車載導(dǎo)航技術(shù)課程教學(xué)版(2010)

1、實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1車載導(dǎo)航技術(shù)車載導(dǎo)航技術(shù)李必軍實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/29課程安排課程安排一、基本概念二、課程背景三、汽車導(dǎo)航基本原理四、導(dǎo)航地理數(shù)據(jù)模型 導(dǎo)航地理數(shù)據(jù)交換格式（國標(biāo)）五、汽車導(dǎo)航關(guān)鍵技術(shù)六、導(dǎo)航新技術(shù)（網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航）七、未來發(fā)展實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1一、基本概念一、基本概念2022/5/29實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/29GNSSGlobal Navigation Satellite System,Global Navigation Satellite System,全球?qū)Ш叫l(wèi)星系全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)統(tǒng)當(dāng)前全球有四大衛(wèi)星定位系

2、統(tǒng)，分別是當(dāng)前全球有四大衛(wèi)星定位系統(tǒng)，分別是GPSGPS、 GLONASSGLONASS、GalileoGalileo、CompassCompass；印度的印度的IRNSSIRNSS衛(wèi)星系統(tǒng)也在計(jì)劃中衛(wèi)星系統(tǒng)也在計(jì)劃中。參見劉基余：參見劉基余：GPSGPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位原理與方法，科學(xué)出版社衛(wèi)星導(dǎo)航定位原理與方法，科學(xué)出版社實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/29GPS ? 全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（Global Position System, GPS）為美國國防部開發(fā)，由遍及全球的24顆人造衛(wèi)星所構(gòu)成，其中包括三顆預(yù)備衛(wèi)星。利用對(duì)民間開放的C/A碼標(biāo)準(zhǔn)，能得到十米左右的精度，為無線電定位法的

3、一種。 衛(wèi)星定位系統(tǒng)整體運(yùn)作上可分成三部份：太空部分、地面部分以及訊號(hào)部分。 實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/29GPS太空部分太空部分 目前太空中有24顆GPS 衛(wèi)星可供定位運(yùn)用，它們平均分布於6個(gè)軌道面，每個(gè)軌道面上各有 4顆，距離地面高度約10,900海里 (大約20,000公里)， 呈55角傾斜繞行地球運(yùn)轉(zhuǎn)，繞行地球一周需 12 恒星時(shí)，每日可繞行地球 2周；任何時(shí)間，任何地點(diǎn)，包含北極, 南極，至少有 4 顆以上的衛(wèi)星出現(xiàn)在我們的上空。 實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/29GPS訊號(hào)部分訊號(hào)部分GPS衛(wèi)星產(chǎn)生兩組隨機(jī)電碼，一組稱為C/A碼，一組稱為P碼。C/A

4、碼主要開放給民間使用，因此在精度上刻意降低，P碼則是美國國防部保留為其軍事用途的電碼，精度比C/A碼高很多，因此設(shè)有密碼，一般民間使用者無法解讀。GPS衛(wèi)星傳送兩種頻率的載波， L1 (Link 1) 載波的頻率為1575.42 MHZ，L2 (Link 2)載波的頻率為1227.60MHZ。 實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/29GPS地面部分地面部分監(jiān)控站 包括一個(gè)主要控制站（包括一個(gè)主要控制站（Master Control Station）、）、五個(gè)監(jiān)測(cè)站五個(gè)監(jiān)測(cè)站（Monitor Station，夏威夷、亞森欣島、迪亞哥加西亞、瓜加林島、夏威夷、亞森欣島、迪亞哥加西亞、瓜加林

5、島、科羅拉多州科羅拉多州） ，三個(gè)地面控制站（，三個(gè)地面控制站（Ground Control Station）。監(jiān)測(cè)站主要負(fù)責(zé)追蹤所有衛(wèi)星的運(yùn)行位置、時(shí)間、氣象資料及電離層監(jiān)測(cè)站主要負(fù)責(zé)追蹤所有衛(wèi)星的運(yùn)行位置、時(shí)間、氣象資料及電離層資料等，根據(jù)每資料等，根據(jù)每15秒觀測(cè)到的資料計(jì)算出每秒觀測(cè)到的資料計(jì)算出每15分鐘一組的平滑化數(shù)分鐘一組的平滑化數(shù)據(jù)（據(jù)（Smoothed Data），），傳送到主控制站后，由主控制站加以整合，傳送到主控制站后，由主控制站加以整合，計(jì)算出衛(wèi)星星歷、時(shí)表修正量、電離層改正系數(shù)，再轉(zhuǎn)換成導(dǎo)航訊計(jì)算出衛(wèi)星星歷、時(shí)表修正量、電離層改正系數(shù)，再轉(zhuǎn)換成導(dǎo)航訊息，以維護(hù)衛(wèi)星系統(tǒng)

6、的精度與正常運(yùn)作。息，以維護(hù)衛(wèi)星系統(tǒng)的精度與正常運(yùn)作。 使用者接收設(shè)備 主要是一個(gè)衛(wèi)星訊號(hào)接收器，基本的功能是接收主要是一個(gè)衛(wèi)星訊號(hào)接收器，基本的功能是接收L1載波，分離出載波，分離出C/A電碼，進(jìn)行最簡(jiǎn)單的虛擬距離定位，是車輛定位所使用的機(jī)型。電碼，進(jìn)行最簡(jiǎn)單的虛擬距離定位，是車輛定位所使用的機(jī)型。GPS衛(wèi)星產(chǎn)生兩種不同的載波來承載所有電碼與訊息，其中衛(wèi)星產(chǎn)生兩種不同的載波來承載所有電碼與訊息，其中C/A碼僅碼僅調(diào)置在調(diào)置在L1載波上，載波上，P碼則分別調(diào)置在碼則分別調(diào)置在L1與與L2載波上，并區(qū)別為載波上，并區(qū)別為P1與與P2電碼，但美國軍方目前僅開放電碼，但美國軍方目前僅開放C/A碼僅民

7、間使用。碼僅民間使用。實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/29BD1/22003年建立北斗導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)，為中國及其周邊地區(qū)定位、授時(shí)、報(bào)文等至今年12月已有6顆導(dǎo)航衛(wèi)星，預(yù)計(jì)2012年覆蓋亞太地區(qū)，2020年建成覆蓋全球，形成由顆靜止軌道衛(wèi)星和顆非靜止軌道衛(wèi)星組成的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于海陸空交通運(yùn)輸、有線和無線通信、地質(zhì)勘探、資源調(diào)查、森林防火、醫(yī)療急救、海上搜救、精密測(cè)量、目標(biāo)監(jiān)控等領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)室S集成與多媒體通訊課程1BD1 vs GPS2022/5/291、 覆蓋范圍：北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是覆蓋我國本土的區(qū)域?qū)Ш礁采w范圍：北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是覆蓋我國本土的區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)。覆蓋范圍東經(jīng)約系統(tǒng)。覆蓋范圍東經(jīng)約70

8、- 140，北緯，北緯5- 55。GPS是覆蓋全球的全天候?qū)Ш较到y(tǒng)。能夠確保地球上任何是覆蓋全球的全天候?qū)Ш较到y(tǒng)。能夠確保地球上任何地點(diǎn)、任何時(shí)間能同時(shí)觀測(cè)到地點(diǎn)、任何時(shí)間能同時(shí)觀測(cè)到6-9顆衛(wèi)星顆衛(wèi)星(實(shí)際上最多能觀實(shí)際上最多能觀測(cè)到測(cè)到11穎穎)。2、 衛(wèi)星數(shù)量和軌道特性：北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是在地球赤道衛(wèi)星數(shù)量和軌道特性：北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是在地球赤道平面上設(shè)置平面上設(shè)置2顆地球同步衛(wèi)星顆衛(wèi)星的赤道角距約顆地球同步衛(wèi)星顆衛(wèi)星的赤道角距約60。GPS是在是在6個(gè)軌道平面上設(shè)置個(gè)軌道平面上設(shè)置24顆衛(wèi)星，軌道赤道傾角顆衛(wèi)星，軌道赤道傾角55，軌道面赤道角距，軌道面赤道角距60。導(dǎo)航衛(wèi)星為準(zhǔn)同步軌道，。導(dǎo)航

9、衛(wèi)星為準(zhǔn)同步軌道，繞地球一周繞地球一周11小時(shí)小時(shí)58分。分。實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1BD1 vs GPS2022/5/293、 定位原理：北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是主動(dòng)式雙向測(cè)距二維導(dǎo)航。定位原理：北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是主動(dòng)式雙向測(cè)距二維導(dǎo)航。地面中心控制系統(tǒng)解算，供用戶三維定位數(shù)據(jù)。地面中心控制系統(tǒng)解算，供用戶三維定位數(shù)據(jù)。GPS是是被動(dòng)式偽碼單向測(cè)距三維導(dǎo)航。由用戶設(shè)備獨(dú)立被動(dòng)式偽碼單向測(cè)距三維導(dǎo)航。由用戶設(shè)備獨(dú)立 解算自解算自己三維定位數(shù)據(jù)。己三維定位數(shù)據(jù)?！氨倍芬惶?hào)北斗一號(hào)”的這種工作原理帶來兩的這種工作原理帶來兩個(gè)方面的問題，一是用戶定位的同時(shí)失去了無線電隱蔽個(gè)方面的問題，一是用戶定位的同時(shí)失去

10、了無線電隱蔽性，這在軍事上相當(dāng)不利，另一方面由于設(shè)備必性，這在軍事上相當(dāng)不利，另一方面由于設(shè)備必 須包含須包含發(fā)射機(jī)，因此在體積、重量上、價(jià)格和功耗方面處于不發(fā)射機(jī)，因此在體積、重量上、價(jià)格和功耗方面處于不利的地位。利的地位。4、定位精度：北斗導(dǎo)航系統(tǒng)三維定位精度約幾十米，、定位精度：北斗導(dǎo)航系統(tǒng)三維定位精度約幾十米，授時(shí)精度約授時(shí)精度約100ns。GPS三維定位精度三維定位精度P碼目前己由碼目前己由16m提高到提高到6m，C/A碼目前己由碼目前己由25-100m提高到提高到15m，授時(shí)，授時(shí)精度日前約精度日前約20ns。實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1BD1 vs GPS2022/5/295、

11、用戶容量：主動(dòng)雙向測(cè)距的詢問、用戶容量：主動(dòng)雙向測(cè)距的詢問-應(yīng)答系統(tǒng)，用戶設(shè)備應(yīng)答系統(tǒng)，用戶設(shè)備與地球同步衛(wèi)星之間不僅要接收地面中心控制系統(tǒng)的詢問信與地球同步衛(wèi)星之間不僅要接收地面中心控制系統(tǒng)的詢問信號(hào)，還要求用戶設(shè)備向號(hào)，還要求用戶設(shè)備向 同步衛(wèi)星發(fā)射應(yīng)答信號(hào)。系統(tǒng)的用同步衛(wèi)星發(fā)射應(yīng)答信號(hào)。系統(tǒng)的用戶容量取決于用戶允許的信道阻塞率、詢問信號(hào)速率和用戶戶容量取決于用戶允許的信道阻塞率、詢問信號(hào)速率和用戶的響應(yīng)頻率。的響應(yīng)頻率。 6、生、生 存能力：和所有導(dǎo)航定位衛(wèi)星系統(tǒng)一樣，存能力：和所有導(dǎo)航定位衛(wèi)星系統(tǒng)一樣，“北斗一號(hào)北斗一號(hào)”基于中心控制系統(tǒng)和衛(wèi)星工作；但是基于中心控制系統(tǒng)和衛(wèi)星工作；但是

12、“北斗一號(hào)北斗一號(hào)” 定位解定位解算不是由用戶設(shè)備完成的。算不是由用戶設(shè)備完成的。 7、實(shí)時(shí)性：、實(shí)時(shí)性：“北斗一號(hào)北斗一號(hào)”用戶的定位申請(qǐng)要送回中用戶的定位申請(qǐng)要送回中 心控制心控制系統(tǒng)，中心控制系統(tǒng)解算出用戶的三維位置數(shù)據(jù)之后再發(fā)回系統(tǒng)，中心控制系統(tǒng)解算出用戶的三維位置數(shù)據(jù)之后再發(fā)回用戶，其間要經(jīng)過地球靜止衛(wèi)星走一個(gè)來回，再加上衛(wèi)星轉(zhuǎn)用戶，其間要經(jīng)過地球靜止衛(wèi)星走一個(gè)來回，再加上衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)，中心控制系統(tǒng)的處理，時(shí)間延遲對(duì)于高速運(yùn)動(dòng)體，就加發(fā)，中心控制系統(tǒng)的處理，時(shí)間延遲對(duì)于高速運(yùn)動(dòng)體，就加大了定位的誤差。此外，大了定位的誤差。此外，“北斗一號(hào)北斗一號(hào)”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)具備的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)具備的短信

13、通訊功能就是短信通訊功能就是GPS所不具備的。所不具備的。實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1BD22022/5/292009年年滿足中國及周邊地區(qū)用戶對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的需求，滿足中國及周邊地區(qū)用戶對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的需求，2010年年覆蓋亞洲地區(qū)。覆蓋亞洲地區(qū)。北斗二號(hào)，是中國開發(fā)的獨(dú)立的全球衛(wèi)星地位系統(tǒng)，不北斗二號(hào)，是中國開發(fā)的獨(dú)立的全球衛(wèi)星地位系統(tǒng)，不是北斗一號(hào)的簡(jiǎn)單延伸，更類似于是北斗一號(hào)的簡(jiǎn)單延伸，更類似于GPS全球定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng) 和和 伽利略伽利略。北斗二號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提供開放服務(wù)和授權(quán)服務(wù)。開放北斗二號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提供開放服務(wù)和授權(quán)服務(wù)。開放服務(wù)是在服務(wù)區(qū)免費(fèi)提供定位、測(cè)速和授時(shí)服務(wù)，

14、定位服務(wù)是在服務(wù)區(qū)免費(fèi)提供定位、測(cè)速和授時(shí)服務(wù)，定位精度為精度為10米，授時(shí)精度為米，授時(shí)精度為50納秒納秒，測(cè)速精度為，測(cè)速精度為0.2米米/秒。秒。授權(quán)服務(wù)是向授權(quán)用戶提供更安全的定位、測(cè)速、授時(shí)授權(quán)服務(wù)是向授權(quán)用戶提供更安全的定位、測(cè)速、授時(shí)和通信服務(wù)以及系統(tǒng)完好性信息。和通信服務(wù)以及系統(tǒng)完好性信息。實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/29智能交通系統(tǒng)（智能交通系統(tǒng)（ITS） 智能交通系統(tǒng)就是以緩和道路堵塞和減少交通事故，提高交通利用者的方便、舒適為目的，利用交通信息系統(tǒng)、通訊網(wǎng)絡(luò)、定位系統(tǒng)和智能化分析與選線的交通系統(tǒng)的總稱。它通過傳播實(shí)時(shí)的交通信息使出行者對(duì)即將面對(duì)的交通環(huán)境有

15、足夠的了解，并據(jù)此作出正確選擇；通過消除道路堵塞等交通隱患，建設(shè)良好的交通管制系統(tǒng)，減輕對(duì)環(huán) 境的污染；通過對(duì)智能交叉路口和自動(dòng)駕駛技術(shù)的開發(fā)，提高行車安全，減少行駛時(shí)間。實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/29ITS的構(gòu)成的構(gòu)成ITS智能車輛系統(tǒng)智能車輛系統(tǒng)智能信息服務(wù)系統(tǒng)智能信息服務(wù)系統(tǒng)智能交通管理系統(tǒng)智能交通管理系統(tǒng)智能道路系統(tǒng)智能道路系統(tǒng)LBS自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)自動(dòng)車距保持系統(tǒng)自動(dòng)車距保持系統(tǒng)視覺增強(qiáng)系統(tǒng)視覺增強(qiáng)系統(tǒng)周邊車輛危險(xiǎn)報(bào)警系統(tǒng)周邊車輛危險(xiǎn)報(bào)警系統(tǒng)駕駛員狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)駕駛員狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)聲控系統(tǒng)聲控系統(tǒng)車道跟蹤車道跟蹤/變更變更/交匯系統(tǒng)交匯系

16、統(tǒng)自動(dòng)剎車系統(tǒng)自動(dòng)剎車系統(tǒng)精確停車系統(tǒng)精確停車系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/29二、課程背景二、課程背景實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/29 屬于汽車電子類消費(fèi)類產(chǎn)品，以車載嵌入式屬于汽車電子類消費(fèi)類產(chǎn)品，以車載嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合地理信息系統(tǒng)（計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合地理信息系統(tǒng)（GISGIS）、）、衛(wèi)星定位（衛(wèi)星定位（GPSGPS）技術(shù)、無線通信技術(shù)而開發(fā)的技術(shù)、無線通信技術(shù)而開發(fā)的應(yīng)用產(chǎn)品。應(yīng)用產(chǎn)品。引引 言言2.1 汽車導(dǎo)航系統(tǒng)汽車導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/292.2 國家科技計(jì)劃國家科技計(jì)劃2000年發(fā)改委發(fā)布了國家計(jì)委關(guān)

17、于組織實(shí)施衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化年發(fā)改委發(fā)布了國家計(jì)委關(guān)于組織實(shí)施衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)的公告。專項(xiàng)的公告。2004年發(fā)改委發(fā)布了汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策，支持作為汽車零部件年發(fā)改委發(fā)布了汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策，支持作為汽車零部件重要組成部分的車載導(dǎo)航信息終端的自主化研究和生產(chǎn)。重要組成部分的車載導(dǎo)航信息終端的自主化研究和生產(chǎn)。2004年，發(fā)改委發(fā)布了國家發(fā)展改革委關(guān)于組織實(shí)施汽車電子產(chǎn)年，發(fā)改委發(fā)布了國家發(fā)展改革委關(guān)于組織實(shí)施汽車電子產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)的通知，明確把車載信息系統(tǒng)（包括車載信息系統(tǒng)、車業(yè)化專項(xiàng)的通知，明確把車載信息系統(tǒng)（包括車載信息系統(tǒng)、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等）作為支持重點(diǎn)。載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等）作為支持重點(diǎn)。863計(jì)

18、劃設(shè)立了對(duì)地觀測(cè)與導(dǎo)航領(lǐng)域，每年支持的科研經(jīng)費(fèi)上億元計(jì)劃設(shè)立了對(duì)地觀測(cè)與導(dǎo)航領(lǐng)域，每年支持的科研經(jīng)費(fèi)上億元863計(jì)劃現(xiàn)代交通將車路協(xié)同與區(qū)域交通協(xié)調(diào)控制作為十二五主題計(jì)劃現(xiàn)代交通將車路協(xié)同與區(qū)域交通協(xié)調(diào)控制作為十二五主題項(xiàng)目項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/292.3 導(dǎo)航技術(shù)前景衛(wèi)星導(dǎo)航是繼通信后又一大IT技術(shù)；2010年中國移動(dòng)用戶手機(jī)量7億；PND（Portal Navigation Device）在中國需求量爆發(fā)增長（IPHONE、NOKIA）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展將促進(jìn)導(dǎo)航技術(shù)實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/29車載導(dǎo)航技術(shù)主要問題 與發(fā)展趨勢(shì)？實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體

19、通訊課程12022/5/29三、汽車導(dǎo)航基本原三、汽車導(dǎo)航基本原理理實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/293.1 主要基本概念主要基本概念導(dǎo)航電子地圖自主導(dǎo)航POI （Points of Interest）DR （Dead Reconing）地圖匹配（Map Matching）路徑規(guī)劃（Route Planing）GIS-T （GIS for Transportation）實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/293.2 汽車導(dǎo)航系統(tǒng)汽車導(dǎo)航系統(tǒng)汽車導(dǎo)航系統(tǒng)通過GPS信號(hào)、車輪傳感器、陀螺等三種傳感器獲取數(shù)據(jù)，確定汽車的速度和位置。車輪傳感器記錄車輪的速度，產(chǎn)生的脈沖信號(hào)用于定

20、時(shí)計(jì)算行駛距離和方向變化。電子地圖存儲(chǔ)容量能夠存儲(chǔ)汽車運(yùn)行區(qū)域的所有數(shù)據(jù)，車載電腦與存儲(chǔ)道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)不斷比較判斷，更正定位誤差從而確定最佳行駛路徑。多用單片機(jī)結(jié)構(gòu)，嵌入式操作系統(tǒng)，軟件代碼存儲(chǔ)于ROM中，代碼簡(jiǎn)潔，運(yùn)行可靠，啟動(dòng)及關(guān)閉迅速，具有幾乎完整的組件和輸入輸出端口，適應(yīng)汽車惡劣的工作環(huán)境，在高溫或低溫以及劇烈振動(dòng)環(huán)境下工作可靠性高。實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/293.3 自主導(dǎo)航（一）汽車自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)的作用是根據(jù)車輛當(dāng)前位置和用戶輸入的車輛目的地、參照電子地圖計(jì)算的行駛路線，并在行駛中將信息提供給駕車者。其主要特征是每套車載導(dǎo)航設(shè)備都自帶電子地圖，定位和導(dǎo)航功能全部由車

21、載設(shè)備完成。它的工作過程主要有以下步驟：1、輸入數(shù)據(jù)信息 出發(fā)前，車主將目的地輸入到導(dǎo)航設(shè)備中，在系統(tǒng)顯示的電子地圖上直接點(diǎn)擊，或者是借助某種輸入方法，將目的地名稱輸入到系統(tǒng)中。根據(jù)輸入設(shè)備的不同，可以有不同的地名輸入方法； 目前人們也在開發(fā)語音識(shí)別技術(shù)的產(chǎn)品。實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/29自主導(dǎo)航（二）2、顯示電子地圖 汽車導(dǎo)航系統(tǒng)中至關(guān)重要的一部分是存儲(chǔ)在光盤或內(nèi)置存儲(chǔ)器(如硬盤)中的電子地圖，電子地圖中存儲(chǔ)了一定范圍內(nèi)的地理、道路和交通管制信息，與地點(diǎn)對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)了相關(guān)的經(jīng)緯度信息。汽車導(dǎo)航主機(jī)從經(jīng)過計(jì)算確定的當(dāng)前點(diǎn)經(jīng)緯度，通過與電子地圖數(shù)據(jù)的對(duì)比，就可以隨時(shí)確定車輛當(dāng)前所

22、在的地點(diǎn)； 一般汽車導(dǎo)航系統(tǒng)將車輛當(dāng)前位置默認(rèn)為出發(fā)點(diǎn)，在用戶輸入了目的地之后，導(dǎo)航系統(tǒng)根據(jù)電子地圖上存儲(chǔ)的地圖信息，就可以自動(dòng)計(jì)算出一條最合適的推薦路線。在有的系統(tǒng)中，用戶還可以指定途中希望經(jīng)過的途徑點(diǎn)，或者指定一定的路線選擇規(guī)則(如不允許經(jīng)過高速公路、按照行駛路線最短的原則等)。推薦的路線將以醒目的方式顯示在屏幕上的地圖中，同時(shí)屏幕上也時(shí)刻顯示出車輛的當(dāng)前位置，以提供參考； 偏離路線后，重新根據(jù)確定的規(guī)則計(jì)算更新推薦路線。實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/293.4 輸出設(shè)備輸出設(shè)備汽車自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)的輸出設(shè)備包括顯示屏幕和語音輸出設(shè)備。顯示屏幕是液晶顯示屏(支持手寫輸入時(shí)，顯示屏

23、表面還有一張透明的觸摸屏）；主要顯示內(nèi)容包括：地圖(包括相應(yīng)的道路名稱、公路編號(hào)、重要地點(diǎn)名稱等)、車輛的當(dāng)前位置、推薦路線等，根據(jù)用戶的設(shè)定還可以顯示附近的維修站、加油站、停車場(chǎng)及其他公共服務(wù)單位的名稱及地理位置等信息，以方便用戶需要；汽車導(dǎo)航系統(tǒng)操作的簡(jiǎn)便性是設(shè)計(jì)者追求的目標(biāo)，實(shí)際上這也涉及到一個(gè)安全的問題，因?yàn)轳{車者不允許一邊開車一邊看電子地圖。因此，設(shè)計(jì)者都考慮針對(duì)汽車導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用需求開發(fā)語音及語音識(shí)別技術(shù)。實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/293.5 電子地圖電子地圖汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用關(guān)鍵是電子地圖。隨著城鄉(xiāng)建設(shè)及道路變化，電子地圖也會(huì)定期更新。建立公共交通信息電臺(tái)，通過移

24、動(dòng)通訊形式或電臺(tái)發(fā)送最新的交通信息提供給汽車上的導(dǎo)航設(shè)備對(duì)汽車上電子地圖的信息隨時(shí)進(jìn)行修正。我國對(duì)于地圖的出版有嚴(yán)格的規(guī)定。電子地圖標(biāo)準(zhǔn)性、政策性、保密性、技術(shù)性較強(qiáng)，是國家版圖、行政區(qū)劃界線的科學(xué)表達(dá)，因此電子地圖一定要經(jīng)審核后才能出版。為了適應(yīng)汽車自動(dòng)導(dǎo)航設(shè)備需要根據(jù)行駛區(qū)域、路線、自動(dòng)或人工改變地圖比例尺的需求，汽車導(dǎo)航系統(tǒng)所使用的地圖必須是以向量方式記錄的。實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/29車輛定位車輛定位路徑規(guī)劃路徑規(guī)劃路徑引導(dǎo)路徑引導(dǎo)數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)GPS推算定位DR目的地信息系統(tǒng)聲音引導(dǎo)圖象引導(dǎo)數(shù)字地圖信息地圖坐標(biāo)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)特征屬性數(shù)據(jù)

25、路段的特征屬性結(jié)點(diǎn)的特征屬性數(shù)據(jù)管理查詢檢索更新路線信息車輛位置信息實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/29四、導(dǎo)航地理數(shù)據(jù)模型四、導(dǎo)航地理數(shù)據(jù)模型實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)與導(dǎo)航地理數(shù)據(jù)比較基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)與導(dǎo)航地理數(shù)據(jù)比較 基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)導(dǎo)航地理數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)內(nèi)容數(shù)據(jù)內(nèi)容n以同樣重要程度全面描述了地理空間中的地物特征n主要刻畫道路網(wǎng)絡(luò)信息，以信息索引數(shù)據(jù)和背景數(shù)據(jù)作為參考信息數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)組織結(jié)構(gòu)n用“比例尺”的概念來描述地圖對(duì)現(xiàn)實(shí)世界不同詳盡程度的表達(dá)，較小比例尺的要素通常需進(jìn)行“綜合”n不同比例尺數(shù)據(jù)按照相應(yīng)圖幅組織n數(shù)據(jù)集的描述與表達(dá)無比例尺的概念n在一個(gè)數(shù)據(jù)集中集成地

26、表達(dá)不同詳細(xì)程度、不同抽象程度的道路拓?fù)潢P(guān)系拓?fù)潢P(guān)系n不表達(dá)道路之間的交通關(guān)系n通常定義數(shù)據(jù)中點(diǎn)、線、面的拓?fù)潢P(guān)系n表達(dá)道路網(wǎng)絡(luò)的連通關(guān)系n路段以道路中心線或交通流方向?yàn)榻Ｄ繕?biāo)實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)中道路的表示基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)中道路的表示道路以中心線表達(dá)道路以中心線表達(dá)立交橋以點(diǎn)或圖示符號(hào)的方式表達(dá)立交橋以點(diǎn)或圖示符號(hào)的方式表達(dá)不表示道路間的立交關(guān)系不表示道路間的立交關(guān)系實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1內(nèi)容簡(jiǎn)化內(nèi)容簡(jiǎn)化內(nèi)容增加內(nèi)容增加模型改變模型改變 傳統(tǒng)測(cè)繪產(chǎn)品不能滿足導(dǎo)航地理數(shù)據(jù)庫傳統(tǒng)測(cè)繪產(chǎn)品不能滿足導(dǎo)航地理數(shù)據(jù)庫的基本要求的基本要求基礎(chǔ)地理數(shù)

27、據(jù)基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù) 導(dǎo)航地理數(shù)據(jù)導(dǎo)航地理數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/29導(dǎo)航地理數(shù)據(jù)模型與交導(dǎo)航地理數(shù)據(jù)模型與交換格式換格式(GB/T 19711-2005)實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1應(yīng)用范圍：應(yīng)用范圍：ITS用于ITS（Intelligent Transportation Systems）的地圖數(shù)據(jù)“建?！迸c“交換” 車載導(dǎo)航(NAV) 實(shí)時(shí)引導(dǎo) 基于位置的服務(wù)(LBS) 離我最近的“服務(wù)”在什么地方？ 交通管理(TTM) 協(xié)助交通管理中心進(jìn)行交通情況監(jiān)控與疏導(dǎo) 先進(jìn)駕駛者輔助系統(tǒng)（ADAS） 適應(yīng)性巡航控制，彎

28、道車速報(bào)警與控制，車道偏離報(bào)警與控制,.實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1應(yīng)用范圍：功能分類應(yīng)用范圍：功能分類地圖顯示 美觀、易讀（NAV/LBS/TTM）地理編碼 能夠?qū)ζ鹗键c(diǎn)與目的地的地址信息進(jìn)行定位（NAV/LBS/TTM/ADAS）定位 為GPS應(yīng)用提供坐標(biāo)信息（NAV/LBS/ADAS）路徑規(guī)劃 確定出行路徑 (NAV/LBS/TTM/ADAS)行駛引導(dǎo) 轉(zhuǎn)向?qū)崟r(shí)引導(dǎo)（NAV/LBS）信息服務(wù) 提供POI信息與動(dòng)態(tài)服務(wù)信息（NAV/LBS/TTM）實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1應(yīng)用范圍：功能需求應(yīng)用范圍：功能需求地圖數(shù)據(jù)滿足以下要求 對(duì)現(xiàn)實(shí)世界建模 要素的一般精度（NAV/LBS/TTM

29、）的或高精度（ADAS）幾何表達(dá) 要素網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?交通規(guī)則 完整的地址模型 POI信息 高程模型（ADAS）實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1應(yīng)用范圍：非應(yīng)用范圍：非ITS領(lǐng)域領(lǐng)域ITS以外領(lǐng)域的應(yīng)用 是獨(dú)立于應(yīng)用的數(shù)據(jù)模型 不依賴于數(shù)據(jù)提供商和操作系統(tǒng) 是對(duì)“現(xiàn)實(shí)世界”的建模 可在非面向ITS的GIS系統(tǒng)中應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1作用作用在不同的應(yīng)用之間共享地理信息減少生產(chǎn)商的成本、降低用戶消費(fèi)價(jià)格 不同應(yīng)用之間的成本均攤 統(tǒng)一生產(chǎn)過程、格式，降低生產(chǎn)成本 開放標(biāo)準(zhǔn)刺激競(jìng)爭(zhēng)適應(yīng)不斷發(fā)展的市場(chǎng)需求 為應(yīng)用開發(fā)者提供了穩(wěn)定的開發(fā)基礎(chǔ) 為產(chǎn)品與服務(wù)提供了技術(shù)框架實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1基

30、本內(nèi)容（基本內(nèi)容（1）從四個(gè)層面描述地圖數(shù)據(jù) 概念層：數(shù)據(jù)內(nèi)容的最高層抽象描述（總體概念） 現(xiàn)實(shí)世界對(duì)象（如一個(gè)線要素）及其特征（屬性）的數(shù)據(jù)庫表達(dá) 內(nèi)容層：?jiǎn)蝹€(gè)數(shù)據(jù)元素的定義 一個(gè)道路元素是，街道名稱是 邏輯層：總體概念的邏輯組織 一個(gè)線要素由起始結(jié)點(diǎn)、形狀點(diǎn)以及終止結(jié)點(diǎn)表達(dá) 起始結(jié)點(diǎn)由X與Y坐標(biāo)表達(dá) 形狀點(diǎn) 一個(gè)X坐標(biāo)是一個(gè)10位數(shù) 物理層：物理表現(xiàn) 一個(gè)線要素記錄包含X個(gè)字段，有Y個(gè)屬性實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1基本內(nèi)容（基本內(nèi)容（2）獨(dú)立于具體應(yīng)用的數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)內(nèi)容分類 要素（Feature Catalogue） 屬性（Attribute Catalogue） 關(guān)系（Relatio

31、nships Catalogue）數(shù)據(jù)表達(dá)規(guī)則 元數(shù)據(jù) 邏輯與物理數(shù)據(jù)規(guī)范實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1總體概念模型：基本數(shù)據(jù)組織單元總體概念模型：基本數(shù)據(jù)組織單元獨(dú)立于具體應(yīng)用的數(shù)據(jù)模型 要素：現(xiàn)實(shí)世界中地理實(shí)體或在某個(gè)地理位置的活動(dòng)在數(shù)據(jù)庫中的表達(dá) 屬性：要素所具有的性質(zhì) 關(guān)系：一個(gè)要素所具有的涉及到其它要素的特性要素要素屬性屬性關(guān)系關(guān)系實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1 幾何（幾何（Geometry） 要素（要素（feature）復(fù)雜要素復(fù)雜要素屬性屬性關(guān)系關(guān)系點(diǎn)要素點(diǎn)要素線要素線要素面要素面要素結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)邊邊面面坐標(biāo)坐標(biāo)實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1 “要素（Feature）”是現(xiàn)實(shí)世界地理

32、對(duì)象(object)在數(shù)據(jù)庫中的表達(dá)，如道路、建筑物等。每個(gè)要素必須屬于且僅屬于一個(gè)要素種類(Feature Class)和一個(gè)要素主題（Feature Theme）。要素種類和要素主題由一個(gè)名稱（Name）和一個(gè)代碼(Code)唯一標(biāo)識(shí)。每個(gè)要素可以有零個(gè)、一個(gè)或多個(gè)屬性（Attribute），并可以與一個(gè)或多個(gè)要素相關(guān)聯(lián)。每個(gè)要素只可以表達(dá)為一個(gè)要素表達(dá)類型（Feature category）。要素表達(dá)類型 定義為點(diǎn)要素、線要素、面要素和復(fù)雜要素。單向箭頭線表達(dá)子類約束。模型中點(diǎn)要素、線要素、面要素均表示了兩次，表明這些要素在圖形數(shù)據(jù)文件中可以用兩種方法來表達(dá)。其區(qū)別在于本標(biāo)準(zhǔn)所支持的不同

33、類型的拓?fù)潢P(guān)系。因而首先應(yīng)注意信息存儲(chǔ)在哪個(gè)層次。 實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1總體概念模型：拓?fù)淇傮w概念模型：拓?fù)浞秋@式拓?fù)洌簺]有顯式定義對(duì)象之間的拓?fù)潢P(guān)系，即拓?fù)潢P(guān)系僅僅通過坐標(biāo)值來定義。連通拓?fù)洌好鞔_定義了維與維對(duì)象之間的拓?fù)潢P(guān)系。但沒有明確定義這些對(duì)象與維對(duì)象之間的拓?fù)潢P(guān)系完全拓?fù)洌骸⒕S對(duì)象之間的所有拓?fù)潢P(guān)系都明確定義。 實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1總體概念模型：要素總體概念模型：要素線要素線要素面要素面要素面面邊邊點(diǎn)要素點(diǎn)要素結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)復(fù)雜要素復(fù)雜要素Level-2Level-1要素的集合要素的集合Level-1添加類型添加類型Level-0基本幾何圖元基本幾何圖元實(shí)驗(yàn)室S集成與多

34、媒體通訊課程1總體概念模型：屬性總體概念模型：屬性11.n屬性屬性復(fù)雜屬性復(fù)雜屬性簡(jiǎn)單屬性簡(jiǎn)單屬性子屬性子屬性1.n限制性子屬性限制性子屬性1實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1要素分類與定義：要素主題要素分類與定義：要素主題內(nèi)容規(guī)范：要素主題（Feature Theme） 道路與車渡 行政區(qū)域 命名區(qū)域 土地覆蓋與利用 構(gòu)造物 鐵路 水系 道路附屬設(shè)施 服務(wù) 公共交通 鏈參考要素 通用要素實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1道路與車渡道路與車渡1-層（簡(jiǎn)單要素）層（簡(jiǎn)單要素）2-層（復(fù)雜要素）層（復(fù)雜要素）道路元素道路元素連接點(diǎn)連接點(diǎn)渡口聯(lián)絡(luò)線渡口聯(lián)絡(luò)線封閉交通區(qū)域封閉交通區(qū)域地址區(qū)域邊界元素地址區(qū)域邊

35、界元素地址區(qū)域地址區(qū)域路段路段交叉口交叉口渡口渡口環(huán)島環(huán)島聚合路聚合路匯交路口匯交路口實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1位于位于邊界上邊界上被被界定界定包含包含屬于屬于1-層層屬于屬于包含包含2-層層道路元素道路元素（ID）連接連接點(diǎn)點(diǎn)（ID）渡口聯(lián)絡(luò)線渡口聯(lián)絡(luò)線（ID）界定界定開始于開始于界定界定結(jié)束于結(jié)束于包含包含屬于屬于屬于屬于包含包含開始于開始于界定界定結(jié)束于結(jié)束于界定界定包含包含屬于屬于地址區(qū)域地址區(qū)域邊界元素邊界元素（ID）包含包含屬于屬于 屬于屬于包含包含界定界定開始于開始于界定界定終止于終止于包含包含屬于屬于封閉交通封閉交通區(qū)域區(qū)域（ID）地址區(qū)域地址區(qū)域（ID）界定界定被界定被界

36、定包含包含屬于屬于路段路段（ID）渡口渡口（ID）交叉交叉口口（ID）開始于開始于界定界定結(jié)束于結(jié)束于界定界定界定界定開始于開始于界定界定結(jié)束于結(jié)束于聚合聚合路路（ID）匯交路口匯交路口（ID）環(huán)島環(huán)島（ID）包含包含屬于屬于實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程11-層層實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程11-層層道路元素道路元素的獨(dú)立特性的獨(dú)立特性道路元素道路元素CDCD獨(dú)立于其它獨(dú)立于其它道路元素道路元素。當(dāng)。當(dāng)CDCD被隔斷被隔斷時(shí)，交通流仍可在其它時(shí)，交通流仍可在其它道路元素道路元素通行。通行。道路元素道路元素AFAF與與BFBF的屬性不的屬性不同（名稱不同），因而是同（名稱不同），因而是彼此獨(dú)立的

37、。彼此獨(dú)立的。ADAD、DEDE和和ECEC的區(qū)別在于交通限制不同。的區(qū)別在于交通限制不同。實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程11-層層非結(jié)構(gòu)化的交通廣場(chǎng)視為非結(jié)構(gòu)化的交通廣場(chǎng)視為封閉交通區(qū)域封閉交通區(qū)域地址區(qū)域地址區(qū)域?qū)嶒?yàn)室S集成與多媒體通訊課程12-層層實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12-層層實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12-層層實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12-層層實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12-層層實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1公共交通公共交通公交路線線段公交路線線段公交連接點(diǎn)公交連接點(diǎn)公交車站公交車站公交點(diǎn)公交點(diǎn)公交換乘區(qū)公交換乘區(qū)公交路線公交路線公交線路公交線路公交路線公交路線ID公交車

38、站公交車站ID包含包含存在于存在于包含包含存在于存在于路線線段路線線段ID連接點(diǎn)連接點(diǎn)ID開始于開始于界定界定結(jié)束于結(jié)束于界定界定公交點(diǎn)公交點(diǎn)ID包含包含存在于存在于線路線路ID包含包含存在于存在于換乘區(qū)換乘區(qū)ID包含包含存在于存在于實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1公共交通公共交通實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1鐵路鐵路鐵路中的要鐵路中的要素素鐵路元素鐵路元素ID鐵路元素連接鐵路元素連接點(diǎn)點(diǎn)ID開始于開始于界定界定結(jié)束于結(jié)束于界定界定實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1行政區(qū)劃行政區(qū)劃國家：由國家邊境所界定的區(qū)域國家：由國家邊境所界定的區(qū)域第第1至第至第7級(jí)行政區(qū)劃：是一個(gè)國家行政結(jié)構(gòu)中的中間區(qū)級(jí)行政區(qū)

39、劃：是一個(gè)國家行政結(jié)構(gòu)中的中間區(qū)劃層劃層第第8級(jí)行政區(qū)劃：是一個(gè)國家在全國范圍內(nèi)存在的行政級(jí)行政區(qū)劃：是一個(gè)國家在全國范圍內(nèi)存在的行政區(qū)劃結(jié)構(gòu)中的最低一層區(qū)劃結(jié)構(gòu)中的最低一層第第9級(jí)行政區(qū)劃：是第級(jí)行政區(qū)劃：是第8級(jí)行政區(qū)劃的下一級(jí)。它可以只級(jí)行政區(qū)劃的下一級(jí)。它可以只存在于部分第存在于部分第8級(jí)區(qū)劃中級(jí)區(qū)劃中跨國行政區(qū)劃：由多個(gè)國家構(gòu)成的區(qū)域跨國行政區(qū)劃：由多個(gè)國家構(gòu)成的區(qū)域行政地點(diǎn)：在行政區(qū)劃層次結(jié)構(gòu)之外定義的管理區(qū)域行政地點(diǎn)：在行政區(qū)劃層次結(jié)構(gòu)之外定義的管理區(qū)域行政區(qū)劃邊界元素行政區(qū)劃邊界元素行政區(qū)劃邊界連接點(diǎn)行政區(qū)劃邊界連接點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1服務(wù)（服務(wù)（POIPOI） 在

40、某一位置的活動(dòng)。代表的是一個(gè)活動(dòng)而在某一位置的活動(dòng)。代表的是一個(gè)活動(dòng)而非活動(dòng)發(fā)生所在地的建筑物。非活動(dòng)發(fā)生所在地的建筑物。 機(jī)場(chǎng)機(jī)場(chǎng)ID露天大露天大型運(yùn)動(dòng)場(chǎng)型運(yùn)動(dòng)場(chǎng)ID高速公路休息高速公路休息區(qū)區(qū)ID上山上山纜索站纜索站ID收費(fèi)站收費(fèi)站ID飯店飯店ID旅游點(diǎn)旅游點(diǎn)ID旅館旅館ID銀行銀行ID服務(wù)中服務(wù)中的要素的要素服務(wù)入口點(diǎn)服務(wù)入口點(diǎn)ID實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1道路附屬設(shè)施道路附屬設(shè)施道路附屬設(shè)道路附屬設(shè)施主題中的施主題中的要素要素路標(biāo)路標(biāo)IDID環(huán)境設(shè)備環(huán)境設(shè)備IDID測(cè)量設(shè)備測(cè)量設(shè)備IDID交通標(biāo)志交通標(biāo)志IDID人行橫道人行橫道IDID照明燈照明燈IDID交通信號(hào)交通信號(hào)燈燈IDI

41、D安全設(shè)備安全設(shè)備IDID路面標(biāo)記路面標(biāo)記IDID實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1構(gòu)造物構(gòu)造物 交通網(wǎng)絡(luò)中的重要建筑物，如橋梁、高架橋、隧道、渡槽、路塹（Cuttings）、廊道、防護(hù)墻（Retaining wall）、涵洞等 構(gòu)造物構(gòu)造物構(gòu)造物主題構(gòu)造物主題中的要素中的要素實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1水系水系對(duì)水體的表達(dá)對(duì)水體的表達(dá) 水體水體ID水體水體邊界邊界元素元素ID水體邊水體邊界連接界連接點(diǎn)點(diǎn)ID被界被界定定界定界定開始開始于于界定界定結(jié)束結(jié)束于于界定界定內(nèi) 陸內(nèi) 陸水體水體水道水道運(yùn)河運(yùn)河河流河流湖泊湖泊海水海水沿海礁沿海礁湖湖河口河口海、海、洋洋水庫水庫實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課

42、程1要素屬性要素屬性分段屬性分段屬性通用要素屬性及用戶自定義屬性通用要素屬性及用戶自定義屬性 實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1道路附屬設(shè)施屬性道路附屬設(shè)施屬性屬于屬于有有目的地位目的地位置置屬于屬于有有交通標(biāo)志交通標(biāo)志上的路線上的路線編號(hào)編號(hào)屬于屬于有有交通標(biāo)志交通標(biāo)志類型類型屬于屬于帶有帶有交通標(biāo)志交通標(biāo)志上的符號(hào)上的符號(hào)屬于屬于有有交通標(biāo)志交通標(biāo)志上的數(shù)值上的數(shù)值屬于屬于帶有帶有其它文字其它文字內(nèi)容內(nèi)容屬于屬于在在有效有效方向方向交通標(biāo)志交通標(biāo)志信息信息有有屬于屬于交通標(biāo)志交通標(biāo)志交通標(biāo)志上交通標(biāo)志上的目的地信的目的地信息息屬于屬于有有道路附屬道路附屬設(shè)施中的設(shè)施中的要素要素設(shè)備標(biāo)識(shí)設(shè)備標(biāo)識(shí)

43、屬于屬于有有出口編號(hào)出口編號(hào)有有 屬于屬于實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1要素關(guān)系：關(guān)系數(shù)據(jù)模型要素關(guān)系：關(guān)系數(shù)據(jù)模型要要素素關(guān)系關(guān)系關(guān)系類型關(guān)系類型屬性屬性具有具有屬于屬于圖圖層層包含包含包含于包含于作為作為成員成員參與參與涉及涉及1成員成員作為作為N成員參與成員參與涉及成員涉及成員具有具有屬于屬于n 交通關(guān)系交通關(guān)系n 要素空間關(guān)系要素空間關(guān)系n 鏈接關(guān)系鏈接關(guān)系實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1交通關(guān)系交通關(guān)系在在ISO GDF5.0中，由交通標(biāo)志特別指明中，由交通標(biāo)志特別指明的交通限制用關(guān)系（稱為策略）來表達(dá)，的交通限制用關(guān)系（稱為策略）來表達(dá)，而一般具有較普遍意義的交通規(guī)則只需用而一般具有

44、較普遍意義的交通規(guī)則只需用道路元素的屬性來表達(dá)。道路元素的屬性來表達(dá)。策略分為：策略分為：優(yōu)先策略優(yōu)先策略 禁止策略禁止策略 限制策略限制策略實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1優(yōu)先策略優(yōu)先策略優(yōu)先策略優(yōu)先策略（只能用于描述靜態(tài)的行駛權(quán)，不描述由交通信只能用于描述靜態(tài)的行駛權(quán)，不描述由交通信號(hào)燈控制的優(yōu)先權(quán)號(hào)燈控制的優(yōu)先權(quán) ） 隱式：主路先行、直行先行、隱式：主路先行、直行先行、 顯式：由交通標(biāo)志指示顯式：由交通標(biāo)志指示關(guān)系代碼關(guān)系代碼 道路元素道路元素 連接點(diǎn)連接點(diǎn) 道路元素道路元素 道路元素道路元素 道路元素道路元素2104L711J1L712L522L5212104L511J2L721實(shí)驗(yàn)室S

45、集成與多媒體通訊課程1禁止策略禁止策略關(guān)系代碼關(guān)系代碼 道路元素道路元素 連接點(diǎn)連接點(diǎn) 道路元素道路元素 道路元素道路元素 道路元素道路元素2103 L711 J1 L712L522 L5212103 L723 J4 L521實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1限制策略限制策略實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1要素空間關(guān)系要素空間關(guān)系表達(dá)要素在空間表達(dá)要素在空間位置上的包含與位置上的包含與鄰接關(guān)系鄰接關(guān)系可以通過空間要可以通過空間要素的形狀及位置素的形狀及位置坐標(biāo)推算，在模坐標(biāo)推算，在模型中顯式定義是型中顯式定義是為了提高導(dǎo)航應(yīng)為了提高導(dǎo)航應(yīng)用中實(shí)時(shí)查詢與用中實(shí)時(shí)查詢與計(jì)算的速度計(jì)算的速度行政行政區(qū)劃區(qū)

46、劃建成區(qū)建成區(qū)域域管區(qū)管區(qū)有名稱有名稱區(qū)域區(qū)域服務(wù)服務(wù)道路元道路元素素相關(guān)相關(guān) 相關(guān)相關(guān)相關(guān)相關(guān)相關(guān)相關(guān) 相關(guān)相關(guān)相關(guān)相關(guān) 相關(guān)相關(guān)相關(guān)相關(guān) 相關(guān)相關(guān)連接點(diǎn)連接點(diǎn)相關(guān)相關(guān) 相關(guān)相關(guān)相關(guān)相關(guān) 相關(guān)相關(guān)建筑物建筑物相關(guān)相關(guān) 相關(guān)相關(guān)相關(guān)相關(guān) 相關(guān)相關(guān)服務(wù)服務(wù)相關(guān)相關(guān) 相關(guān)相關(guān)相關(guān)相關(guān) 相關(guān)相關(guān)相關(guān)相關(guān) 相關(guān)相關(guān)相關(guān)相關(guān) 相關(guān)相關(guān)建成區(qū)建成區(qū)域域相關(guān)相關(guān) 相關(guān)相關(guān)管區(qū)管區(qū)相關(guān)相關(guān) 相關(guān)相關(guān)相關(guān)相關(guān) 相關(guān)相關(guān)封閉交封閉交通區(qū)域通區(qū)域相關(guān)相關(guān) 相關(guān)相關(guān)相關(guān)相關(guān) 相關(guān)相關(guān)渡口聯(lián)渡口聯(lián)絡(luò)線絡(luò)線相關(guān)相關(guān) 相關(guān)相關(guān)相關(guān)相關(guān) 相關(guān)相關(guān)相關(guān)相關(guān) 相關(guān)相關(guān)相相關(guān)關(guān)實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1要素鏈接關(guān)系要素鏈接關(guān)系

47、路標(biāo)與道路元素路標(biāo)與道路元素匯交路口與出口匯交路口與出口交通元交通元素素ID立交跨越立交跨越ID構(gòu)造物構(gòu)造物ID有上層要素有上層要素作為上層要素參與作為上層要素參與有下層要素有下層要素作為下層要素參與作為下層要素參與構(gòu)成構(gòu)成由由組成組成實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1要素鏈接關(guān)系要素鏈接關(guān)系路標(biāo)信息路標(biāo)信息直達(dá)路線直達(dá)路線R1R1R2R2R3R3 珠海珠海 中山中山14 橫瀝橫瀝 坦尾坦尾2529L574L604L575S1關(guān)系代碼關(guān)系代碼 路標(biāo)路標(biāo) 道路元素道路元素 道路元素道路元素 屬性值屬性值2128 S1 L574 L604 珠海珠海 中山中山 14 2128 S1 L574 L575

48、橫瀝橫瀝 坦尾坦尾 25 29實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1交換格式交換格式交換格式 包含字母或數(shù)字字符的記錄 記錄長80個(gè)字節(jié) 數(shù)據(jù)組織 記錄（records）包含于 分區(qū)（sections）包含于 層（layers）包含于 數(shù)據(jù)集（data sets）包含于 一個(gè)或多個(gè)卷（volumes）實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1交換格式的記錄層次交換格式的記錄層次實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1交換格式交換格式實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1交換格式交換格式元數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)記錄實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1點(diǎn)要素記錄點(diǎn)要素記錄實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1線要素記錄線要素記錄實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1結(jié)

49、點(diǎn)記錄結(jié)點(diǎn)記錄實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1邊記錄邊記錄實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1屬性記錄屬性記錄實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/29五、汽車導(dǎo)航關(guān)鍵技術(shù)五、汽車導(dǎo)航關(guān)鍵技術(shù)5 5.1 .1 時(shí)空一體化模型時(shí)空一體化模型多元數(shù)據(jù)采集與融合技術(shù)多元數(shù)據(jù)采集與融合技術(shù)邏輯模型與物理存儲(chǔ)格式邏輯模型與物理存儲(chǔ)格式5 5.2 .2 組合定位技術(shù)組合定位技術(shù)5 5.3 .3 路徑規(guī)劃技術(shù)路徑規(guī)劃技術(shù)實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/295.1 時(shí)空一體化模型時(shí)空一體化模型實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/295 5.1.1 .1.1 多元數(shù)據(jù)采集與融合建模多元數(shù)據(jù)采集

50、與融合建模道路數(shù)據(jù)的采集 道路網(wǎng) （基礎(chǔ)數(shù)據(jù)） 設(shè)施信息 屬性信息實(shí)時(shí)交通信息的采集與管理 （重點(diǎn)）實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/29 實(shí)時(shí)交通信息編碼與表達(dá)實(shí)時(shí)交通信息編碼與表達(dá)實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/29實(shí)時(shí)交通信息發(fā)布實(shí)時(shí)交通信息發(fā)布實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程1實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/29實(shí)時(shí)實(shí)時(shí)交通系統(tǒng)交通系統(tǒng)的概述的概述實(shí)時(shí)智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)（ITS）是人們徹底解決交通擁擠、交通事故以及環(huán)境污染等交通問題的殺手锏，它將先進(jìn)的信息、數(shù)據(jù)通迅?jìng)鬏?、電子控制、傳感器以及?jì)算機(jī)處理等各種技術(shù)有效地綜合運(yùn)用于整個(gè)運(yùn)輸體系，從而建立起一種大范

51、圍、全方位地發(fā)揮作用的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的運(yùn)輸綜合管理系統(tǒng)，使人、車、路都得以密切配合、和諧統(tǒng)一，極大地提高交通運(yùn)輸效率，保障交通安全，改善環(huán)境質(zhì)量，提高能源利用率。先進(jìn)的交通信息系統(tǒng)（ATIS）是ITS 的重要組成部分，也是發(fā)展ITS 的基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)，ATIS 是建立在完善的信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的，交通參與者通過裝備在道路上、車上、換乘站上、停車場(chǎng)上以及氣象中心的傳感器和傳輸設(shè)備，可以向交通信息中心提供各處的交通信息。 實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/29類類分分件件事事息息信信通通交交時(shí)時(shí)實(shí)實(shí) 按照按照ISO14819-2-2006ISO14819-2-2006的規(guī)定，實(shí)時(shí)交通信息可

52、分為以下的規(guī)定，實(shí)時(shí)交通信息可分為以下3131類：類：編號(hào)編號(hào) 事件類別事件類別編號(hào)編號(hào) 事件類別事件類別1level of service17wind and air quality2expected level of service18activities3accidents19security alerts4incidents20 delays5closures and lane restrictions21cancellations6carriageway restrictions22travel time information7exit restrictions23dangerou

53、s vehicles8entry restrictions24exceptional loads/vehicles9traffic restrictions25traffic equipment status10carpool information 26size and weight limits11road works 27parking restrictions12obstruction hazards 28parking13dangerous situations 29reference to audio broadcasts14road conditions 30service me

54、ssages15temperatures31special messages16precipitation and visibility實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/29l EURO SCOUT EURO SCOUT 是以紅外線信標(biāo)為媒體的動(dòng)態(tài)路線引導(dǎo)系統(tǒng)。車輛和信標(biāo)間的紅外線通信是雙向進(jìn)行的，汽車就變?yōu)橐粋€(gè)探頭，將旅行時(shí)間、排隊(duì)等候時(shí)間及OD 信息等交通信息數(shù)據(jù)傳輸給中央引導(dǎo)計(jì)算機(jī)。歐洲的代表性系統(tǒng)歐洲的代表性系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/29RDS-TMCRDS-TMC實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/29RDS-TMC特點(diǎn)特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體

55、通訊課程12022/5/29實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/29美國的代表性系統(tǒng)美國的代表性系統(tǒng)lTRAVTEK TRAVTEK以實(shí)時(shí)路線引導(dǎo)和服務(wù)信息系統(tǒng)實(shí)用化為目的，由交通管理中心、信息與服務(wù)中心、裝有導(dǎo)航裝置的車輛組成。交通管理中心進(jìn)行道路交通信息的收集、管理及提供，同時(shí)還進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行所必需的信息管理和提供；信息服務(wù)中心收集觀光設(shè)施、旅館、飯店等為對(duì)象的各種服務(wù)信息；車載導(dǎo)航裝置由車輛位置測(cè)定、路線選擇及接口3 種功能構(gòu)成，可顯示交通堵塞地段、事故及施工等信息的奧蘭多地區(qū)的地圖、按駕駛員需要進(jìn)行的路線引導(dǎo)及提供服務(wù)的文字信息等。實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/29

56、lADVANCE ADVANCE通過電波的雙向通信直接將車載導(dǎo)航裝置和交通管制中心連通，導(dǎo)航裝置由接觸式屏幕、顯示器及導(dǎo)航計(jì)算機(jī)構(gòu)成。一輸入最終目的地便可利用最新交通信息計(jì)算最佳路線。路線引導(dǎo)是采用聲音合成及用顯示器上的符號(hào)指示的形式。美國的代表性系統(tǒng)美國的代表性系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/29lFASTTRAC FASTTRAC是把先進(jìn)交通管理系統(tǒng)（ATMS）和先進(jìn)交通信息系統(tǒng)（ATIS）技術(shù)組合在一起的ITS 項(xiàng)目，它計(jì)劃進(jìn)行使實(shí)驗(yàn)車輛與信息控制方式統(tǒng)一的試驗(yàn)，亦即根據(jù)車輛測(cè)量的等候時(shí)間等使信號(hào)控制和綠色信號(hào)實(shí)現(xiàn)最佳化。美國的代表性系統(tǒng)美國的代表性系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒

57、體通訊課程12022/5/29日本的代表性系統(tǒng)日本的代表性系統(tǒng)VICS VICS中心通過日本道路交通通信中心匯總交通管理者和道路管理者雙方的交通信息。由VICS 提供的信息有：交通堵塞信息、所需時(shí)間信息、交通障礙信息、交通管制信息和停車場(chǎng)信息5 種。實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/29ATIS ATIS是先進(jìn)的交通信息服務(wù)系統(tǒng)，它的通信媒體是電話線路（無線、有線）。交通信息利用者通過車上裝載的導(dǎo)航裝置或自己家及辦公室的微機(jī)，可按需要接收多媒體的地圖信息和文字信息。日本的代表性系統(tǒng)日本的代表性系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/29 VICSVICS實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通

58、訊課程12022/5/29實(shí)時(shí)交通信息的原理實(shí)時(shí)交通信息的原理（VICS）信息收集信息處理信息傳輸實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/29VICSVICS特點(diǎn)特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/29提供信息內(nèi)容提供信息內(nèi)容通過電波信標(biāo)，主要提供行駛方向的有關(guān)信息：通過電波信標(biāo)，主要提供行駛方向的有關(guān)信息：l高速公路各出入口之間的駕駛時(shí)間以及包括附近一般道路在內(nèi)的交通堵塞信息和道路分流指南。l交通事故信息和車速、車道限制以及輪胎防滑鏈加裝規(guī)定等信息；l高速公路休息服務(wù)區(qū)域和停車區(qū)域的車位空置狀況信息。通過光信標(biāo)，主要提供行駛方向的有關(guān)信息：通過光信標(biāo)，主要提供行駛方向的有關(guān)信

59、息：l交通堵塞信息以及駕駛所需時(shí)間；l交通事故以及有關(guān)事故車輛的信息和因施工而實(shí)行的道路限制等信息；l停車場(chǎng)的車位空置狀況信息。通過調(diào)頻多重廣播，主要提供以下有關(guān)信息：通過調(diào)頻多重廣播，主要提供以下有關(guān)信息：l廣泛區(qū)域的交通堵塞信息和駕駛所需的時(shí)間；l廣泛區(qū)域內(nèi)的交通事故、道路施工以及車速、車道限制的信息；l停車場(chǎng)的位置和車位空置狀況信息。實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/29交通信息顯示三種類型交通信息顯示三種類型1、文字顯示型、文字顯示型 即在車載機(jī)的顯示器上以文字的形式顯示VICS信息。它用文字提供時(shí)刻變化著的道路 交通狀況信息，幫助駕駛員選擇行車路線。一般道路光信標(biāo)&電波信標(biāo)

60、高速道路一般道路多重調(diào)頻廣播高速道路實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/292、簡(jiǎn)易圖形顯示型、簡(jiǎn)易圖形顯示型 即在車載機(jī)的顯示器上以簡(jiǎn)單的圖形顯 VICS信息。其特點(diǎn)是，以道路交通信息模 型化的簡(jiǎn)易圖形和文字來顯示交通堵塞地點(diǎn) 和地段行駛時(shí)間。交通信息顯示三種類型交通信息顯示三種類型一般道路光信標(biāo)&電波信標(biāo)城市快速路一般道路多重調(diào)頻廣播城市快速路紅色： 嚴(yán)重堵塞黃色： 輕微堵塞實(shí)驗(yàn)室S集成與多媒體通訊課程12022/5/293、地圖顯示型、地圖顯示型 即在車載機(jī)顯示器的地圖畫面上集中顯示交通堵塞等各種信息。由于行駛地點(diǎn)和堵塞地段一目了然，所以，駕駛員可以根據(jù)隨時(shí)變化的道路交通狀況來選