Road-Vehicle Navigation

Bc. Matěj KUBIČKA

Master's thesis

Abstract:

Aim of this diploma thesis is to develop navigation system for terrestrial vehicles traveling on known routing network. It is but one part of larger project that deals with next-generation optimal routing. In context of this project the navigation system is required to provide precise positioning information on a road-network map, hence the name "road-vehicle navigation". The thesis starts with thorough analysis of the problem. Satellite navigation, inertial navigation and other navigation aids are analyzed. Then, solution proposal is drafted from this analysis. It reflects performance benefits versus factors such as availability, price and complexity. With the proposal at hand the thesis continues by solving major cornerstones of the road-vehicle navigation problem. First, embedded system with various sensors is presented. Its printed circuit board design and microcontroller software is described in detail. Then, novel map-matching algorithm is proposed and tested with simulations on real data. Finally, an application for Android smart devices that implements Road-vehicle navigation system prototype is presented.

Abstract:

Cílem této diplomové práce je vyvinout navigační systém pro pozemní vozidla cestující po předem známé síti cest. Jedná se o část většího systému, který řeší problém optimálního plánování cesty s ohledem na stav sítě cest a stav různých zdrojů energie uvnitř hybridního vozidla. V kontextu tohoto projektu je třeba mít navigační systém schopný určit polohu vozidla podél sítě cest s vysokou přesností. První část této práce je věnována analýze problému, který řeší. Satelitní navigace, inerciální navigace a další techniky jsou nejprve prozkoumány odděleně a poté jsou zkoumány možnosti jejich integrace v jednom navigačním systému. Výstupem této analýzy je nástin optimálního řešení, ke kterému tato i následující práce budou směřovat. V dalších částech této právce se věnuji vývoji kritických součástí navigačního systému v kontextu provedené analýzy. Nejprve je navržena deska plošných spojů s přijímačem pro satelitní navigaci, s inerciální navigací, OBD-II rozhranním a dalšími senzory. Poté je představen nový algoritmus pro párování navigačních dat se známou sítí cest a otestován v simulaci s reálnými daty. Finální část této práce popisuje aplikaci pro systém Android která realizuje prototyp "road-vehicle" navigačního systému za pomoci párovacího algoritmu a zmíněné desky plošných spojů.

Keywords

Integrovaný navigační systém, satelitní navigace, inerciální navigace, odometrie, map-matching, feature matching, mapa sítě cest, OBD-II, Bluetooth, GNSS, GPS, GLONASS, INS, MEMS, akcelerometr, gyroskop, magnetometr, barometrický měřič nadmořské výšky.

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 25. 8. 2014

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Kamil Kosturik, Ph.D.

University of West Bohemia

Faculty of Electrical Engineering

Master programme / field:
Electrical Engineering and Informatics / Electronics and Applied Informatics