近年来，车辆导航和定位技术越来越受到人们的关注。针对城市车辆GPS定位容易被遮挡、DR定位误差大的问题，本文系统研究了面向车辆导航的GIS、面向车辆导航的数字地图生成及其GPS／DR／MM组合定位的理论和方法。 1.基于OR模型的面向车辆导航的GIS研究。以关系型数据库为物理存储，以对 象为空间实体的表达方式，采用关系型数据库统一存储策略，将属性和几何数 据一体化存储，实现了面向车辆导航GIS的对象--关系模型构造。 2.空间查询语言的研究。常规SQL语言不具备空间操作算子或函数，空间扩展 查询语言通过对SQL进行扩充可以提高VNGIS对于空间数据库的操纵能力。 实现了空间查询语言的一个子集一道路网络操纵语言，它增强了系统的道路网 络分析能力，可以减少数字地图制作费用。 3.一种新型道路网络模型及其自动遍历和数据库生成算法的研究。基于节点连接 的道路网络模型可以实现常规基于道路路端连接道路网络很难表达的拐弯限制 以及超图型网络。在前述模型的基础上，本文接着提出了基于上述模型的道路 网络自动遍历和数据库生成算法，该算法可以加快电子地图数据库的制作。 4.基于矢量道路轮廓图的路心线自动生成算法的研究。采用种子点设定的方法得 到初始道路轮廓，然后通过自动建立三角形网络，再利用三角形网络生成路心 线，右轮廓优先深度搜索算法、广度一深度优先搜索算法、广度优先算法都可 以应用来遍历整个道路轮廓，并且证明了这些算法都是完备的。在后处理过程 中，本文提出了冗余形状点和道路路心线高频噪声的自适应矩形窗滤波方法。 该算法根据道路网络的自身特点，在保留了道路原有形状特征的前提下，能够 清除路心线上的高频噪声。 5.应用的车辆导航系 统中将全部区域的空间数据都调入内存是不现实的。用实验证明了图形显示的 时间代价远大于空间数据的调入，采用逻辑分幅、物理统一的空间数据库存储 策略，建立二级空间数据索引可以很方便地实现对某一分图的空间数据操纵， 并且和物理分幅的数据库存储策略相比，可以更好的实现数据库的一致性和完 整性维护。 6.车辆导航系统中的地图匹配算法研究。建立了基于概率估计的地图匹配算法的 统一数学模型，研究了道路网络中Gauss白噪声分布定位数据的地图匹配算 法，最大似然估计被应用进行位置估计，同时获得相应的估计性能。提出了基于概率估计的地图匹配算法的改进模型，这种改进主要考虑了车辆的行驶角 度，对道路网络模型的修正；基于对象化的观点，将车辆导航系统看成由消息 和状态构成的有限状态机，提出了模糊知识的概率模型化，并在此基础上提出 了改进的基于概率估计的地图匹配算法。考虑到前述算法要求原始定位信息误 差为Gauss白噪声，本文接着研究了原始定位信息中非白噪声的消除方法，以道路法向误差为观测量,提出了两种独立的消除非白噪声的方法:最小二乘法 和Kalman滤波算法。基于曲线字符串化，本文提出了基于字符串模糊匹配的道路识别及其改进算法，该方法的结果可以应用于前述非白噪声消除，也可以采用纯模式识别方法进行地图匹配。 7.基于数字地图的路径最优算法和路径诱导算法的研究。数字地图道路网络具有 自身的特点，因此考虑了这些因素可以提高最优路径算法的效率，降低时空间 代价。基于前述研究，提出了路径诱导的实现方法，将用户需求归纳为知识， 用事件驱动的方法，通过知识匹配决策如何发布系统的导航指令。 8.基于软件工程和面向对象技术，完成了面向车辆导航GIS的软件实现，并将 前面研究和算法在软件中实现。