导航技术的概念内容与发展

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1. 导航的概念
1.5 导航系统的基本功能
3
地图显示
投资理念
4
路径查询
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1. 导航的概念
1.5 导航系统的基本功能
5
路径诱导
投资理念
6
无线通信
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1. 导航的概念
1.6 导航技术的发展过程
电子地图与定位设备的结合：2008年以来，GPS手机的爆发性增长。通信运营商，地 图厂商，软件开发商，终端厂商等整个产业链中的众多参与者大力推进lbs服务
模
以分钟甚至秒为单位，不仅提供路径等静态信息，还
式
提供道路实时流量、交通事件等及时信息
终端自主式：定位与路径规划功能全部在车载设备中完成，应用了
按
最新的嵌入式计算机技术，具备强大的计算处理能力
计
算
中心监控式:终端处没有地图显示，只有在中央控制室有地图，系统
模
通过GSM无线网络将GPS数据传输到远端监控中心，中心结合GIS地图
地标性POI，如
次要POI，如
重 甲 园 居 级点 医 区 民 宾大 院 、 小 馆学 、 区写、科 、字三技 星楼、重旅 连要游 锁P景 超OI点 市，、如大商型场、邮连 银 站局锁 行 、、超 、 收大市 加 费型、 油 站
一般POI
道路显示
高速、国省道、 高速、国省道、
部分县乡道、城 县乡道、城市快
1. 导航的概念
1.1 概念 导航是引导某一设备，从指定航线的一点运动 到另一点的方法。
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1. 导航的概念
1.2导航系统组成 由硬件平台、导航电子地图、 导航引擎三大部分组成
以微处理器为核心，包括 存储介质、通信部件和显示 部件
硬件平台
利用计算机技术，以数字方 式存储和查阅的地图，由道路 、背景、注记和POI组成
式
，得出设备位置。即只有中央控制室可看到设备的地理位置。设备只
能通过中心的帮助才能间接获取空间地理位置信息的支持
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嵌入式:安装在
车辆的CD位的， 与车浑然一体
便携式：借助
支架等辅助工具 安装在前档玻璃 或者中控台上
1. 导航的概念
1.5 导航系统的基本功能
1
空间定位
投资理念
2
信息搜索
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2. 导航电子地图数据
2.3 数据分类及数据结构
导航电子地图采用分层方法管理地图数据。根据交通导航应用目标，将地图数据归类为路 网层、地物层、背景层三大类。
-背景类层对导航应用来讲，主要目的是对地图的美观直观作用，方便用户定位自己的位置，属于修饰类 数据，其数据精度要求较低。 -地物类层是为用户提供导航、寻路以及查询目的地，是导航中必不可少的辅助数据，该类数据要求数量 比较丰富，覆盖面广，但对数据的精度要求不高，在地图显示时，该类数据不是完全显示，而是针对用户的 需求有针对性地显示部分数据，在地图中，地物类层内的数据间不存在相互之间的逻辑关系，但这些数据之 间可以通过路网层数据建立起逻辑关系。 -路网层是整个地图的核心，车辆的定位导航完全依靠路网层来实现，该层数据的精度要求最高，同时该 层地图还必须具备完整的数学逻辑模型，该层数学逻辑模型的好坏往往决定了整个导航系统的效率.
KIWI在物理层面将地图数据分层分区地组织起来，通过计算偏移量和大量采用以Bit为 单位的标志位来加速各种地图要素的引用和查询。KIWI格式数据的导航系统高效性很大程 度上自于KIWI提供的物理存储模式； KIWI直接与系统要实现的功能相关，层次更高一些
导航数据国际国内标准
国际标准：GDF、KIWI、navtech 国标: GB/T19711-2005 导航地理数据模型与交换格式 企业标准：各导航电子地图制作企业自定标准
导航技术的术概念、内容与发展
目录
1.导航的概念 2.导航电子地图数据 3.导航系统软硬件平台
4.导航引擎 5.发展方向
1.导航的概念
- 1.1 导航的概念 - 1.2 导航系统的组成 - 1.3 导航终端的类型 - 1.4 导航的分类 - 1.5 导航系统的基本功能 - 1.6 导航技术的发展过程 - 1.7 导航系统的应用现状 - 1.8 导航技术中的一些概念
具有极高的精确性，包括地理位置数据的精确性和实际地物信息的准确性。各要 素之间必须具有正确的拓扑关系和整体的联通性，使各地物在逻辑上和语义上能够 正确地映射现实世界。 提供完备的地物属性，以方便查询检索和智能交通分析。例如需要有表达
交通禁则的信息，以说明哪些路口禁止左转、禁止直行等，哪些路段在特定 时间段不许机动车通行或只许单行等，还需要有表达道路特质和运行情况的 数据，以表明道路的材质、收费情况、允许哪些车辆类型。
导航电子图
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导航引擎
实现地图的显示、路 径规划、语音导航和兴 1.3 导航终端的类型
包括手机终端、PAD、PND、车载电脑、
常 墨卡托投影（正轴等角圆柱投影） 用 的 高斯-克吕格投影 投 影 斜轴等面积方位投影 方 法 正轴方位投影
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2. 导航电子地图数据
2.5 数据的获取与更新
利用浮动车采集实时路况信息
利用遥感影像数据对导航电子地图数据进行更新 利用互联网地图、微博等信息对导航地图数据进行更新
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2. 导航电子地图数据
2.2 导航电子地图数据要素表达
导航电子地图含有空间位置地理坐标，能够与空间定位 系统结合，准确引导人或交通工具从出发通地过等到。达目的地
去掉与导航关系较弱的地图要素（如地形高度、自然要素等），增加了空间坐标、道路 拓扑关系、道路交通信息（如车道、禁行道等等）等与导航密切相关的要素。
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1. 导航的概念
1.7 导航技术中的一些概念 三维实景导航：将路面上的建筑物以三维立体形式表现 ，效果更为真实
AR增强现实导航：实际场景的实时录像叠加转向信息
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1. 导航的概念
1.7 导航技术中的一些概念
越野导航
越野导航：将点到点导航，在无图状态下的方向导航。 用于没有道路的地方，通过标点、他人航迹、预先规划 好的路径等手段来导航。
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3. 导航系统软硬件平台
3.3 定位方式
卫星定位 GPS GLONASS 北斗 GPS/Beidou双模组合定位
基站定位 移动基站-gsm/cdma WIFI 无线集群
位置推算 惯性导航 电子陀螺 罗盘
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4.导航引擎 - 4.1 空间数据组织 - 4.2 空间数据管理 - 4.3 导航数据生成 - 4.4 空间定位 - 4.5 电子地图 - 4.6 数据检索 - 4.7 路径规划 - 4.8 路径导航
20世纪70年代，美国陆海空三军联合研制空间卫星导航系统GPS。至 1994年3月，24颗卫星布设完成，全球覆盖率达98%
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1. 导航的概念
1.7 导航技术中的一些概念 轨迹导航：接收到GPS信号后通过记录行驶的路线，并 以此作为参照来指导行驶的导航方式
模糊导航：按规划的路线模拟真实情况进行导航，不需 要GPS信号。设置了起点和目的地就可以进行模拟导航
全息导航：以位置为基础，全面反映位置本身及其与位 置相关的各种特征、事件或事物的全信息的数字导航， 是适应位置服务应用需求的一种新型到导航产品。
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2.导航电子地图数据
- 2.1 导航数据模型 - 2.2 导航电子地图数据要素表达 - 2.3 数据分类及数据结构 - 2.4 空间数据的数学基础 - 2.5 数据的获取与更新 - 2.6 导航电子地图的生产 - 2.7 导航电子地图的发布 - 2.8 国家对导航电子地图的保密处理
CGCS2000：坐标原点为地球质心，Z轴指向IERS参考极方向， X轴指向IERS参考子午面与通过原点且同z 轴正交的赤道面的交 线，Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系
WGS84：坐标原点为地球质心，Z轴指向BIH （国际时间服务机构 ）1984.O定义的协议地球极（CTP)方向，X轴指向BIH 1984.0的零 子午面和CTP赤道的交点，Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系
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2. 导航电子地图数据
2.1 导航数据模型（？）。。。。。。。 路网数据由三类实体集组成：节点集、边集 和交通限制集。
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2. 导航电子地图数据
2.1 导航数据模型
GDF与KIWI标准的比较
GDF仅定义了数据的组织和表达，其物理存储只是简单地采用ASCII码的单文件形式， 并没有对物理存储模式进行规范；GDF在导航应用体系中起到的作用更基础一些；
HUD
车载电脑
PND
PAD
手机终端
后视镜
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2. 导航电子地图数据
2.8 国家对导航电子地图的保密处理
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3.导航系统软硬件平台 - 3.1 硬件平台 - 3.2 软件平台 - 3.3 定位方式
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3. 导航系统软硬件平台
3.1 导航系统硬件平台 硬件平台包括处理器、GPS定位模块、
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2007年，移动导航在非智能手机上的应用使产业发展呈几何增长 鉴于GPS在民用中发挥越来越重要的作用，美国政府2000年取消了对民用信 道SA的干扰机制，使民用GPS定位精度提高到了5米，大大方便了民用用户 的使用，也为现在GPS的普及奠定了基础。 20世纪90年代是GPS大显身手、垄断和形成新型国际产业的10年。
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2. 导航电子地图数据
2.4 空间数据的数学基础 纸质地图比例尺：表示图上距离比实际距离缩放的程度。 电子地图比例尺：电子地图参考纸质地图各比例尺的内容与精度
比例尺
1:10万
1:5万
1:2.5万
1:1万
1:5000 1：2500
POI显示内容
知名地标性POI， 重要地标性POI， 如跨隧飞江道机大桥场、、大车型站、如 桥 广 园立 、 场 、交 长 、 球桥 大 场途、 厦汽高 、车架 公站、
市快速路、城市 速路、城市主干
主干道、城市次 道、城市次干道、
干道
城市支路
同1:5万
全部道路
全部道路 全部道路
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2. 导航电子地图数据
2.4 空间数据的数学基础
地图投影：利用一定数学法则把地球表面的经、纬线转换到平 面上的理论和方法。
由于地球是一个赤道略宽两极略扁的不规则的梨 形球体，故其表面是一个不可展平的曲面，所以 运用任何数学方法进行这种转换都会产生误差和 变形，为按照不同的需求缩小误差，就产生了各 种投影方法。
显示模块、音频模块、网络接口等 扩展功能模块及电源管理
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3. 导航系统软硬件平台
3.2 软件平台
常用操作系统 windowsCE linux android ios QNX
常见导航引擎 惯性导航
航 图吧导航 道道通导航 灵通导航等
车载嵌入式终端（仪表台、后视镜
PND
HUG）
车载电脑
HUD
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1. 导航的概念
1.3导航终端的类型
后视镜
PAD
手机终端
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仪表台
1. 导航的概念
1.4导航的分类
静态导航:导航地图的更新周期较长，仅提供路径等
按
静态信息，不能反映道路当前的实际通行状况
按
时
安
效
装
性
动态导航（实时导航）：导航地图的更新周期
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2. 导航电子地图数据
2.3 数据分类及数据结构
实时导航数据部分数据结构
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2. 导航电子地图数据
2.4 空间数据的数学基础
A
坐标系
B
比例尺
空间数据数学基础
C
地图投影
D
Subtopic
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2. 导航电子地图数据
2.4 空间数据的数学基础 常用坐标系
车辆标识
速度方向 车辆位置
利用出行者反馈的信息来采集实时路况信息
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2. 导航电子地图数据
2.6 导航电子地图的生产
① 收集图源
③ 内业加工
⑤ 刻盘生产
② 外业采集
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④ 测试验收
2. 导航电子地图数据
2.7 导航电子地图的发布
按不同格式向不同终端、互联网、用户进行发布，根据不同终端及应用场景对数据内 容及格式进行定义与裁剪