车载导航三维路径显示系统技术方案

一种车载导航三维路径显示系统，涉及城市交通流诱导系统中车载诱导装置领域。包括车载诱导专用三维电子地图；能够接收ＧＰＳ卫星定位信号的ＧＰＳ和ＲＤ数据融合模块；可以进行地图匹配及最优路径计算的计算机微处理器；及能够对电子地图进行显示并指引路径的显示器，ＧＰＳ和ＲＤ数据融合模块连接微处理器，向微处理器提供车辆当前位置，通过微处理器进行匹配处理，微处理器连接车载诱导专用三维电子地图，进行最优路径计算，微处理器和车载诱导专用三维电子地图连接显示器，显示行车路径。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及城市交通流诱导系统中车载诱导装置领域，是一种三维路径显示系统。
技术介绍
目前，国外的专家学者和厂商都致力于研究、开发和生产车载导航装置及其类似产品。并形成了美国、日本、欧洲为最具代表性的几个国外车载导航装置的生产基地。但是这些车载导航设备采用二维电子地图显示导航信息，在立交桥和高架桥等道路存在层次结构的交通建筑物中，无法正确引导驾驶员。专利号为00263679.4的“车载导航系统”包括一个显示器；一个主机，与显示器连接，它又包括一个用于导航控制的中央处理单元；一个GPS模块，能够接收GPS卫星定位系统提供的汽车方位数据，输出经接口电路连接至中央处理单元；一个电子陀螺仪，能够提供角速度数据与GPS模块进行融合处理；一个存储地图数据的存储设备，输出连至中央处理单元，只是提供了在行车时显示行车所在的位置和其他地理信息的功能，不提供三维导航。专利号为CN02812147.3的三维电子地图数据的生成技术，在生成三维电子地图数据时，通过如下技术，不用测量建筑物的高度就可以进行建筑物的三维建模。首先，拍摄建筑物，记录其摄影位置及摄影参数(照相机的方向、视场角)。其次，基于这些数据，在计算机中的已预备好的虚拟空间内配置照片，以再现摄影时的状态。同时，基于二维地图数据配置建筑物的平面形状。再次，将平面形状向高度方向移动直到与照片重合，从而进行建筑物的建模。由此，可以在不测量高度的情况下实现建筑物的三维建模。这项专利支提供了一种三维数据采集的技术，并没有提供在车辆导航领域引用的三维电子地图的数据采集、三维建模和模型优化的步骤。专利号CN02157183.X的“车载导航系统及相关软件程序”包括一个带有显示单元、基于计算机的控制单元。在给定的地图上预先指定一组区域或地点作为地图上目标。基于车辆行驶状况，判断是否满足已经预先设置的、关于每个图上目标的预定条件。存储该判断的结果。基于该判断信息，直接或间接地向用户通知关于每个图上目标之预定条件满足/不满足的当前状态。专利号为CN200510063911.X的“车载导航系统”当高架道路和普通下行道路处于堆叠的状态时，在目标车辆中的车辆导航系统的显示单元上，以重叠线的方式显示两条道路。当目标车辆在该下行道路上行驶时，该高架道路以透明的状态示出。因此，目标车辆的用户可以识别目标车辆所行驶的该下行道路的状态。相反，当目标车辆在该高架道路上行驶时，该高架道路以非透明的状态示出。该高架道路从而变得容易看见，因此它的前进方向也可以很容易地被看见。这项专利技术，采用透明与不透明的技术来区别高架路的层次关系，但是在超过两层的高架桥或这立交桥上，这种技术就无能为力了。随着车辆诱导技术以及用户需求的发展，这些车载导航装置，功能太过单一，在实际车辆行驶过程中，并不能给予驾驶者直观清晰的路线引导帮助。总之，平面二维电子地图对车辆进行路径引导，在复杂的交通环境中存在着路径指引不明确的缺点。原因在于二维电子地图采用垂直投影的方式，将原本存在高度差的建筑物，尤其是具有层次关系的道路，统统投影在平面坐标上。同平面地图的投影机理可以看出，平面电子地图不能够直观表示道路的层次结构和高度差异。
技术实现思路
本专利技术旨在针对上述车载导航过程中的技术问题和缺点，在车载诱导装置的基本功能的基础上，对复杂的交通建筑物进行了三维数据采集、建模和优化，实现了车载诱导装置中三维场景的显示以及三维场景中车辆的精确定位和诱导路径显示和指引显示。本专利技术至少包括车载诱导专用三维电子地图；能够接收GPS卫星定位信号的GPS和RD数据融合模块；可以进行地图匹配及最优路径计算的计算机微处理器；及能够对电子地图进行显示并指引路径的显示器，GPS和RD数据融合模块连接微处理器，向微处理器提供车辆当前位置，通过微处理器进行匹配处理，微处理器连接车载诱导专用三维电子地图，进行最优路径计算，微处理器和车载诱导专用三维电子地图连接显示器，显示行车路径。地图的建模1.车载诱导装置中的三维场景显示本专利技术采用Multigen Vega三维虚拟现实程序设计软件，基于Vega类库和Visual C++程序设计语言，将车载诱导专用三维电子地图显示在车载诱导装置中。2.诱导专用三维电子地图中的车辆定位本专利技术采用GPS和RD融合的定位技术，综合考虑这两种定位技术的缺点和其互补作用，确保融合后在三维电子地图中的定位误差小于等于三米。3.诱导专用三维电子地图中的地图匹配本专利技术采用基于空间搜索的三维空间地图匹配技术，确保了车辆位置的显示与真实环境中车辆位置的一致性。4.诱导专用三维电子地图中的引导路径显示和方向箭头显示引导路径显示和方向箭头显示。能够准确指引驾驶员具体按照那个车道行驶，以免造成不必要的违章。在微处理器中增加有自由度控制模块，诱导专用三维电子地图中要解决视点位置和视线方向角的问题，视点的位置允许驾驶员自己输入，也可以由程序自动调整到一个合理的位置。原则上，视线始终落在车辆上，诱导专用三维电子地图的自由度控制包括地图的空间平移、空间旋转，在微处理器中增加有建筑物透明化模块，车载诱导专用三维电子地图中，无论视点和视线如何确定，只要不是俯视，高层建筑物就有可能对视线产生遮挡，造成车辆位置显示不出来的现象。在微处理器中增加有二维电子地图与诱导专用三维电子地图互响应模块，对应用三维电子地图容易造成驾驶员迷失方向的问题，最好的办法就是将二维电子地图和三维电子地图结合起来用。本方明将二维电子地图和车载诱导专用三维电子地图结合起来，建立了二者之间的互响应机制，二维电子地图中显示车辆的位置、视点的位置、视线的方向以及驾驶员的可视范围等信息，同时二维地图中查找的地点可以在车载诱导专用三维电子地图中直观显示。本专利技术在对复杂的交通建筑物进行了三维数据采集、建模和优化，建立车载诱导专用三维电子地图的基础上，对车辆精确定位和诱导最优路径。附图说明图1为本专利技术方框图；图2为车载诱导专用三维电子地图模型的层次结构；图3为本专利技术总体模块划分图；图4为GPS/DR融合模块设计图；图5为GPS/DR融合定位的整体流程图；图6为三维电子地图中地图匹配的流程图；图7为自由度控制模块流程图；图8为三维电子地图的路径引导和箭头显示流程图；图9为建筑物透明化处理模块流程图；图10为二维电子地图与三维电子地图互响应模块流程图。具体实施例方式本专利技术主要包括两个部分车载诱导专用三维电子地图的制作和车载诱导专用三维电子地图的导航系统。在实际的开发过程中，首先应该制作车载诱导用的三维电子地图，将与车辆诱导有关的地理数据存储在电子地图中，然后，针对这种电子地图的数据结构进行车载三维导航软件的开发。车载诱导专用三维电子地图模型建立车载诱导专用三维电子地图模型建立过程主要包括三个方面1)三维地理信息的获得本专利技术采用多种数据获得技术相结合，主要采集与交通相关的各种信息。其中，车载诱导专用三维电子地图的经纬度信息从相同城市的平面二维电子地图获得。三维地图中地形的高程信息通过航拍照片或者是通过二维地形图(DEM)获得，三维建筑物、立交桥及高架桥的高程数据通过实地测量和设计图纸相结合的方式获得。道路两侧的建筑物纹理信息通过数码拍照，以及后期PhotoShop处理获得。2)模型构建本专利技术的模型建立是采用Multige本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车载导航三维路径显示系统，其特征在于：包括车载诱导专用三维电子地图；能够接收ＧＰＳ卫星定位信号的ＧＰＳ和ＲＤ数据融合模块；可以进行地图匹配及最优路径计算的计算机微处理器；及能够对电子地图进行显示并指引路径的显示器，ＧＰＳ和ＲＤ数据融合模块连接微处理器，向微处理器提供车辆当前位置，通过微处理器进行匹配处理，微处理器连接车载诱导专用三维电子地图，进行最优路径计算，微处理器和车载诱导专用三维电子地图连接显示器，显示行车路径。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨兆升，于德新，杨楠，王薇，杨庆芳，张林，汪健，刘红红，王媛，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]