第二章 汽车自动导航系统剖析报告.pdf

汽车自动导航系统剖析报告

一、引言

在日常生活中，各类导航系统应用广泛。汽车自动导航系统是自动驾驶汽

车和自主移动机器人的关键技术。在汽车自动导航系统中，路径规划模块为导航

或其他路径规划程序提供了路径计算、地图匹配和道路引导等功能。其中路径计

算是基于道路网络图，寻找由起点到目的地的最短路径。汽车自动导航就是让汽

车可以自动按照内部预设的信息，或者依据传感器获取的外部环境信息进行路径

规划，从而得到一条适合汽车在对应环境中行驶的路径。

二、剖析目的

通过剖析汽车自动导航系统，了解人工智能的核心算法（如启发式搜

索），熟悉智能技术应用的基本过程和实现原理，知道特定领域人工智能应用系

统的开发工具和开发平台，以及这些工具的特点、应用模式及局限性。

三、剖析内容与步骤

1..剖析

（1）剖析汽车自动导航系统的组成，分析系统构造，描述系统的基本

功能。

（2）了解汽车自动导航系统数据分析处理的基本方式。

（3）知道汽车自动导航系统搜索算法的基本原理，描述算法总体思路。

2..剖析

（1）剖析汽车自动导航系统的组成。

（2）剖析汽车自动导航系统智能分析的步骤和方法。

（3）剖析自动导航系统的数据来源、数据格式处理和数据存储和运算

方法。

（4）了解状态空间搜索问题求解、启发式搜索策略和A*算法。

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四、剖析工具与方法

实地参观、文献研究、头脑风暴、思维导图、搜索引擎、Python编程平台、

国家新一代人工智能开放创新平台、协作写作平台。

五、实施剖析过程

汽车自动导航系统由两部分组成：一部分由安装在汽车上的GPS接收器和显

示设备组成；另一部分由计算机控制中心组成，两部分通过定位卫星进行联系。

计算机控制中心是由机动车管理部门授权和组建的，它负责监控辖区内指定汽车

的动态和交通情况，因此汽车导航系统有两大基本功能：一个是汽车踪迹监控功

能，只要将已编码的GPS接收装置安装在汽车上，该汽车无论行驶到任何地方都

可以在计算机控制中心的电子地图上指示出它的所在方位；另一个是驾驶指南功

能，车主可以将各个地区的交通线路电子图存储在接收装置的内存上，显示屏上

就会立即显示该车所在地区的位置及目前的交通状态，既可输入要去的目的地，

预先编制出最佳行驶路线，又可接受计算机控制中心的指令，选择汽车行驶的路

线和方向。

GPS是以全球24颗定位人造卫星做基础，向全球各地全天候地提供三维位

置、三维速度等信息的一种无线电导航和定位系统。GPS的定位原理是：用户接

收卫星发射的信号，从中获取卫星与用户之间的距离、时钟校正和大气校正等参

数，通过数据处理确定用户的位置。

要汽车自动导航系统实施路径规划，就需要运用已有知识和经验，根据问

题的实际情况，不断寻找可利用知识，从而构造一条效率最高的推理路线，使问

题得以解决。这个过程就称为启发式搜索。

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六、剖析结果

通过剖析汽车自动导航系统的基本结构、基本功能，对汽车自动导航系统

的基本结构和工作原理进行分析，可以知道在汽车自动导航系统中，路径规划模

块为导航或其他路径规划程序提供了路径计算、地图匹配和道路引导等功能。其

中路径计算是基于道路网络图，寻找由起点到目的地的最短路径。汽车自动导航

就是让汽车可以自动按照内部预设的信息，或者依据传感器获取的外部环境信息

进行路径规划，从而得到一条适合汽车在对应环境中行驶的路径。要实施路径规

划，就需要运用已有知识和经验，根据问题的实际情况，不断寻找可利用知识，

从而构造一条效率最高的推理路线，使问题得以解决。这个过程就称为启发式

搜索。

七、结语

对于人工智能系统而言，问题的状态空间随搜索的深入呈现指数或阶乘式

增长。为了准确地找出正确答案，启发式搜索将沿最有希望的路径穿越状态空间

来降低解决问题的复杂性；同时，把没有希望的状态及这些状态的后代排除，这

样便可以克服组合“爆炸”，尽快找到可接受的解。在这个探索过程中，对于不

同的问题就需要采用不同的算法，为了有效解决人工智能问题，人们开发了人工

智能编程语言