第1章 智能车辆定位导航系统概述

§1.2 车辆定位导航系统研究现状
欧洲：欧洲对车辆定位导航系统的研究始 于70年代的ALI工程。80年代，名为CARIN和 EVA的车辆自主导航系统先后推出。CARIN利 用了推算定位和地图匹配技术及彩色显示器来 显示地图，它是第一个采用CD-ROM存储数字 地图的导航系统。
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§1.2 车辆定位导航系统研究现状
日本：日本也是当今车辆定位与导航系统 和智能交通系统发展最成功的国家之一。它的 研 究 始 于 1971 年 的 CACS(Comprehensive Automobile Traffic Control System：综合车辆 交通控制系统），该计划与美国的ERGS极为 相似。
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§1.2 车辆定位导航系统研究现状
科学出版社 赵亦林，《车辆定位与导航系统》，电子工出版社
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课程章节安排
第1章 第2章 第3章 第4章 第5章
概述 智能交通系统 车辆电子学 车辆定位与导航 地图投影与坐标变换
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课程章节安排
第6章 第7章 第8章
电子地图与地图匹配 路径规划与路径引导 车辆运动控制
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第1章 智能车辆定位导航系统概论
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§1.1.1 道路交通的现状
堵车还造成了严重的经济损失。
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§1.1.1 道路交通的现状
交通事故大量增加，道路安全受到挑战。
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应对措施
新建必要的道路、完善路网布局以及加强对现 有道路系统的管理。
大力发展高效、安全的公共交通系统。包括发 展大容量、高速度的轨道交通。
积极研发低污染、低消耗的新型汽车，减少或 消除小汽车本身存在的缺点。
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§1.1.2 智能车辆定位导航系统
智能车辆定位导航系统的主要功能有： 1、自动车辆定位 可在出行时准确、实时地确定出车辆当前 的位置，并以图形化方式显示在电子地图背景 中。
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§1.1.2 智能车辆定位导航系统
2、行车路线设计 （路径规划）
可依据驾驶员提供起 点、终点和途经点，自动 规划出旅行代价最少的最 佳行驶路线。
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§1.1.2 智能车辆定位导航系统
4、地图匹配模块（Map Matching）将定 位模块输出的位置估计与地图数据库提供的道 路位置信息进行比较，通过适当模式匹配和识 别过程确定车辆当前行驶路段及其在路段中的 准确位置。
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§1.1.2 智能车辆定位导航系统
5、路径规划（Route Plan）是依据电子地 图道路信息，提供从车辆当前位置到目的地之 间最优路径的过程。
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§1.1.2 智能车辆定位导航系统
2、地理信息系统引擎（Map Query）是操 作和查询电子地图数据库的接口，提供了电子 地图的显示、浏览、动态刷新、缩放等功能和 相关的信息检索和查询服务。
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§1.1.2 智能车辆定位导航系统
3、定位模块（Position Module）由定位传 感器和数据处理以及滤波电路组成，提供实时 连续的车辆位置估计。
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§1.2 车辆定位导航系统研究现状
1985年，美国易泰克（ETAK）公司推出 了一种称为Navigator的汽车自主导航系统。该 系统配有数字地图库，采用航位推算和地图匹 配技术，定位误差可由已知道路的位置和方向 来修正，航位推算传感器包括磁罗盘和车速传 感器。
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§1.2 车辆定位导航系统研究现状
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§1.1.2 智能车辆定位导航系统
智能交通系统ITS是将先进的科学技术（信息技 术、计算机技术、数据通信技术、传感器技术 、控制技术、运筹学、人工智能等）有效地综 合运用于交通运输、服务控制和车辆制造，加 强车辆、道路、使用者三者之间的联系，从而 形成一种保障安全、提高效率、改善环境、节 约能源的综合运输系统。
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§1.1.2 智能车辆定位导航系统
典型的智能车辆定位导航系统由8个主要 功能模块构成。
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§1.1.2 智能车辆定位导航系统
1、电子地图数据库（Vehicle GIS）是车 辆导航系统中不可缺少的组成部分，它包含以 预定格式存储的数字化导航地图，为系统提供 地理特征、道路位置、交通规则以及基础设施 等多种信息。
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§1.1.2 智能车辆定位导航系统
3、路径引导服务 可在出行过程中产 生语音或图形方式的实 时引导指令使驾驶员沿 预定行车路线顺利抵达 目的地。
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§1.1.2 智能车辆定位导航系统
4、综合信息服务 可向用户提供与电子地图有关的信息检索 与查询服务，如按用户要求显示停车场、主要 旅游景点、宾馆等服务设施的位置的数据资料， 并在电子地图中指示其所处的位置。
主要内容： 智能车辆定位导航系统的发展历史、应用背 景、研究现状、关键技术等。
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§1.1 智能车辆定位导航系统概论
§1.1.1 道路交通的现状 公路交通系统的复杂性和拥挤度与日俱增。
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§1.1.1 道路交通的现状
交通拥堵对生态环境带来了恶劣影响。 道路建设尤其是高速公路工程量大，施工期长，其 施工场地、运输便道、生活设施等用地面积更大， 因而对生物多样性影响更加明显。 汽车尾气是大气环境中铅的重要来源，当汽油燃烧 时，产生的无机铅随尾气排出，造成土壤的铅污染。
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§1.2 车辆定位导航系统研究现状
1996年7月，日本警察厅、通产省、邮政 电信省和建设省共同发起了智能交通系统综合 促进规划，将所有应用研究项目和发展计划综 合在一起，并提出了“智能车／智能道路／智 能 枢 纽 ” (Smart-Car ／ Smart-Way ／ SmartGateway)的概念，期望推动智能交通产业的发 展。
进入九十年代后，许多国外厂商纷纷和国 内企业展开合作以实现导航产品本地化。
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§1.2 车辆定位导航系统研究现状
2003年丰田公司在威驰车上首次配备了前 装车载导航系统，是国产汽车安装车载导航系 统的开端。
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§1.2 车辆定位导航系统研究现状
从 1995 年 起 ， 我 国 开 始 派 团 参 加 每 届 的 ITS世界大会。交通部在制定《公路、水运” 九五”科技发展计划和2010年远景规划》时也 将ITS的发展列入其中。
EVA除了推算定位、地图匹配和依次转向 路径引导，它还可以同时用可视显示和声音合 成输出来给司机提供导航。80年代中期以来， 智能交通系统实验计划PROMETHUS和DRIVE 一直在欧洲大规模地实施中。
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§1.2 车辆定位导航系统研究现状
中国：和发达国家相比，国内在此方面的 研究起步较晚，开始于八十年代末期，其应用 主要是集中在车辆的监控调度系统方面。
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§1.1.2 智能车辆定位导航系统
8、人机交互界面（Human Computer Interface）提供用户与车载计算机系统之间的 交互接口。
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§1.2 车辆定位导航系统研究现状
车辆定位导航系统的历史可以追溯到几千 年前中国古代的指南车和计里鼓车，其原理类 似于现代的磁罗盘和差分里程计。
进入90年代，随着美国全球卫星定位系统 （GPS）的成功发展和建立，为全球范围内的 用户提供了一种廉价、实用的定位手段，使车 辆定位与导航系统的发展进入了高峰。
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§1.2 车辆定位导航系统研究现状
1994年，第一个装有GPS接收机的自主式 导航系统Guidestar投入市场。
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§1.2 车辆定位导航系统研究现状
智能车辆定位导航系统及应用
北京理工大学
成绩说明
平时成绩：20分 包括课堂（考勤及大作业，不能补交）
期末考试：卷面100分，折合80分。 期末考试：半开卷
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参考书目
付梦印等，《智能车辆导航技术》，科学出版社 王美玲等，《地图投影与坐标变换》，电子工业出
版社 张其善等，《智能车辆定位导航系统及应用》，
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§1.2 车辆定位导航系统研究现状
上世纪60年代末期，美国公路局提出了一 种电子路径引导系统ERGS。该系统利用短距 离信标（beacon）网络作为通信媒介，具有无 线路径引导能力。
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§1.2 车辆定位导航系统研究现状
70年代初期，美国开发了一种自主导航系 统 ， 这 种 系 统 利 用 航 位 推 算 （ dead-reckoning ） 模块，借助于地图匹配（map-matching）算法 进行车辆定位，确定车辆沿着路径行驶的位置。
的影响小
位过程的进行不断
下降。
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§1.3.1 车辆定位技术
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§1.1.2 智能车辆定位导航系统
ITS研究的范围十分广泛，内容丰富，使 用的技术和手段多样。但其中，最关键的组成 莫过于智能车辆定位导航系统。
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§1.1.2 智能车辆定位导航系统
智 能 车 辆 定 位 导 航 系 统 （ Intelligent Vehicle Location and Navigation System，简称 IVLNS）是集成应用了自动车辆定位技术、地 理信息系统与数据库技术、计算机技术、多媒 体技术和现代通信技术的高科技综合系统。
加强城市停车设施的建设。 积极发展新一代智能交通系统（ITS）。
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§1.1.2 智能车辆定位导航系统
近年来，在信息革命和信息化过程中，各 种先进的管理思想、控制方法和实践技术逐渐 成熟与完善，人们对于交通系统及其内在规律 性的理解更加全面。在这种背景下，智能交通 系 统 (Intelligent Transportation System ， 简 称 ITS)应运而生。
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4、综合信息服务
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§1.1.2 智能车辆定位导航系统
5、移动通信功能
可接收实时交通信息 广高播德总，裁使俞用永户福及：时汽掌车握是最继手机之后互联网地 新图的的下道一路个状战况略；要同塞时，还谁可能率先完成手机、车