車載導(dǎo)航電子地圖

車載導(dǎo)航電子地圖升勢公司介紹公司介紹聯(lián)系我們聯(lián)系我們技術(shù)支持技術(shù)支持企業(yè)郵箱企業(yè)郵箱行業(yè)新聞行業(yè)新聞精品推薦精品推薦專家論壇專家論壇產(chǎn)品介紹產(chǎn)品介紹安全防范常識安全防范常識安防知識匯集安防知識匯集無線定位無線定位數(shù)字錄像機系統(tǒng)簡介數(shù)字錄像機系統(tǒng)簡介智能化住宅小區(qū)概述智能化住宅小區(qū)概述小區(qū)智能化系統(tǒng)設(shè)計小區(qū)智能化系統(tǒng)設(shè)計智能化系統(tǒng)配置要求智能化系統(tǒng)配置要求驅(qū)動下載驅(qū)動下載威達通告威達通告服務(wù)聯(lián)絡(luò)服務(wù)聯(lián)絡(luò)無線定位車載導(dǎo)航電子地圖走向標準化何為車載導(dǎo)航電子地圖?導(dǎo)航用電子地圖在整個車輛導(dǎo)航應(yīng)用體系中起到核心的作用，針對不同導(dǎo)航應(yīng)用往往會采用不同規(guī)格的電子地圖。通常電子地圖由記錄實際地物的地理數(shù)據(jù)和與實際地物相關(guān)的標識、整飾信息以及各類附加信息組成。根據(jù)應(yīng)用場合的不同，電子地圖的選用也是不同的。1．電子地圖的構(gòu)成電子地圖主要由道路形狀數(shù)據(jù)、背景數(shù)據(jù)、拓撲數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)構(gòu)成，它們之間緊密銜接，共同為車輛導(dǎo)航應(yīng)用提供服務(wù)。道路形狀數(shù)據(jù)主要記錄與道路相關(guān)的精確地理位置、路面形狀、道路隔離帶、相應(yīng)的附屬設(shè)施等。它必須準確如實地反映真實世界的具體情況，為其他類型的數(shù)據(jù)提供空間基礎(chǔ)，是電子地圖與客觀世界和各種導(dǎo)航應(yīng)用功能相聯(lián)系的紐帶。背景數(shù)據(jù)既包括了植被、水系、行政區(qū)劃、面狀公共場所等現(xiàn)實意義上的背景信息，也包括各類與智能導(dǎo)航相關(guān)的實時交通信息。背景信息的提供優(yōu)化了地圖的顯示，滿足了實時網(wǎng)絡(luò)路徑分析的需要。拓撲數(shù)據(jù)定義了電子地圖中各種地物間的相互關(guān)系，包括拓撲聯(lián)接、拓撲相鄰、拓撲包含等。拓撲數(shù)據(jù)的定義使電子地圖中的各類數(shù)據(jù)在內(nèi)涵上有了關(guān)聯(lián)，使地圖數(shù)據(jù)在語義和概念上更加完整，也更符合客觀現(xiàn)實，為電子地圖數(shù)據(jù)自身完備性檢查、網(wǎng)絡(luò)路徑分析和實現(xiàn)交通信息處理提供了便利。屬性數(shù)據(jù)記錄各類地物除位置信息以外的數(shù)據(jù)。根據(jù)針對的地物不同，屬性數(shù)據(jù)的組織結(jié)構(gòu)也不盡相同。例如，POI(信息點)的屬性中常包括名稱、地址、電話、網(wǎng)址等，而針對道路的屬性數(shù)據(jù)則要記錄道路名稱、道面寬度、車道數(shù)據(jù)、通行級別等。隨著導(dǎo)航應(yīng)用需求的不斷擴展，對屬性數(shù)據(jù)完備性的要求也在不斷提高，屬性數(shù)據(jù)中包括的信息量及其準確度是評價當(dāng)今業(yè)界領(lǐng)先的導(dǎo)航電子地圖質(zhì)量的重要依據(jù)之一，如NavTech公司生產(chǎn)的導(dǎo)航電子地圖中道路層的屬性數(shù)據(jù)就擁有150個字段，內(nèi)容巨細無遺。2．電子地圖的種類電子地圖從數(shù)據(jù)格式上可以分為矢量地圖和柵格地圖。這里的矢量和柵格之分主要是針對于道路形狀數(shù)據(jù)和背景數(shù)據(jù)中與地物相關(guān)部分而言，前者用于地圖縮放、路徑計算分析等場合，而后者則主要用于固定比例尺地圖的顯示。同時，根據(jù)電子地圖應(yīng)用場合的不同，也可將其劃分為車載導(dǎo)航地圖、應(yīng)用于監(jiān)控跟蹤的電子地圖、用于導(dǎo)游目的的手持式電子地圖、用于智能交通全局指揮調(diào)度的電子地圖等。這些不同的劃分也對應(yīng)著不同的電子地圖數(shù)據(jù)構(gòu)成要求和技術(shù)要求，由此延伸出整個導(dǎo)航應(yīng)用的完整體系。3．電子地圖的技術(shù)要求首先，導(dǎo)航用電子地圖必須具有極高的精確性，包括地理位置數(shù)據(jù)的精確性和實際地物信息的準確性。與此同時，電子地圖中各要素之間必須具有正確的拓撲關(guān)系和整體的聯(lián)通性，使各地物在邏輯上和語義上能夠正確地映射現(xiàn)實世界。這些條件是保證電子地圖實際可用性的客觀基礎(chǔ)。其次，導(dǎo)航電子地圖必須提供完備的地物屬性信息。一方面這是電子地圖進行查詢檢索的需要，另一方面也是進行實際智能交通分析及相關(guān)導(dǎo)航應(yīng)用的客觀需要。例如，地圖數(shù)據(jù)中需要有表達交通禁則的信息，以說明哪些路口禁止左轉(zhuǎn)、禁止直行等，哪些路段在特定的時間段不許機動車通行或只許單行等，還需要有表達道路特質(zhì)和運行情況的數(shù)據(jù)，以表明道路的材質(zhì)、收費情況、允許哪些車輛類型通過等。這些屬性信息與導(dǎo)航應(yīng)用的需求密切相關(guān)，與一般意義上的電子地圖有很大不同。再次，在許多應(yīng)用場合，如車載系統(tǒng)、手持式設(shè)備等環(huán)境下，硬件條件相對特殊，對導(dǎo)航電子地圖的要求也相應(yīng)地更加苛刻。電子地圖數(shù)據(jù)必須在保證精度和信息量的情況下盡可能的精煉，同時其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也必須更加符合嵌入式設(shè)備顯示、運算和分析的要求。最后，由于導(dǎo)航電子地圖使用場合的特殊性，需要配以便捷高效的GUI，以保證信息的快速獲取和用戶的安全，其中常常要用到語音、觸摸屏、針對強光源的特殊著色等技術(shù)，并配合以視頻、動畫等相關(guān)數(shù)據(jù)來展現(xiàn)豐富的電子地圖應(yīng)用。針對電子地圖的技術(shù)要求，業(yè)界已出現(xiàn)了許多相應(yīng)的技術(shù)標準，下面對目前在國內(nèi)外比較有影響的幾個導(dǎo)航電子地圖標準做一個簡要的介紹和分析。車載導(dǎo)航電子地圖標準什么樣?國外的空間數(shù)據(jù)處理，特別是導(dǎo)航電子地圖的標準與規(guī)范制定，經(jīng)歷了較長時間的發(fā)展，相關(guān)的主要行業(yè)標準化組織有ISOTC204/WG3等，它是國際標準化組織專門討論制定用于汽車導(dǎo)航電子地圖存儲格式的工作組。目前世界上最主要的導(dǎo)航電子數(shù)據(jù)標準/格式有以下幾種：GDF(v3.0/4.0)、KIWI(v1.22)、NavTech(v3.0)。1．GDF格式GDF（GeographicalDataFile）是歐洲交通網(wǎng)絡(luò)表達的空間數(shù)據(jù)標準，用于描述和傳遞與路網(wǎng)和道路相關(guān)的數(shù)據(jù)。它規(guī)定了獲取數(shù)據(jù)的方法和如何定義各類特征要素、屬性數(shù)據(jù)和相互關(guān)系。主要用于汽車導(dǎo)航系統(tǒng)，但也可以用在其他交通數(shù)據(jù)資料庫中。GDF格式已為CEN（CentralEuropeanNormalization）所認可，并已提交ISOTC204/WG3，最新版本的GDF4.0極有可能被ISO采納，而成為國際標準。GDF用ASCII碼編碼，以單個文件的形式存儲，可用通常方式壓縮。每個GDF都被分為多個分區(qū)，分區(qū)包括信息單元和載體單元。信息單元包含載體單元中具體數(shù)據(jù)的信息，載體單元由Volume和Album組成，Volume是基本的數(shù)據(jù)組織單位，Album是Volume的集合。GDF對要素屬性的定義非常全面，僅對Road的定義中就包括了長度單位、道路材質(zhì)、道路方向、建筑情況、自然障礙物、（高架）路面高度、平均時速、最高限速、最大承重等20多項，同時還定義了各種要素間的關(guān)系。另外，GDF還提供了評價電子地圖數(shù)據(jù)質(zhì)量及精度的標準和依據(jù)，使電子數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制有據(jù)可循。任何公司都可生產(chǎn)GDF格式的數(shù)據(jù)，GDF標準采用ISO2859質(zhì)檢規(guī)范，以保證所有GDF數(shù)據(jù)的質(zhì)量精度。2．KIWI格式KIWI格式是由KIWI-WConsortium制定的標準，它是專門針對汽車導(dǎo)航的電子數(shù)據(jù)格式，旨在提供一種通用的電子地圖數(shù)據(jù)的存儲格式，以滿足嵌入式應(yīng)用快速精確和高效的要求。該格式是公開的，任何人都可使用。KIWI-WConsortium成立于2001年7月，致力于制定汽車導(dǎo)航用電子地圖物理存儲格式（PSF）的行業(yè)標準。KIWI格式目前在ISOTC204/WG3中是PSF標準的有力競選者。PSF的主要載體是CD、DVD和HDD，與KIWI類似的還有許多不同格式，如NRNE等，都是不同公司的自有格式。KIWI格式的最新版本是1.22，可從KIWI-WConsortium的官方網(wǎng)站上下載。KIWI的特點是把用于顯示的地圖數(shù)據(jù)和用于導(dǎo)航的數(shù)據(jù)緊密結(jié)合起來，并將數(shù)據(jù)按照分塊方式以四叉樹的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)保存于物理介質(zhì)中，不同用途的信息存在不同的塊中，從而使數(shù)據(jù)適合于實時高效應(yīng)用的要求，其中很多信息以Bit為單位存儲，并以O(shè)ffset量提取其索引。這也就是KIWI在技術(shù)上的目標，即加速數(shù)據(jù)的引用和壓縮數(shù)據(jù)的量。KIWI最重要的特點是其將數(shù)據(jù)物理存儲和數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)相結(jié)合的優(yōu)越的機制。KIWI按分層結(jié)構(gòu)來組織地圖，并且這種層的邏輯結(jié)構(gòu)與其物理存儲也是相聯(lián)系的。它可以做到在不同的Level層之間做快速的數(shù)據(jù)引用。因此，針對不同的應(yīng)用目的或不同級別的用戶，可以使用或提供不同抽象層次的數(shù)據(jù)，例如，對于導(dǎo)航應(yīng)用提供精度相對較高的立交橋數(shù)據(jù)，而對于一般應(yīng)用只需把立交橋表示為若干道路結(jié)點就行了。而這兩份不同抽象等級的數(shù)據(jù)完全可以由同一份地圖數(shù)據(jù)按要求提取生成。與此同時，在采用了分層次的數(shù)據(jù)參考后，會使查詢、路徑分析、連通性分析等各種算法更加快速。3．NavTech的數(shù)據(jù)格式NavTech公司致力于生產(chǎn)大比例尺的道路網(wǎng)商用數(shù)據(jù)，包括詳細的道路、道路附屬物、交通信息等，這些數(shù)據(jù)主要用于車輛導(dǎo)航應(yīng)用。NavTech公司自有的商用地理數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)格式是SDAL（SharedDataAccessLibrary），通過SDAL編譯器，可以把一般的電子地圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為SDAL格式，進而可以由SDAL程序接口調(diào)用SDAL格式數(shù)據(jù)用于各種車輛導(dǎo)航應(yīng)用。SDAL格式本身提供了對地圖快速查詢和顯示的優(yōu)化，可提高路徑分析和計算速度，并可存儲高質(zhì)量的語音數(shù)據(jù)為用戶提供語音提示。SDAL格式的標準也是公開的。NavTech還為導(dǎo)航應(yīng)用提供了一套NAVTOOLS工具，可以較方便地進行基于SDAL格式數(shù)據(jù)的導(dǎo)航應(yīng)用開發(fā)。NAVTOOLS提供了地圖顯示、車輛定位、路徑計算等多種功能。當(dāng)然，也可直接由SDAL開發(fā)導(dǎo)航應(yīng)用。汽車導(dǎo)航是集GIS、GPS、通信、嵌入式軟硬件技術(shù)為一體的高度綜合性的高技術(shù)產(chǎn)品。作為一種高技術(shù)含量的產(chǎn)品，日本及歐美國家經(jīng)歷了10多年的發(fā)展過程，才取得了今天的成就。在這一過程中，有很多成功的經(jīng)驗，也有不少失敗的教訓(xùn)。正是在這些經(jīng)驗和教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，才有了今天的導(dǎo)航電子地圖標準化研究成果。隨著中國經(jīng)濟快速、持續(xù)的發(fā)展，中國的汽車工業(yè)亦呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展之勢，從而使汽車導(dǎo)航技術(shù)引起了人們的極大關(guān)注?？梢灶A(yù)計，在今后的幾年中，汽車導(dǎo)航市場必將迅速崛起。為了迎接中國汽車導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)的興起，導(dǎo)航電子地圖的標準化研究與標準的制定是我們必須重視的工作。令人欣慰是，我國交通、測繪等部門的有關(guān)研究機構(gòu)已經(jīng)積極地參與了ISOTC204/WG3的有關(guān)工作，我國自己的汽車導(dǎo)航電子地圖標準也已經(jīng)完成草案。所有這些工作必將為促進我國汽車導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)的快速、健康發(fā)展起到積極的指導(dǎo)作用。早在1999年2月10日，歐盟執(zhí)行機構(gòu)歐洲委員會（EC）公布了歐洲導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)“伽利略”計劃。該系統(tǒng)是與美國全球定位系統(tǒng)（GPS）和俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)兼容的民用全球定位衛(wèi)星系統(tǒng)。歐盟之所以進行“伽利略”計劃，主要是為了擺脫對美國GPS系統(tǒng)的依賴，打破美國對全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位產(chǎn)業(yè)的壟斷，在使歐洲獲得工業(yè)和商業(yè)效益的同時，贏得建立歐洲共同安全防務(wù)體系的條件。其實，歐空局（ESA）早在1990年就決定研制全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS），并分為兩個階段，第一階段是建立一個與美國GPS系統(tǒng)、俄羅斯GLONASS系統(tǒng)以及三種區(qū)域增強系統(tǒng)均能相容的第一代全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS-1），第二階段是建立一個完全獨立于GPS系統(tǒng)和GLONASS系統(tǒng)之外的第二代全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS-2）。由于GNSS-1主要是利用GPS等已經(jīng)建成的系統(tǒng)，因此，其主要工作是在歐洲建立30座地面站和4個主控制中心，系統(tǒng)在2002年部署完畢，2004年將完成運營試驗。歐洲的長遠目標是擁有自己的獨立的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，即GNSS-2，也就是“伽利略”系統(tǒng)。近來流行的“網(wǎng)絡(luò)汽車”或“數(shù)字汽車”概念更突出語音指令控制能力。所謂“網(wǎng)絡(luò)汽車”，是指傳統(tǒng)汽車技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)高度結(jié)合的產(chǎn)品，汽車與網(wǎng)絡(luò)的高度整合是網(wǎng)絡(luò)汽車最顯著的特征?！熬W(wǎng)絡(luò)汽車”一般都裝有聲音辨認系統(tǒng)和衛(wèi)星接收器與數(shù)據(jù)鏈，這是由于人們?yōu)榱吮ＷC安全駕駛，無法在同一時間內(nèi)既注意路況又操作鍵盤和鼠標，因此，聲控軟件是最好的解決之道。目前，汽車電腦可以對大約200個聲音指令做出反應(yīng)，而福特公司正在試驗的一種更為復(fù)雜的聲音辨認系統(tǒng)甚至可以通過裝在輪胎上的微型麥克風(fēng)來辨別路面狀況和發(fā)動機的異響。通過聲音辨認系統(tǒng)，駕車者可以與汽車對話，用聲音來控制車內(nèi)儀器，還可以通過衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈連接Internet，收發(fā)電子郵件或上網(wǎng)沖浪。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在汽車上的高度應(yīng)用，不僅可以大大提高汽車的綜合性能，提高行車質(zhì)量，減輕駕駛者的負擔(dān)，而且還可以使駕駛者始終保持與外界的緊密聯(lián)系。在行駛過程中，駕駛者可以充分利用GPS實時接收汽車所處位置周圍的路況，然后由計算機根據(jù)車流的密度選擇出最佳的行車路線，并將行車路線的指令傳遞給車輛導(dǎo)向系統(tǒng)。同時，無所不包的網(wǎng)絡(luò)還會大大緩解人們在道路阻塞或長途行車中的寂寞感與孤獨感。在“網(wǎng)絡(luò)汽車”上不僅可以收看到電視節(jié)目、玩電子游戲、觀看DVD節(jié)目，而且還可以接收到互聯(lián)網(wǎng)上的信息。特別是當(dāng)有人通過電子郵件與駕駛者聯(lián)系時，電腦會及時提醒駕駛者，而且還可以讀出電子郵件上的內(nèi)容。當(dāng)汽車發(fā)生故障或緊急情況時，電腦會通過網(wǎng)絡(luò)通知有關(guān)的汽車服務(wù)人員，并通過GPS幫助汽車服務(wù)人員查找到該車具體的方位，以便及時給予救助。據(jù)有關(guān)資料顯示，在如今的汽車整車成本中，計算機及其相關(guān)部件已占到30％以上，而且目前還有進一步上升的趨勢，特別是隨著環(huán)境保護、行駛中的路況監(jiān)測、外部通信功能等一系列要求的提高，汽車對計算機和網(wǎng)絡(luò)的依賴程度也越來越大。據(jù)悉，為了開發(fā)“網(wǎng)絡(luò)汽車”，通用汽車公司和IBM公司、網(wǎng)景公司，福特與Intel公司已經(jīng)分別結(jié)成了戰(zhàn)略聯(lián)盟，準備研制開發(fā)多種型號的“網(wǎng)絡(luò)汽車”。KIWI與GDF最關(guān)鍵的不同就在于PSF。GDF僅定義了數(shù)據(jù)的組織和表達，而其物理存儲只是簡單地采用ASCII碼的單文件形式，并沒有對物理存儲模式進行規(guī)范。相反，KIWI的核心就在