器视觉系统组成

一个典型的机器视觉系统包括以下五大块：

1照明

照明是影响机器视觉系统输入的重要因素，它直接影响输入数据的质量和应用效果。由于没有通用的机器视觉照明设备，所以针对每个特定的应用实例，要选择相应的照明装置，以达到最佳效果。光源可分为可见光和不可见光。常用的几种可见光源是白帜灯、日光灯、水银灯和钠光灯。可见光的缺点是光能不能保持稳定。如何使光能在一定的程度上保持稳定，是实用化过程中急需要解决的问题。另一方面，环境光有可能影响图像的质量，所以可采用加防护屏的方法来减少环境光的影响。照明系统按其照射方法可分为：背向照明、前向照明、结构光和频闪光照明等。其中，背向照明是被测物放在光源和摄像机之间，它的优点是能获得高对比度的图像。前向照明是光源和摄像机位于被测物的同侧，这种方式便于安装。结构光照明是将光栅或线光源等投射到被测物上，

根据它们产生的畸变，解调出被测物的三维信息。频闪光照明是将高频率的光脉冲照射到物体上，摄像机拍摄要求与光源同步。

2镜头

FOV（FieldOfVision）=所需分辨率*亚象素*相机尺寸/PRTM（零件测量公差比）镜头选择应注意：①焦距②目标高度③影像高度④放大倍数⑤影像至目标的距离⑥中心点/节点⑦畸变

3相机

按照不同标准可分为：标准分辨率数字相机和模拟相机等。要根据不同的实际应用场合选不同的相机和高分辨率相机:线扫描CCD和面阵CCD；单色相机和彩色相机。

4图像采集卡

图像采集卡只是完整的机器视觉系统的一个部件，但是它扮演一个非常重要的角色。图像采集卡直接决定了摄像头的接口：黑白、彩色、模拟、数字等等。

比较典型的是PCI或AGP兼容的捕获卡，可以将图像迅速地传送到计算机存储器进行处理。有些采集卡有内置的多路开关。例如，可以连接8个不同的摄像机,然后告诉采集卡采用那一个相机抓拍到的信息。有些采集卡有内置的数字输入以触发采集卡进行捕捉，当采集卡抓拍图像时数字输出口就触发闸门。

5视觉处理器

视觉处理器集采集卡与处理器于一体。以往计算机速度较慢时，采用视觉处理器加快视觉处理任务。现在由于采集卡可以快速传输图像到存储器，而且计算机也快多了，所以现在视觉处理器用的较少了。

2.1.2机器视觉工作原理

视觉系统的输出并非图像视频信号，而是经过运算处理之后的检测结果(如尺寸数据)。通常，机器视觉测试就是用机器代替肉眼来做测量和判断。

首先采用CCD照相机将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号。图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，如：面积、长度、数量、位置等。最后，根据预设的容许度和其他条件输出结果，如：尺寸、角度、偏移量、个数、合格/不合格、有/无等。上位机(如PC和PLC)实时获得检测结果后，指挥运动系统或I/O系统执行相应的控制动作(如定位和分类)。

2.2道路检测

在智能车辆导航中,道路检测主要是为了估计车辆在道路中的位置和方向,以便控制车辆按预定路线行驶。另外,它还为后续的障碍物检测确定搜索范围,缩小障碍物检测的搜索空间,降低算法复杂度和误识率。由于现实中的道路多种多样,再加上光照、气候等各种环境因素影响,道路检测是一个十分复杂的问题,至今仍无一个通用的检测算法。现有系统基本上都是针对各类具体道路分别设计相应的检测算法。为了降低处理难度和

提高检测速度,现有算法基本上都对道路做了一定的假设。通常采用的假设有: (1)特定兴趣区域假设。在确定系统中,道路在图像中的位置相对固定,因此可以仅对图像中特定区域进行处理,从而缩短处理时间,降低算法的复杂度。(2)道路等宽假设。假设道路的宽度基本不变或变化很小,两条路边可以认为是平行的。这样就可以利用平行路边这一特征进行道路检测。(3)道路平坦假设。利用这一假设,既可以将检测结果从图像坐标系转换到世界坐标系,为车辆控制提供直观信息；也可以对图像进行逆透视变换,将前视图转换为准俯视图,降低道路检测难度。另外,道路平坦假设也为障碍物定义提供参考。

目前道路检测算法主要有两大类:基于道路特征的方法和基于道路模型的方法。下面分别讨论这两类方法。

2.2.1基于特征的道路检测

基于特征的道路检测算法主要包括两个部分:特征提取和特征聚合。首先分析道路图像,确定选择哪些特征；然后利用这些特征进行图像分割；最后根据一定的准则将分割结果组合成直观的道路表达。

道路特征选取可从区域角度和边缘角度分别考虑。基于区域的特征选取主要是分析道路区域和非道路区域之间的不同之处,两者的相异性可作为特征,例如色彩和纹理。在彩色道路图像中,道路色彩与周围环境具有很大的差别,可以利用这一特性实现道路区域分割。由于光照不均和阴影等其他因素影响,一幅图像中道路的色彩不可能完全一致,周围环境色彩更是千差万别,仅划分道路和非道路两类区域很难准确实现道路分割。SCARF中则将道路区域和非道路区域分别划分成4类,从而提高分割的准确度。有的文献中利用形态学方法,实现图像中相似区域的局部聚类,然后再使用规则完成区域合并,得到完整的道路区域。纹理也是道路图像中的一个显著的特征。路面纹理相对单一,排列有序；而周围环境的纹理则杂乱无章。可以根据这一特征实现道路区域分割。

道路的边缘一直是关注的焦点。一般算法中先求取图像中的边缘梯度,然后对具有较大梯度的边缘按照其梯度方向进行跟踪,最终得到整个边界。由于边界的不连续性,利用断断续续的边缘组合得到整个路边的描述是关键。一般采用拟合的方法实现,有全局直线拟合、分段线性拟合等多种。在强烈的光照下,阴影的影响不可忽视,有时阴影的边缘比道路边界更加强烈,将阴影边缘剔除也是一个难点。一般利用阴影边缘的不规则性和阴影区域的色彩特征来解决这个难题。

由于各个特征都有自身的优点和不足之处,同时采用边缘、区域等多种特征是基于特征道路检测算法的一种趋势。KRUS中就同时利用边缘信息,区域信息和道路的先验知识,使得道路检测算法更准确可靠。

为了减少算法的计算量,通常利用Kalman滤波器预测道路在下一帧图像中可能出现的位置,从而缩小图像处理区域,加快道路检测速度。

2.2.2基于模型的道路检测

结构化道路和非结构化道路都具有相对规则的道路标记或路边,根据路边形状建立相应的曲线模型是道路检测中的又一热点。

最简单的一类模型是直线模型。在有限长的范围内,假定路边是两条平行直线。在前视图像中,路边则表现为相交于消失点(vanishing point)的两条射线。先利用Hough 变换等方法找到图像中存在的直线,然后将相交于消失点的两条直线确定为路边。也可以先进行逆透视变换,将前视图转换为准俯视图,然后再从图像中提取平行直线。

抛物线和多项式模型是一种常见的弧形道路描述。该类模型的参数确定十分关键。为了描述更为广泛的道路结构,有的文献中使用了B-样条曲线模型。因为B-样条能通过一组控制点构成任意形状曲线。首先通过消失点估计算法确定B-样条的初始位置,然后使用最小均方能量方法在整幅图像中检测B-样条模型的控制点。该模型能够有效抑制噪声,阴影和光照不均的影响,但其算法复杂度很高。

相对于基于特征的道路检测方法而言,基于模型的道路检测可以有效克服路面污染,阴影,光照不均等环境因素影响。但是当道路不符合预先假设时,模型就会失效,因此模型的选择很关键。为了提高道路模型的鲁棒性,通常根据当前检测结果及时更新道路模型参数,使得道路模型更加符合实际道路描述。

2.3障碍物检测

障碍物检测是智能车辆安全行驶的重要保证。由于障碍物的出现具有不可预知性,无法根据预先设定的电子地图避开障碍物,只能在车辆行驶过程中及时发现,及时处理。当前,关于障碍物的定义还没有统一的标准。一些系统中将障碍物限定为道路上中近距离的行人,其他车辆等。更多系统中则认为障碍物是车辆行驶道路上具有一定高度的物体。最近,有些系统中把道路中可能妨碍车辆行驶的凹坑,水沟等低于道路平面的地形也定义为障碍物。因此,可以认为一切可能妨碍车辆正常行驶的物体和影响车辆通行的局部异常地形都是车辆行驶过程中的障碍物。障碍物检测算法主要有以下3种。

2.3.1基于特征的障碍物检测

基于特征的障碍物检测算法主要用于车辆和行人检测。车辆和行人具有一些明显的特征。例如,车辆具有规则的水平边界和垂直边界,有良好的对称性。可以通过这些特征在图像中检测并定位车辆,并可得到其外接矩形,便于跟踪。

在红外热图像中,行人和车辆的特征更加明显。由于人体,车辆的发动机、排气管等部位的温度比周围环境偏高,在红外图像中呈现出明显的高亮区域,很容易检测。

基于特征的障碍物检测方法一般用于单摄像机系统中,快速有效。但大都只能确定障碍物在图像中的位置,难以得到障碍物的实际距离,需要同时借助其他一些测距传感

器实现障碍物的实际定位。

2.3.2基于光流场的障碍物检测

一般情况下,由于图像中的光流与运动场一致,可以用来检测运动的障碍物。基于光流场的障碍物检测通常分为3步。首先通过分析图像序列中的相邻帧计算光流场；然后根据光流场估计车辆的主运动方向；最后分析与主运动不一致的光流,确定障碍物。在基于光流的检测算法中,光流场的计算是十分复杂的。通常采用基于梯度、相关性、物

体特征和网格计算的方法来估计光流场。

基于光流场的障碍物检测无需障碍物的先验知识,可以处理一般高出地面的运动障碍物,但对于相对运动缓慢或静止的障碍物失效。

2.3.3基于立体视觉的障碍物检测

基于立体视觉的障碍物检测是目前障碍物检测中最常用的方法。首先使用两个或多个摄像机从不同视角同时获取场景图像；然后通过图像匹配发现障碍物并得到图像间的视差；最后根据障碍物在图像中的位置、视差以及摄像机标定参数计算出障碍物的实际距离。

该类方法中最复杂、最耗时的部分就是图像间的匹配。由于障碍物检测的实时性要求,经典的逐像素匹配算法很难胜任。匹配算法很难胜任。大多数道路跟踪系统中采用了基于特征的图像匹配,其中最常见的是利用图像中的垂直边界进行匹配。另外,也有系统采用逐步求精的方法,先在各个图像中单独检测障碍物的大概位置,然后再对上一步中粗略确定的障碍物区域进行匹配和求精。这样,可以缩小待匹配区域,减少匹配时间。匹配完成后,根据摄像机参数和视差方程计算出障碍物的实际距离。

也有一类基于立体视觉的障碍物检测方法不直接进行左右图像的匹配,而是根据摄像机标定参数,将左右图像先投影到同一个坐标系下,利用投影后左右图像之间的差别来检测障碍物。由于路面的相似性,投影后的道路具有类似灰度；而障碍物在左右图像中的位置不同,会产生平面视差,可以通过对两幅投影图像取差并阈值化,找出障碍物。这种方法要比直接进行图像匹配更为快捷,但对摄像机参数十分敏感,而且,还需对投影图像进行规定化处理,否则很容易引起误识。

总之,基于立体视觉的障碍物检测具有显著优点,它既不需要障碍物的先验知识,对障碍物是否运动也无限制,还能直接得到障碍物的实际位置。但其对摄像机标定要求较高。而在车辆行驶过程中,摄像机定标参数会发生漂移,需要对摄像机进行动态标定。

2.4检测系统的设计

2.4.1原理

超声波测距是基于超声波在介质中的传播特性的距离测量。其原理是利用测量超声波发射脉冲和反射后接受脉冲的时间差，再结合超声波在空气中的传播速度来计算距离的，测距原理比较简单。超声波测距离具有很多优点，超声波对雨、雾、雪的穿透能力很强、衰减小，因此可以再雨、雪、雾等恶劣天气下工作。但超声波测距在高速行驶的汽车上的应用有一定局限性，这是因为超声波的传输速度相对较慢，当汽车在高速公路上高速行驶时，使用超声波测距无法跟上车距的实时变化，因此误差很大；二是超声波的方向性相对于激光光束来讲要差，发散角大，要测远距离的障碍物，由于反射波过于微弱，使得灵敏度下降。故超声波测距一般应用在短距离测距。目前，在较短距离的测量中，超声波测距技术得到了广泛的应用。在本设计中采用了可靠性高的超声波换能器和温度智能传感器，因此测距距离较远，最远可达到15m，精度也有很大提高，适合于

汽车倒车和恶劣的天气条件下或夜间低速行驶时作防装系统使用。

超声波是指频率在16KHz 以上，不能引起常人听觉反应的机械振动波，是物体的机械振动在弹性介质中的机械振动波，由于超声波具有非常短的波长，可以聚集成狭长的发射线束而呈束状直线传播，故传播具有一定的方向性。超声波在空气中的传播速度大约为340m/s ，但其传播速度随介质温度的上升而加快，气温增高1℃，声速增加0.6m/s 。超声测距原理，一般采用度月时间法：即D=CT/2，其中D 为机器人（车辆）与被测物之间的距离，C 为声波在介质中传播的速度（331.41/273/C t m s =+，t 为摄氏温度），T 为超声波发射到返回的时间间隔。

2.4.2硬件电路

主控制器

本设计采用8051单片机作为控制器,由超声波发射电路、接收放大电路、环境温度采集电路及距离显示电路和声光报警电路组成。8051单片机是整个系统的核心部件，协调其他各部件的工作。S1为启动检测系统按钮，系统启动后单片机控制的振荡源产生40kHz 的频率信号来驱动超声波换能器UCM40T ，它与UCM40R 一样是压电式陶瓷超声波传感器，UCM410T 每次发射包含10个脉冲，当第一个超声波脉冲发射后，计算器开始计数，在检测到第一个回波脉冲的瞬间，计数器停止计数，这样就能够得到从发射到接收的时间间隔，温度采集电路也将现场环境温度数据采集送到单片机中，提供计算距离时对超声波传播速度的修正。最终单片机利用距离计算公式计算出障碍物的距离，另外，还可设置报警临界值，当实测距离小于临界值时就发出报警信号，本系统采用了3个数码管显示实时测量的障碍物距离，用LED 管和蜂鸣器实现声光报警。主控电路如图1所示。

图1

超声波发送

这部分包括超声波信号的产生，换能器等环节，40kHz的超声波发送脉冲信号单片机8051的P1.3口信号放大后送至换能器UCM40T，由其向被测方向发射超声波。信号的脉冲宽度及脉冲间隔均由软件控制。脉冲宽度约为100us，在一个调试脉冲内包含10

各40kHz的方波。脉冲发送间隔取决于要求测量的最大距离。若在有效范围内有被测物的话，则在后一路超声波束发出之前应当接收到前一路发出的反射波，否则认为没有障碍物。因此，按有效测距范围可以估算出最短的脉冲间隔发送时间。例如：最大测距范围为15m时，脉冲间隔时间

t ms

≥。

==?≈，实际应取90

2/215/34090

t s v ms

发送电路如图2所示。

图2

超声波接收

这部分接收换能器UCM40R、比较及控制等环节组成。由于在距离较远的情况下，声的回波很弱，因此换能为电信号的幅值也较小，为此要求将信号放大100万倍左右。采用三级放大：前两级各放大100倍，前两级采用高速精密放大器LM318，其带宽为15MHz，放大倍数为100倍时，能充分满足要求；第三级采用LF353运算放大器，带宽为4MHz，对于100倍的放大效果，能充分满足条件，放大后的交流信号经光电隔离送入音频译码

集成块LM567，LM567是一个高稳定的锁相环、并具有同步调幅锁相检波电路，内部的压控振荡器的中心频率01/1.1f RC =，工作电压为4.75~9V V ，当输入信号大于25mV 时，输出端8脚由高电平跃变为低电平，作为终端信号送至单片机8051中断口INT9。在中断服务程序中，读取时间计数器的计数值，并结合温度换算出的速度算出发射到接收的距离。图3给出了超声波接收电路原理图。

图3

温度采集

温度采集电路主要应用了Dallas 半导体公司的数字化温度传感器DS18B20，

DS18B20是Dallas 公司生产的一线式数字温度传感器，DS18B20内部结构主要由4部分组成：64位ROM 、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH 和TL 、配置寄存器。I/O 为数字信号输入/输出端；GND 为电源地；UDD 为外接供电电源输入端。DS18B20具有3引脚T0-92小体积封装形式；温度测量范围为55~125-+℃℃，可编程为9位~12位A/D 转换精度，测温分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出；其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生，CPU 只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口极少，可节省大量的引线和逻辑电路。本系统中DS18B20的I/O 口直接与8051的P2.0连接，实现温度信号的传送。图4给出了DS18B20温度采集电路。

图4

2.4.3软件设计

本系统软件部分由主程序和T0中断服务子程序、INT0中断服务子程序。主程序完成系统初始化、控制发射和接收超声波等。主程序流程图、T0中断子程序、外部INT0中断服务子程序如图5所示。T0设置为90ms 中断一次，其任务就是每隔90ms 、产生10个40kHz 的超声波发射脉冲。INT1中断子程序读取A/D 转换结果，并将相应数值转换为环境温度值；INT0停止T0，T1计数，根据T1内容计算时间T ，并进行最终距离的计算。先计算超声波传播速度331.41/273/C t m s =+，再计算距离：T=CT/2，并将计算结果送入缓冲区以备通讯。系统上电后，初始化各寄存器，使微处理器8051中的定时/计数器T0装入计数常数；定时/计数器T1的数初值TH1=00H ，TL1=00H ；安装汽车前方两侧的超声波收发装置，处于发射状态：当定时/计数器T0产生90ms 中断时，微处理器发出一个超声波脉冲，计数器开始计数；同时T0计数器重新载入90ms 的计数常数。准备新一轮的中断；当微处理器的外部中断脚INT0接收到了发射脉冲的第一个回波信号时，T1计数器停止计时：对于T1计数器中的时间数据进行处理，系统中以障碍物与汽车之间6m 的距离为报警信号，当距离小于6m 时，启动声光报警，同时显示器显示汽车与障碍物的距离。

图5 程序流程图 程序如下：

VOUT EQU P1.0

ORG 0000H

LJMP START

ORG 0003H

LJMP PINT0

ORG 000BH

LJMP INTT0

ORG 0013H

RETI

ORG 001BH

LJMP INTT1

ORG 0023H

RETI

ORG 002BH 开始

单片机初始化

T0中断子程序

有回波

INT0中断子程

计算距离

报警子程序

结束

T0中断入口 关中断T0,T1初始 发射超声波，T0,T1开始计数 盲区延时 INT1收到回波信号，TI 停止计时处理计数 返回 INT0中断入口 关外部中断 读取计数时间值 温度测量子程序 开外部中断 返回

N

Y

RETI

***********主程序************** START: MOV SP,#4FH

MOV R0,#40H

MOV R7,#0BH CLEARDISP:MOV @R0, #00H

INC R0

DJNZ R7,CLEARDISP

MOV 20H, #00H

MOV TMOD,21H

MOV TH0, #00H

MOV TL0,00H

MOV TH1,0F2H

MOV TL1,0F2H

MOV P0, 0FFH

MOV P1, 0FFH

MOV P2, 0FFH

MOV P3, 0FFH

MOV R4, 04H

SETB PX0

SETB ET0

SETB EA

SETB TR0

START1: LCALL DISPLAY

JNB 00H,START1

CLR EA

LCALL WORK

SETB EA

CLR 00H

SETB TR0

MOV R2,#64H LOOP: LCALL DISPLAY

DJNZ R2,LOOP

SJMP START1

INTT0: CLR EA

我国智能交通产业发展现状、前景及趋势分析

我国智能交通产业发展现状、前景及趋势分析 我国智能交通产业发展现状 智能交通系统经过近二十年的发展，逐步从技术研究开发走向应用。智能交通标准化，作为推动传统交通向现代交通转化的主要手段之一，日益受到国际社会和世界各国的重视。智能运输系统标准的应用效果，是衡量产业发展程度的重要手段，无论是在国际社会、发达国家，还是在中国，智能运输系统标准制定过程中的竞争正日益白热化。 目前，涉及智能运输系统标准化的国际性组织主要有：国际标准化组织（ISO）、国际电信联盟（ITU）、欧洲电信标准化协会（ETSI）、美国电气工程师协会（IEEE）等。这些国际标准化组织由原来的分别独立工作，逐渐走向协作工作，共同制定标准并实施标准的检测。其中，大型跨国集团（如汽车企业、通信设备制造企业）起到了举足轻重的作用。美国、欧洲、日本等发达国家和地区，纷纷建立了智能交通标准化组织，积极推动产业发展。 我国于2003年正式成立了全国智能运输系统标准化技术委员会，开始组织实施智能运输系统的标准研究及制定工作。 作为发展中国家，我国的地理、人文、经济及交通基础设施，与国外发达国家存在巨大差异，采用国际标准和国外先进标准，从某种意义上来说是一种既经济又实用的技术引进方法。但是，无论是ISO、IEEE还是ITU中，大型跨国集团都是标准制定的主要力量，制定标准的目的无非是为了扩大其市场份额，不加分析地采用这些标准，往往会直接把中国市场拱手让人。 目前，在交通运输部、科技部等相关部委的支持下，全国智能运输系统标准化技术委员会已经完成了智能运输系统标准体系，并两到三年修订一次。经过十余年的努力，已经发布了70项国家及行业标准，涉及数据字典、地理信息、信息安全、电子收费、交通专用短程通信、交通信息服务、交通管理、公交智能化、物流电子单证、汽车辅助驾驶。 例如道路电子不停车收费系统（ETC）是解决公路收费站拥堵的有效手段，也是节能减排的重要技术措施，二十世纪末，国际上以欧洲CEN/TC278、日本ISO/TC204为主体开展地区或国家ETC标准研究和制定工作。由于缓解高速公路收费站拥堵和提高高速公路管理现代化水平的需求迫切，我国急需确立ETC的国家标准。相对于欧洲、日本等ETC技术，我国实际的应用环境对ETC技术提出了更高的要求：要求ETC收费车道的布设更灵活；在保证通行效率、可靠性等基本前提下应具有更高的安全性、更低的成本；车载设备应具有更低的能耗，以便可以通过电池供电。甚至欧洲、日本、美国等国家和地区的ETC技术标准都难以满足上述应用条件。

视觉导航智能车辆的目标识别精确性与实时性研究

视觉导航智能车辆的目标识别精确性与实时性研究 1）概述 2）视觉路径导航原理 3）识别精确性研究（提高精确性的意义和方法：滤波、自适应阈值等） 4)实时性研究（软硬件方面；软件方面：优化算法、其他处理方法（减小图像处理区域等）） 5）总结 1.概述 智能车辆技术 智能车辆（IntelligentVehicle）又称轮式移动机器人，是一个集环境感知、规划决策、自动驾驶等多种功能于一体的综合系统。它致力于提高汽车的安全性、舒适性和提供优良的人车交互界面，是目前各国重点发展的智能交通系统一个重要组成部分，也是世界车辆工程领域研究的热点和汽车工业增长的新动力。 智能车辆概述 智能车辆的研究意义 随着经济和社会的迅速发展，交通基础设施的瓶颈制约作用越来越明显。这种制约不仅体现在交通堵塞问题日益突出上，同时还体现在由于交通不畅而造成的环境污染问题及相对落后的道路和先进的车辆对人们的生命、财产所形成的安全隐患。正因为如此，智能交通系统(IntelligentTransportationSystems,ITS)日益受到欧洲、日本、美国等发达国家的重视并成为研究热点。他们相继启动了各种以智能交通系统为目标的研究与开发项目。如欧洲的PROMETHEUS和DRIVE项目，日本的VICS和ARTS项目，美国的IVHS项目等。各国家各地区研究的项目内容，对智能交通系统的定义不尽相同，各项目的重点也有所不同，但目标都是综合利用新的信息技术、计算机技术、自动化技术、管理技术等，来提高道路和车辆的利用效率，提高安全性，减少污染及阻塞的发生。

ITS一般由两部分组成，即智能道路及交通控制系统和智能车辆系统IVS(IntelligentVehicleSystem)。目前智能道路系统的构筑还处于起步阶段，相应的基础设施建设周期长且投资大，所以发展智能车辆及车辆自主行驶系统，通过提高车辆自身智能的方案是目前实现安全、高效的自主行驶的最佳选择，同时它还可为开发将来在完备的自动高速网络环境中运行的智能车辆奠定基础。 智能车辆作为智能车辆系统的基本组成单元，可以集成如视觉技术、触觉技术、自主控制和决策技术、多智能体技术、智能控制技术、多传感器集成和融合技术等许多最新的智能技术，从而能够完成很多高智能工作。我国也已经把智能车辆列入国家高新技术计划，足以证明政府有关部门对发展智能车辆的高度重视。 智能车辆的应用范围 由于智能车辆具有环境感知、规划决策、自动驾驶等功能，目前已经在以下场合得到了广泛应用。 1．智能交通系统 为解决交通问题，各发达国家在ITS的研究上均投入了大量的人力、物力。自然而然，智能车辆就成为ITS的一个重要的组成部分，得到越来越多的重视。 2．柔性制造系统和柔性装配系统 在计算机集成制造系统中，智能车辆用来运输工件，能够极大的提高生产效率，降低生产成本。 3．军事领域 智能车辆的研究也受到了军方的关注。以智能车辆作为其它智能武器的安装平台，能够实现全天候的自动搜索、攻击动静态目标，能够极大的提高在高新技术战争中的攻击力，减少人员伤亡。 4．应用于其它特殊环境 智能车辆在有毒或放射性环境下运输，还可应用于野外探险、消防、救灾等。 智能车辆的研究状况 1．国外研究概况 国外对于智能车辆技术的研究始于20世纪70年代末，最初是军方用做特殊用途的，80年代得到了更深入的研究。进入90年代后，由于与智能交通系统的结合，

智能交通行业现状及发展趋势分析

报告编号：1597871

行业市场研究属于企业战略研究范畴，作为当前应用最为广泛的咨询服务，其研究成果以报告形式呈现，通常包含以下内容： 一份专业的行业研究报告，注重指导企业或投资者了解该行业整体发展态势及经济运行状况，旨在为企业或投资者提供方向性的思路和参考。 一份有价值的行业研究报告，可以完成对行业系统、完整的调研分析工作，使决策者在阅读完行业研究报告后，能够清楚地了解该行业市场现状和发展前景趋势，确保了决策方向的正确性和科学性。 中国产业调研网https://www.wendangku.net/doc/9f15357172.html,基于多年来对客户需求的深入了解，全面系统地研究了该行业市场现状及发展前景，注重信息的时效性，从而更好地把握市场变化和行业发展趋势。

一、基本信息 报告名称： 报告编号：1597871←咨询时，请说明此编号。 优惠价：￥8100 元可开具增值税专用发票 网上阅读：ongHangYeXianZhuangYuFaZhanQianJing.html 温馨提示：如需英文、日文等其他语言版本，请与我们联系。 二、内容介绍 中国智能交通系统已从探索进入到实际开发和应用阶段，且保持着高速的发展态势。2012年中国城市智能交通市场规模保持了高速增长态势，包含智能公交、电子警察、交通信号控制、卡口、交通视频监控、出租车信息服务管理、城市客运枢纽信息化、G PS与警用系统、交通信息采集与发布和交通指挥类平台等10个细分行业的项目数量达到4527项；市场规模达到163.3亿元，同比增长21.68%。2013年，我国城市智能交通市场规模为192.9亿元，同比增长20.6%。预计，2014年城市智能交通市场规模将达到230.98亿元，到2018年市场规模将达488.21亿元左右。各地政府高度重视智能交通建设，市场持续增长，从目前智能交通行业整体发展来看，预计到2015年，我国智能交通领域规模将达到1500亿元左右，智能交通市场正在不断扩容，为各类相关智能交通软硬件提供商带来了巨大的发展商机。 从发展趋势来看，物联网和智能交通的结合将是必然的选择，物联网、云计算等现代信息技术处理能力将成为未来智能交通发展的核心技术。从行业的投资机会来看，由于智能交通项目往往地域性较强，因此在投资时可关注区域内领先的企业以及拥有有效核心技术的企业。其中，从长期发展趋势来看，一线城市的智能交通市场竞争相对更加激烈，而未来二三线城市的智能交通也将获得更快的发展。同时，从风险投资机构的投资细分市场来看，预计智能交通前端的视频监控设备厂商、整体解决方案厂商以及城市智能交通运营商将获得更多的关注。 我国的智能交通系统具有广阔的发展前景，在未来几年，ITS主要应用于我国的城市交通和城际交通这两个领域。随着公路、铁路、城轨、水路、航空建设的进一步加快，智能交通行业的发展必将加快其步伐，预计未来几年仍将以超过25%的年增长率高速增长。目前在全国2300个县级以上城市中，近半数以上的城市不同程度地安装了现代化的交通管理技术系统，“十二五”期间，我国将在200个以上的大中型城市建立城市交

RFID城市车辆定位与导航系统

RFID城市车辆定位与导航系统 //https://www.wendangku.net/doc/9f15357172.html, - 1 - RFID城市车辆定位与导航系统 望诚 北京邮电大学电子工程学院，北京（1<0<0876） 摘要：城市交通的不断发展，要求对车辆实现准确地定位和导航已经成为了一种未来必然 的趋势。而 RFID技术作为一项有着巨大应用前景的技术，已经在物流、运输、城市交通等 各个行业得到了飞速的发展和应用，本文在分析当前城市车辆现有的定位技术的基础上，就 RFID 实现城市车辆定位提出了一种新方案，详细介绍了 RFID 城市交通定位系统的各个组 成部分、工作原理以及系统实施的可行性、具体前期应用领域等问题。 关键词：ITS，RFID，车辆定位与导航 1. 引言 伴随着各项科学技术和应用技术的不断发展和进步，城市交通也已经开始逐渐走向了智 能化、人性化的道路，从而产生了智能交通系统（Intelligent Traffic

System，ITS）的概念， 它是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子控制技术、传感器技术以及计算机处理技 术等各种技术有效地综合运用于交通系统中，从而实现对交通系统更加准确，实时，高效地 综合管理和控制，最大限度地实现人、车、路之间的和谐统一。其中智能交通发展的一个重 要方向就是对于城市交通中车辆的准确定位和导航，已经成为了许多行业（如公交、消防、 紧急救护、交通事故处理等）发展的一种必然的需求。 2. 现有的城市交通车辆定位与导航系统 2.1 GPS车辆定位与导航系统 GPS（Global Positioning System，全球定位系统）是目前发展已经较为成熟的一项定位 和导航技术，并且已经得到了较为广泛的实际应用。它是利用美国的24颗（其中3颗备用） 空间卫星来达到全球范围的覆盖，从而实现全球、全天候、全方位的定位与导航功能。GPS 系统主要包括地面控制部分，空间卫星部分和地面用户装置（GPS接收机终端）三个组成部 分。目前在城市车辆定位和导航中也已经得到了较为广泛和成功的应用，其定位精度一般为 2<0m～3<0<0m。 2.2 A-GPS定位与导航系统 A-GPS（Assisted GPS，网络辅助 GPS），它是对 GPS系统的一种改进，在 GPS

基于GPS的汽车导航系统的设计与实现

邮局订阅号：82-946360元/年技术 创新 汽车电子 《PLC 技术应用200例》 您的论文得到两院院士关注 基于GPS 的汽车导航系统的设计与实现 Realization and design of automobile guidance system based on GPS （吉林工程技术师范学院）张丹彤 ZHANG Dan-tong 摘要:设计并实现了一种以单片机为主要控制器件、基于GSP 模块的新型智能电动汽车底盘的导航系统。GPS 定位系统主 要采用技术非常成熟的GPS 模块进行与单片机的接口通信完成，使用更方便，定位也更准确。所设计的电动导航系统具有全球定位、自动控制、实时性好等多方面优点为一体，应用在当今的汽车上有较好的发展前景。关键词:GPS;导航;数据采集中图分类号:U49文献标识码:A Abstract:The present paper introduced one kind take the monolithic integrated circuit as the primary control component,based on GSP module new intelligent electric automobile chassis guidance system design.The GPS localization mainly uses the technical ex -tremely mature GPS module to carry on with the monolithic integrated circuit connection correspondence completes,use more conve -nient,the localization is also more accurate.This chassis collection whole world localization,the automatic control,timeliness good and so on the various merit is a body,applies has the good prospects for development on the now automobile.Keywords:GPS;navigation;data acquisition 文章编号:1008-0570(2008)11-2-0255-02 近年来，我国私人小轿车拥有量呈上升趋势，单位用轿车拥有量也在快速发展，对于这一类车辆，GPS 领航系统侧重于电子地图领航，对运行路线不固定的车辆，可预先设置到达目的地，在运行中告知运行路线，起到领航的重要作用。本论文介绍了一种以单片机为主要控制器件，基于GSP 模块的新型智能电动汽车底盘的导航系统设计。 1主体控制方案 本系统是以单片机为主要控制器件，基于GSP 模块的新型智 能电动汽车底盘的导航系统设计。该车底盘具有智能避障、 寻迹、测距、报警、寻光、行驶路程显示、行驶时间显示、车体所在环境温度显示、车体所在环境湿度显示、人工定位等功能。可以使用无线遥控器控制，并可以在上位机显示出它所在的位置等数据信息。本系统设计主要包括硬件电路的设计、实时操作系统程序设计、多机通信设计与总线接口的设计。系统框图如图1所示。 图1系统框图 本系统硬件电路主要包括控制模块、GPS 定位模块、电机 驱动模块、传感器数据采集模块、网络节点接口模块、光报警模 块、 显示驱动模块、时间模块、键盘模块与无线通信模块组成。传感器数据采集模块由光电传感器进行对光线的跟踪，红外传 感器进行对近距离的数据采集，声纳传感器进行对远距离的数 据采集，温度传感器对车体周围的环境温度采集，湿度传感器 对周围环境的相对湿度采集等。网络接口采用串行通信方式。 显示驱动模块由LED 数码管与液晶共同显示。无线通信模块采用FSK 方式进行无线传输。 2GPS 定位系统设计 GPS 定位主要采用技术非常成熟的GPS 模块进行与单片机的接口通信完成。电机驱动电路模块主要采用H 型电路构建而成。GPS 模块的电源接口供电有15v 、12v 、5v 、3.3v 不等，本系统为了设计简单采用全新台湾HOLUX 公司推出的SIRF 第三代高灵敏度超小型GPS 接收模块这是最新推出的产品，采用 SiRF 第三代芯片， 主要是定位灵敏度大大提高，例如在汽车上应用时，只要靠近车窗就能较好工作，使用更方便，定位也更准确。本模块主要是提供给从事GPS 模块二次开发的客户使用的，GPS 模块使用3.3伏 （70毫安）直流工作电压，默认每秒输出一次TTL 的NMEA-0183信号。 此模块接口定义如表1所示。GPS 控制模块口控制模块方框图如图2所示。为了使车具 有导航系统，所以在车体上安装了GPS 模块，本设计采用全新台湾HOLUX 公司推出的SIRF 第三代高灵敏度超小型GPS 接 收模块，该模块由6个控制脚组成。为了减轻主控CPU 的负担，并且为了模块化硬件，所以该GPS 模块由一块STC12C2052单 片机进行单独的控制，并且通过74HS573与主单片机进行总线通信。STC12C2052单片机与GPS 通过串行口连接，并且以4800bps 的波特率进行通信。单片机的P1口与74HC573的数据输入口相连接，作为并行的8为数据总线使用，而LE 端口通过一个反响器与STC12C2052单片机的P3.7连接，并且P3.7口 通过一个74HC14与主控单片机的INT0相连。这样当P3.7为张丹彤:副教授 255--

新型视觉区域智能车辆导航控制器设计

２００６年１０月 第２３卷第１０期公路交通科技ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｉｇｈｗａｙａｎｄＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｏｃｔ．２００６ Ｖｏｌ．２３Ｎｏ．１０ 文章编号：１００２－０２６８（２００６）１０－０１０３－０５ 收稿日期：２００５－０８－０２ 基金项目：中国博士后科学基金资助项目（２００４０３６３９７）；吉林大学青年教师基金资助项目 作者简介：王荣本（１９４６－），男，教授，博士生导师．研究方向为智能车辆与汽车安全辅助驾驶．（ｗｒｂ＠ｊｌｕ．ｅｄｕ．ｃｎ） ０前言 近年来，在解决生产线的自动化与高速公路智能化的同时，人们也将研究方向转向市内新型区域 智能交通系统——— ＣｙｂｅｒＣａｒＳｙｓｔｅｍ的开发上来。这是智能车辆领域又一新的发展方向，旨在解决城市交通中存在的很多问题，是人类科技发展的一个象征。 区域智能车辆（ＣｙｂｅｒＣａｒ）是具有完全自主驾驶能力的道路交通工具，在初始阶段，它只是为在市区或限定范围内以低速行驶的短途运输而设计的，长期目标是能够在专用轨道上高速自动运行。 智能车辆的导航方法根据导航信息的形式不同，一般分为无线式导航和有线式导航。无线式导航又可分为参考位置设定法、标志反射法、图像识别法等。有线导航可分为磁感应式导航法、标识线图像识别法等。在上述的各种导航方式中，视觉导航因为具有信息丰富、适应范围广、智能化程度高等特有的优越性能而受到各国的关注，将逐渐成为智能车辆导航方式的主要发展方向。对于户外自主引导区域智能车辆（ＣｙｂｅｒＣａｒ）的导航控制器，目前较少论文涉及，为了开展对该领域的研究，我们设计并制造了基于视觉导航的ＪＬＵＩＶ－５区域智能车辆（Ｃｙｂｅｒ－ Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｇｕｉｄｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆＣｙｂｅｒＣａｒｂａｓｅｄｏｎｍａｃｈｉｎｅｖｉｓｉｏｎｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．ＡｐｐｌｙｉｎｇＩＭｓｅｑｕｅｎｃｅｓｉｇｎａｌｓａｓｉｎｐｕｔｒｅｓｐｏｎｓｅｓｉｇｎａｌｓａｎｄｌｅａｓｔｓｑｕａｒｅｓｍｅｔｈｏｄｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｅｑｕａｔｉｏｎｆｏｒＣｙｂｅｒＣａｒｓｔｅｅｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｂｙｓｙｓｔｅｍｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｐｒｅｖｉｅｗｋｉｎｅｍａｔｉｃｓｍｏｄｅｌａｎｄｔｗｏ－ｄｅｇｒｅｅｓｔｅｅｒｉｎｇｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌｏｆｖｅｈｉｃｌｅ，ｔｈｅｒｅｆｏｒｅｔｈｅｓｔｅｅｒｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓｍｏｄｅｌｂａｓｅｄｏｎｐｒｅｖｉｅｗｋｉｎｅｍａｔｉｃｓｆｏｒＣｙｂｅｒＣａｒｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｔｒｏｌｏｆａｌｉｎｅａｒｓｔａｔｅ－ｖａｒｉａｂｌｅｆｅｅｄｂａｃｋｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｌｉｎｅａｒｑｕａｄｒａｔｉｃｆｏｒｍｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｏｒｙ．ＩｔｗａｓｐｒｏｖｅｄｂｙｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｏｕｔｄｏｏｒＣｙｂｅｒＣａｒｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｔｈａｔｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｃｏｕｌｄｔｒａｃｅｔｈｅｐａｔｈｓｔｅａｄｉｌｙａｎｄｒｅｌｉａｂｌｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｙｓｔｅｍｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｖｅｈｉｃｌｅ；ＣｙｂｅｒＣａｒ 新型视觉区域智能车辆导航控制器设计 王荣本，张荣辉，储江伟，金立生，游峰 （吉林大学交通学院，吉林长春１３００２５） 摘要：简要介绍了基于机器视觉导航区域智能车辆（ＣｙｂｅｒＣａｒ）的导航原理和组成。首先采用逆Ｍ序列作为辨识输入信号和最小二乘算法得到车辆转向系统的系统辨识特征方程，结合预瞄运动学模型和车辆二自由度转向动力学模型，从而建立车辆基于视觉预瞄的转向动力学控制数学模型，根据线性二次型最优控制理论得到状态线性反馈的最优控制规律。通过仿真分析和试验，验证了最优控制器在ＣｙｂｅｒＣａｒ户外路径跟踪过程中平稳、可靠。关键词：系统辨识；最优控制器；智能车辆；ＣｙｂｅｒＣａｒ中图分类号：ＴＰ２４ 文献标识码：Ａ ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＤｅｓｉｇｎｆｏｒＣｙｂｅｒＣａｒＢａｓｅｄｏｎＶｉｓｉｏｎＮａｖｉｇａｔｉｏｎ ＷＡＮＧＲｏｎｇ－ｂｅｎ，ＺＨＡＮＧＲｏｎｇ－ｈｕｉ，ＣＨＵＪｉａｎｇ－ｗｅｉ，ＪＩＮＬｉ－ｓｈｅｎｇ，ＹＯＵＦｅｎｇ （ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ，ＪｉｌｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＪｉｌｉｎＣｈａｎｇｃｈｕｎ１３００２５，Ｃｈｉｎａ）

汽车导航系统

汽车导航系统 即车载GPS导航系统，其内置的GPS天线会接收到来自环绕地球的24颗GPS卫星中的至少3颗所传递的数据信息，结合储存在车载导航仪内的电子地图，通过GPS卫星信号确定的位置坐标与此相匹配，进行确定汽车在电子地图中的准确位置，这就是平常所说的定位功能。在定位的基础上，可以通过多功能显视器，提供最佳行车路线，前方路况以及最近的加油站、饭店、旅馆等信息。假如不幸GPS信号中断，你因此而迷了路，也不用担心，GPS已记录了你的行车路线，你还可以按原路返回。当然，这些功能都离不开已经事先编制好的使用地区的地图软件。 如何选购 1.地图设计要人性 硬件是基础，软件是灵魂，GPS导航仪的“灵魂”包括两个方面——软件引擎和地图数据，这两者是导航仪能否把你带到目的地的关键所在。电子导航地图是GPS导航仪赖以工作的另一个重要组件，电子导航地图的正确与否就直接决定了车主能否更快捷、更轻松地到达目的地。在当前的市场上，不论是国产还是完全进口，车载GPS产品内置的地图无非都是国内仅有的几个图商的资源，质量也是参差不齐。一般来说，正规品牌的GPS导航仪都会提供一年的免费更新，或者按次数计算，支持2次左右的免费更新服务。而在此之后更新地图就需要缴纳一定费用，一般来说GPS图商的地图更新维持在半年一次的水平，也有一些厂商每三个月更新一次数据，更新一次的费用在两百元左右。 2.搜星定位要快捷 作为导航产品，消费者最关心的当属它的收星能力，即信号接收能力。目前市场上销售的车载GPS大多数都会采用SiRFStarIII第三代芯片，这类芯片的优势是在有遮挡和天气情况恶劣的情况下可以捕捉和跟踪信号、减轻高楼林立带来的的信号干扰。此外，芯片的好坏还直接关系到计算路径时快捷准确的好坏。去同一个目的地，芯片的不同可能会出现不同的路线，而我们需要的是最佳路线。购买大品牌的产品不仅本身质量有保证，同时也可以享受一定年限的免费升级服务。选品牌其实也是在选售后，对于GPS导航产品来说，后续的服务问题更为重要，因为地图是在实时更新的。不同的厂商，获取地图数据的来源不同，免费的更新方式也有多种多样。购买时做好了解，可以避免使用后一些不避免的麻烦。此外，开机速度和反应速度都是重要参数，由于开车时要时刻注意安全并且汽车在高速行进中，因此速度快可以提升车辆导航的精确度，同时也可以节约使用者的操作时间，省时更省心。 3.导航要注重实用性

大数据交通意义和发展趋势

大数据的意义和发展趋势 一：大数据之于智能交通意义重大 智能交通建设和运营的过程中，从视频监控、卡口电警、路况信息、管控信息、营运信息、GPS定位信息、RFID识别信息等每天产生的数据量可以达到PB 级别，并且是指数级的增长。虽然绝大部分数据是“沉睡的数据”，但按照相关规定，需要对数据进行有期限或无期限的保存，这无疑给用户在存储成本上带来压力，而通过监控摄像机前端智能技术和大数据分析技术的应用，很好地解决了行业用户的此类问题，给用户带来经济效益，同时也可以将工作人员从纷繁复杂的监控画面中解放出来。 大数据之于智能交通的意义，可以解决跨越行政区域的限制，实现数据信息的共享，在信息集成优势和组合效率上，有助于建立综合性立体的交通信息体系;另外在车辆安全、交通资源配置以及利用大数据的快速性和可预测性能提升交通预测的水平都有极大的帮助。 第一，大数据的虚拟性可以解决跨越行政区域的限制。交通大数据的虚拟性，有利于其信息跨越区域管理，只要多方共同遵照相关的信息共享原则，就能在已有的行政区域下解决跨域管理问题。 第二，大数据具有信息集成优势和组合效率。大数据有助于建立综合性立体的交通信息体系，通过将不同范围、不同区域、不同领域的“数据仓库”加以综合，构建公共交通信息集成利用模式，发挥整体性交通功能，这样才能发现新价值，带来新机会。例如气象、交通、保险部门的数据结合起来，可高效率地研究交通领域防灾减灾；IC卡数据结合抽样调查，能更快捷、更精确测得城市交通流分布状况。 第三，大数据的智能性能较好的配置交通资源。通过对大数据的分析处理，可以辅助交通管理制定出较好的统筹与协调解决方案。一方面减少各个交通部门运营的人力和物力，另一方面可有些提升道理交通资源的合理利用。如根据大数据结果确定多模式地面公交网络高效配置和客流组织方案，多层次地面公交主干网络绿波通行控制以及交通信号自适应控制。 第四，大数据的快速性和可预测性能提升交通预测的水平。在对各个部门的数据进行准确提炼和构建合适的交通预测模型后，可以有效模拟交通未来运行状态，验证技术方案的可行性。而在实时交通预测领域，大数据的快速信息处理能力，对于车辆碰撞、车辆换道、驾驶员行为状态检测等实时预测也有非常高的可靠性。 第五，提高交通运行效率。大数据技术能促进提高交通运营效率、道路网的通行能力、设施效率和调控交通需求分析。交通的改善所涉及工程量较大，而大数据的大体积特性有助

车辆定位与导航系统实习报告

车辆定位与导航系统实习报告 一、实习目的 1．熟悉MapInfo的环境，了解MapInfo的文件组成。 2．建立矢量数据文件，为后面的实习打下基础。 二、实习要求 数字化中国轮廓图，包括各省市自治区范围（面）、长江、黄河（线）、主要城市（点），并分别建立关于点、线、面的三个Table文件。 三、实习步骤 1.启动计算机，进入Windows桌面。 2.运行MapInfo应用程序，进入MapInfo。 3．选择菜单文件（File）>打开表（Open Table…），出现打开表对话框。 4．将对话框中的文件类型（List File of Type）定为栅格图象（Raster Image）;选择正确路径，找到china（.jpg）文件，单击打开（OK）按钮，出现下列提示框：“你想简单地显示未配准的图象，或配准它使它具有地理坐标？”，单击显示配准按钮，窗口出现China栅格图象。依次增加至少4个配准点位。 5．选择菜单地图（Map）>图层控制（Layer Control），出现图层控制对话框，使装饰图层(Cosmetic Layer)可编辑 6．选择绘图（Draw）工具条中的点编辑工具，找到各城市符号的中心点单击鼠标左键，数字化图上所有城市的点位 7．选择菜单地图（Map）>保存装饰对象（Save Cosmetic Objects…），出现保存装饰对象对话框，选择正确路径，取名Point存盘。 8．选择绘图（Draw）工具条中的折线编辑工具，数字化长江、黄河。方法是：找到起点单击鼠标，然后沿着欲数字化线段依次寻找拐弯点并单击鼠标，直至河流的另一端点，双击鼠标结束。重复第七步骤，取名Line存盘。 9．选择绘图（Draw）工具条中的面编辑工具，数字化中华人民共和国国界范围。方法同上，但表示结束的鼠标双击使得终点与起点自动连接形成封闭的多边形。重复第七步骤，取名Region存盘。

车辆定位导航系统的设计

车辆定位导航系统的设计 汽服1101班王园福 摘要：在人类文明历史上，车辆定位与导航系统的研究与发展已经有相当长的历史。智能车辆定位系统(IVLNS)是集中应用了自动车辆定位技术、地理信息系统与数据库技术、计算机技术、多媒体技术、无线通信技术等多项最新科技的多功能综合系统。本文详细介绍了包括地图匹配、最优路径规划技术研究、导航系统设计在内的关于车辆导航系统的设计思路。 关键词： IVLNS 嵌入式导航计算机车辆定位导航 1 引言 尽管车辆定位和导航系统仅仅在最近几年才开始出现在世界市场上，但却在世界范围内取得了迅猛的发展。从功能上划分，一个完整的IVLNS系统由以下功能模块构成：定位模块、包含车载电子地图数据库的地理信息系统、地图匹配模块、路径规划模块、路径引导模块、无线通信模块和人机交互模块。在目前汽车产业飞速发展、智能汽车正在展露头角的大环境下，车辆定位导航系统的设计和研发是很重要的。 2 地图匹配 地图匹配是一种基于软件技术的定位修正方法，其基本思想是将车辆定位轨迹与数字地图中的道路网信息联系起来，并由此确定车辆相对于地图的位置。地图匹配技术的应用有两个前提： 1）用于匹配的数字地图包含高精度的道路位置坐标。 2）被定位车辆正在道路网中行驶。 2.1地图匹配方式 导航电子地图的道路网数据以若干节点的形式存储，在每两个节点之间，道路都以直线近似，忽略道路的宽度。在每个节点处设立一个判断区域，当车辆在域外行驶时，可以认为其运动轨迹是一条直线；当进入判断域时，车辆将有可能作角运动。此时，利用定位传感器的输出来判断汽车是否开始转弯，若没有，则认为汽车还没有达到路口，进行地图匹配修正；若有角运动，则在更小的判断域内作进一步判断。当汽车开出判断域后，根据转弯的角度和路网信息确定下一条行驶路线，在新路线上进行位置匹配。 3 最优路径规划设计 车辆导航系统中的最优路径规划问题属于图论中的最短路问题，但是它具有自己的特点。首先车辆导航的实时性要求是显而易见的，在出行过程中一旦由于路况变化或其他原因使车辆未能按预定导航路线行驶，则系统必须重新计算最优路线，因此对规划算法的执行效率要求较高，即运行速度一定要快。一般来说，路径规划算法的高效实现可以利用三种方法来获得：采用先进的数据结构缩短运行时间；采用先进的搜索技术减小搜索空间；采用地图分层和分级搜索技术控制规划路网的规模。 4 车辆定位导航系统终端设计

北斗车辆定位监控方案完整版

北斗车辆定位监控方案 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】

军用车辆北斗定位管理方案 目录 一、概述 北斗系统是自行研制的全球与（BDS），是继美（GPS）和俄之后第三个成熟的。系统由空间端、地面端和用户端组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度高，授时精度高。2012年12月27日，北斗系统空间信号接口控制文件正式版正式公布，北斗导航业务正式对亚太地区提供无源定位、

导航、授时服务。北斗卫星导航系统和、格洛纳斯系统及欧盟一起，是卫星导航委员会已认定的供应商。 采用 BD2 B1/GPS/北斗 L1 双模模块，实现北斗/GPS/北斗双模卫星定位监控，结合汽车行驶记录仪，信息显示屏，TF 卡存储，打印机，驾驶员 IC 卡身份识别，语音通话，多媒体监控存储，多种数据接口。汽车标准安装嵌入式结构设计，一体化结构。完全符合国标 GB-T 19056-2012/部标 JT/T 794-2011 标准和交通部《道路运输车辆卫星定位系统北斗兼容车载终端技术规范》的要求。适合于交通部推广客车、货车和危险品车北斗应用的要求。 1.1系统设计目标及原则 1.1.1系统设计目标 通过对GPS/北斗应用需求的认真分析与仔细研究，确定以下设计目标： 车辆监控平台与TMS之间无缝对接，能够实现车辆状态实时查询，提升客户满意度。系统设计为各类车辆分别提供各种专有报表，系统统采用分组管理，不同类型的车辆归入不同分组，便于管理。保证系统安全的前提下采用国际通用的系统规范、传输协议和子系统接口，能比较容易的实现与其他系统的网络连接和数据共享以及系统扩容。 1.1.2系统设计原则 系统设计必须遵循以下原则： 1)经济高效性。技术方案设计充分考虑市场经济原则，既有利于车辆的安全方便 管理，又有利于降低系统投资成本，特别是运营成本，能够充分考虑主控中心的市场化经营模式。 2)系统的开放性。系统设计遵循开放性原则，能够支持多种硬件设备和网络系 统，并支持二次开发。 3)系统的继承性。最大限度利用原有部分设备，充分利用已有硬件设备和网络资 源。

智能交通行业市场情况及发展趋势分析报告

最新资料，WOR文D 档，可编辑修改】 目录 一、概述........................... （一）概念及内涵. ....................................... （二）行业概况. ........................................ 二、我国智能交通行业发展现状及分析............... （一）总体发展状况. ..................................... （二）主要城市智能交通系统发展状况............... （三）行业发展存在的问题. ................................. 三、我国智能交通行业环境分析.................. （一）经济环境分析. ..................................... （二）政策环境分析. ..................................... （三）社会环境分析. ..................................... （四）市场潜力分析. ..................................... 四、行业主要领先企业情况分析.................. （一）国内主要智能交通企业.................. （二）主要跨国公司在中国市场的投资布局............. 五、国际行业市场发展现状及分析................. （一）总体情况. ........................................ （二）主要国家智能交通市场发展状况............... 六、行业发展趋势分析. ............................. 一、概述 （一）概念及内涵 智能交通系统（ITS）是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术及计算机软件处理技术等有效地集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的高效、便捷、安全、环保、舒适、实时、准确的综合交通运输管理系统，是一种提高交通系统的运行效率、减少交通事故、降低环境污染，信息化、智能化、社会化、人性化的新型交通运输系统。它将有助于最大程度地发挥交通基础设施的效能，提高交通运输系统的运行效率和服务水平，为公众提供高效、安全、便捷、舒适的出行服务。 智能交通系统主要由以下子系统构成： 1）智能化交通信息服务系统。即面向公众的智能交通信息服务系统。

GPS在车辆定位导航系统中的应用研究

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/9f15357172.html, GPS在车辆定位导航系统中的应用研究 作者：岳翔 来源：《世界家苑·学术》2017年第09期 摘要：近年来，随着经济的飞速发展，机动车的增长率远远高于道路修建的速度，任何城市都面临道路状况改善相对滞后的局面，从而造成交通拥堵、环境恶化，大力发展智能交通系统（ITS）已成为解决交通问题的唯一行之有效的出路。利用全球定位系统（GPS）的城市车辆定位技术作为ITS的关键技术之一，借助电子地图等其他手段，可依据城市道路拥挤状况和运输的最佳线路，选择运输途径，从而避免运输道路选择的盲目性，提高了城市车辆的调度和管理水平，减少车辆行驶时间和油耗，从而保证城市道路系统负荷的均匀性，达到改善交通状况的目的。车辆定位与导航可采用各种技术手段进行，但其中车辆精确定位的实现是最重要，也最困难，花费最高的。但自从6p8应用于车辆定位与导航中，情况发生了划时代的革命性变化。下面就以GPS为切入点介绍它在车辆定位与导航中的应用。 1GPS系统简介 全球定位系统，简称GPS，是沿地球轨道运行的24颗导航卫星的星座集合。GPS接收机就是利用这些卫星所发送的精确的时间和位置信息来进行定位。该系统可提供地球上所有点的三维坐标。 GPS系统主要是由三部分组成：（1）GPS卫星（空间部分），（2）地面监控系统，（3）GPS接收机（用户部分）。 1.2 GPS定位的基本原理 GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为己知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。 利用GPS进行定位是以GPS卫星和用户接收机天线之间的距离（或距离差）为基础，并根据已知的卫星瞬时坐标来确定用户接收机所对应的点位，即待定点的三维坐标（x，y，z），其关键是测定用户接收机天线至GPS卫星之间的距离。GPS定位方式主要有绝对定位和相对定位两种。 2.6P8在车辆定位与导航中的应用 GPS车辆定位与导航系统，以其精确定位的易实现性、相对成本的低廉性、设计与安装的相对独立性，自1995年以来，在国内获得了迅速发展。中国科技大学GPS实验室在其中也做出了开创性的工作。

最新智能交通行业市场情况及发展趋势分析报告

【最新资料，WORD文档，可编辑修改】

目录 一、概述 （一）概念及内涵 智能交通系统（ITS）是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术及计算机软件处理技术等有效地集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的高效、便捷、安全、环保、舒适、实时、准确的综合交通运输管理系统，是一种提

高交通系统的运行效率、减少交通事故、降低环境污染，信息化、智能化、社会化、人性化的新型交通运输系统。它将有助于最大程度地发挥交通基础设施的效能，提高交通运输系统的运行效率和服务水平，为公众提供高效、安全、便捷、舒适的出行服务。 智能交通系统主要由以下子系统构成： 1）智能化交通信息服务系统。即面向公众的智能交通信息服务系统。 2）智能化车辆控制系统。包括车载通讯设备、电子地图、全球定位系统、紧急制动、危险防护警告系统、防盗报警系统等。 3）智能交通管理系统。包括智能交通管制系统、动态路径引导系统、智能信号系统、公共交通优先系统、智能车辆管理等。 4）智能收费系统。自动识别、不停车自动收费。 5）智能应急管理系统。即紧急情况处理系统。 6）智能公共交通运营系统。包括高速公路、城市轨道交通、铁路、航运、空运的中央管理控制、指挥调度、信号信息系统。 7）智能商用车辆运营系统。货运及车队的调度、管理。 （二）行业概况 为解决城市交通拥堵和提高交通安全水平，近年来，我国各级地方政府对城市智能交通系统建设的投入逐步加大。2009年县级市及以下级别城市智能交通建设投资较2008年有明显增加，市场份额约增加15亿元，市场覆盖面拓展。2010年第一季度中国智能交通市场项目数量634个，市场规模57亿元，其中城市智能交通市场项目数量451个，

汽车导航系统技术解析

汽车导航系统技术解析car navigation system GPS is a global positioning satellite 24 as a foundation, to provide all-weather around the world the three-dimensional position, three-dimensional velocity information such as a radio navigation and positioning system. GPS positioning principle is: the user to receive satellite signals, obtaining the distance, clock correction and atmospheric correction parameters between the satellite and the user from, to determine the location of the user through data processing. Now, the special function within the civil GPS positioning precision can reach 10m does GPS has long aroused the automobile profession's attention, when the United States announced the opening of a part of the GPS system in the Gulf War, the automobile industry to seize this opportunity immediately, invest in the development of automotive navigation system, positioning and orientation of automobile

智能交通行业市场情况及发展趋势分析报告

【最新资料，WORD文档，可编辑修改】 目录 一、概述............................................... （一）概念及内涵....................................... （二）行业概况......................................... 二、我国智能交通行业发展现状及分析..................... （一）总体发展状况..................................... （二）主要城市智能交通系统发展状况..................... （三）行业发展存在的问题............................... 三、我国智能交通行业环境分析........................... （一）经济环境分析..................................... （二）政策环境分析..................................... （三）社会环境分析..................................... （四）市场潜力分析..................................... 四、行业主要领先企业情况分析........................... （一）国内主要智能交通企业............................. （二）主要跨国公司在中国市场的投资布局................. 五、国际行业市场发展现状及分析......................... （一）总体情况......................................... （二）主要国家智能交通市场发展状况..................... 六、行业发展趋势分析...................................一、概述 （一）概念及内涵 智能交通系统（ITS）是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术及计算机软件处理技术等有效地集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的高效、便捷、安全、环保、舒适、实时、准确的综合交通运输管理系统，是一种提高交通系统的运行效率、减少交通事故、降低环境污染，信息化、智能化、社会化、人性化的新型交通运输系统。它将有助于最大程度地发挥交通基础设施的