智能运输系统是解决现代社会交通需求与供给的矛盾的重要途径之一。作为智能运输系统核心技术之一的车辆导航系统是各国竞相角逐的热点研究领域。在车辆导航系统中,路线优化子系统通过接收交通信息服务子系统发布的动态交通信息,结合车辆定位子系统所确定的车辆在路网中所处的位置,向出行者提供符合最优目标的路线行驶方案,以达到安全、迅速、舒适和经济的出行目的。本论文研究了路线优化子系统及其涉及的相关领域。论文首先概述了智能运输系统的研究进展,研究了车辆导航系统的系统构成及其功能结构,综述了国内外车辆导航系统的研究,分析了相关研究方向的研究进展,提出了当前车辆导航系统研究中需要解决的问题。交通地理信息系统(GIS-T)是GIS技术在交通领域的延伸,为路线优化系统提供基础地理信息。论文研究了交通地理信息系统中所应包含的空间数据和属性数据的存贮方案。对GIS-T的结构和功能进行了分析并进行了相应的属性数据和空间数据的结构分析。在空间数据结构分析中,对动态分段在车辆导航系统中的应用进行了研究,并开发了实用的动态分段程序。在实际路网中的运行结果表明,该程序切实可行、稳定可靠。论文在车辆导航系统的空间数据存贮与管理中引入了XML技术,研究了使用XML格式存贮电子地图的拓扑数据、使用SVG存贮电子地图的空间数据以及应用DOM技术处理拓扑数据和空间数据等几方面内容,并给出了实际应用的实例。采用XML这种标准化的格式存贮拓扑数据和空间数据可以方便地进行网络传输和交换,进而很好地满足数据实时更新的需要。论文分析了路网中典型路段的路段车速与流量调查、随车调查等实测数据,讨论了建立适用于车辆导航系统的路段行程时间模型的思路和方法,并标定了路段行程时间模型。研究表明,车辆导航系统中车辆行驶总行程时间中交叉口延误占有相当的比重,特别是当交叉口拥挤或阻塞时,交叉口延误将会大于路段行驶时间。因此,在进行路径优化时必须考虑车辆在交叉口的延误时间,才能保证计算出的最优路径满足出行者总行程时间最少的最优目标。论文通过城市路网中典型交叉口的流量、延误数据的分析,建立了城市路网中交叉口延误模型,在实测数据的基础上,标定了适用于车辆导航系统的交叉口延误模型。路线优化算法是车辆导航系统中路线优化子系统研究的核心内容。论文在分析了各种常用算法的时间复杂度和空间复杂度的基础上,采用邻接表存储结构实现了对Dijkstra算法和A*算法的优化,然后,论文对由交通管制措施带来的单向行驶限制和转向限制问题以及由交叉口延误带来的节点权重问题进行了研究。针对以往的解决方案如转换网络法和扩展的前向关联边法计算的时间复杂度和空间复杂度高以及拓扑数据难以建立和难以实时更新的缺陷,论文构造了弧段拓扑法以解决单向行驶限制和转向限制问题,构造了方位角法和转向角法以解决节点权重问题。本文以北京市二环以内的典型路网为研究对象,对上述算法进行了实证研究。理论分析和实际运行的结果表明,这些算法有效地克服了以往解决方案的不足,大大提高了算法的计算速度,并可在各种交通管制措施的限制下,提供有效的路径规划方案。