基于數(shù)字地圖的汽車導(dǎo)航技術(shù)

郭曉霞

摘 要 分析了各種車輛導(dǎo)航系統(tǒng)對數(shù)字地圖的使用需求，提出了車輛導(dǎo)航專用數(shù)字地圖的特點，并對數(shù)字地圖在車輛導(dǎo)航中的若干技術(shù)問題作了一些探討。

關(guān)鍵詞 數(shù)字地圖 汽車導(dǎo)航 技術(shù)

中圖分類號：U463.67 文獻標(biāo)識碼：A

我國的經(jīng)濟社會活動在國家經(jīng)濟實力整體向好發(fā)展中變得愈加活躍，人們出行對汽車的依賴也愈重。在駕駛員對路況及地貌信息掌握不全的情況下，數(shù)字地圖的汽車導(dǎo)航技術(shù)開始逐步在市場中普及。然而，盡管數(shù)字地圖已經(jīng)在汽車導(dǎo)航技術(shù)中得到了廣泛的應(yīng)用，但是對數(shù)字地圖相關(guān)理論的研究依然局限于針對地圖信息的采集以及處理上。本文將結(jié)合汽車導(dǎo)航技術(shù)所需的數(shù)字地圖特點，分析并提出對當(dāng)前數(shù)字地圖的汽車導(dǎo)航技術(shù)的相關(guān)改進意見。

1車輛導(dǎo)航系統(tǒng)對數(shù)字地圖的使用需求

1.1車輛導(dǎo)航系統(tǒng)的基本功能

（1）對定位來說。最重要的是正確的地理位置數(shù)據(jù)、正確的地圖位置數(shù)據(jù)與車輛定位數(shù)據(jù)相結(jié)合，可使導(dǎo)航系統(tǒng)的使用者直觀地了解車輛所處位置及周圍環(huán)境信息。此外，當(dāng)?shù)貓D數(shù)據(jù)的位置精度比車輛定位精度高時，還可用來校正定位誤差和改善顯示效果。

（2）對車輛導(dǎo)航系統(tǒng)的使用者來說。最關(guān)心的地圖數(shù)據(jù)是道路名和地名，這是數(shù)字道路圖的基本數(shù)據(jù)。為了使不同地區(qū)的相同道路名不引起混淆，地區(qū)名和更高一級行政區(qū)域的名稱也需要包括進去。許多使用者還關(guān)心其他一些地理信息，如停車場、酒店、醫(yī)院和加油站等。對軍用車輛導(dǎo)航系統(tǒng)的使用者來說，可能需要重要地物、制高點等數(shù)據(jù)。如果數(shù)字道路圖數(shù)據(jù)庫中加入這些數(shù)據(jù)，導(dǎo)航系統(tǒng)的性能就被加強了。

（3）對路徑規(guī)劃和路線引導(dǎo)來說。所需要的數(shù)據(jù)是道路網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，同時，還要考慮交通限制信息，如單行線、轉(zhuǎn)彎限制、非機動車道等。將道路按路面寬度（或通行能力）進行等級劃分、對道路進行分類也可使路徑規(guī)劃功能更有效。對卡車來說，道路對車輛物理數(shù)據(jù)的要求也要考慮進去，如高度、寬度、長度和重量等。

（4）對地圖顯示來說。

1.2車輛導(dǎo)航專用數(shù)字地圖

汽車導(dǎo)航專用數(shù)字圖與普通矢量數(shù)字圖相比較，有其特殊之處。

1.2.1要素種類不同

車輛導(dǎo)航專用數(shù)字地圖的要素種類與普通矢量數(shù)字地圖要素種類相比有許多不同，汽車導(dǎo)航專用數(shù)字地圖主要包括與交通有關(guān)的數(shù)據(jù)和一些增強顯示效果的數(shù)據(jù)，一般不需要高程、等高線、等深線、管線等信息。但道路網(wǎng)的信息量比普通矢量數(shù)字地圖的信息量大，除了道路寬度、長度等數(shù)據(jù)外，還應(yīng)具有是否是單行線及單行方向等信息。另外，高速公路的出口數(shù)據(jù)、立體交叉橋的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、高架橋數(shù)據(jù)等也是普通矢量數(shù)字圖所不具備的。

1.2.2數(shù)據(jù)層次劃分靈活

各種不同車輛導(dǎo)航系統(tǒng)對數(shù)字地圖中數(shù)據(jù)類型的使用需求各不相同，如車輛位置報告系統(tǒng)對道路的通行限制和道路網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就不感興趣。所以車輛導(dǎo)航專用數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)組織應(yīng)合理劃分層次，可根據(jù)用戶不同需求提供包含不同類型數(shù)據(jù)的數(shù)字地圖。另外，汽車導(dǎo)航專用數(shù)字地圖一個最基本的用途就是顯示在各種車載導(dǎo)航儀器或其他系統(tǒng)的屏幕上供用戶觀看。由于各種車載導(dǎo)航儀器或系統(tǒng)的硬件組成隨成本和功能的不同有所不同，顯示設(shè)備的種類和分辨率也有所不同。為了使汽車導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)可支持多種不同的顯示設(shè)備，達到較好的顯示效果，汽車導(dǎo)航專用數(shù)字地圖數(shù)據(jù)層次的劃分也應(yīng)較為靈活。

1.2.3數(shù)據(jù)表示方式簡潔

各種車載導(dǎo)航系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲能力隨成本和功能的不同有很大差別，簡單的車載導(dǎo)航儀可能只有很少的數(shù)據(jù)存儲能力。因此，汽車導(dǎo)航專用數(shù)字地圖中數(shù)據(jù)的表示方法也應(yīng)簡潔，盡可能地節(jié)省存儲空間。

2汽車導(dǎo)航技術(shù)的數(shù)字地圖的設(shè)計要求

2.1數(shù)字地圖的數(shù)據(jù)組織

汽車導(dǎo)航技術(shù)依賴于一個完成的數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫。在此數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)組織應(yīng)當(dāng)注意以下要求：

（1）數(shù)字地圖能夠在任何地區(qū)的任何地下下顯示并傳遞良好的地理信息。

（2）數(shù)字地圖應(yīng)當(dāng)具備多種比例尺的調(diào)節(jié)功能，并能夠做到在無地圖數(shù)據(jù)的情況下依然保持層次的顯示功能。

（3）數(shù)字地圖能夠進行快速的查詢和定位，并準(zhǔn)確地調(diào)出各類用戶所需要使用的數(shù)字地圖信息。

2.2數(shù)字地圖的數(shù)據(jù)劃分

通常對數(shù)字地圖數(shù)據(jù)可采用如下操作：

（1）分設(shè)基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)庫與專用地圖數(shù)據(jù)庫。基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)庫應(yīng)建立在國家地圖測繪的基礎(chǔ)之上，并進行實時更新；專用地圖數(shù)據(jù)庫則是在基礎(chǔ)地圖上，根據(jù)不同需求進行進一步的精確測量后錄入的地圖數(shù)據(jù)。

（2）對不同區(qū)域的地圖數(shù)據(jù)進行劃分。原則上根據(jù)國家測繪數(shù)據(jù)進行地圖圖幅整理，并保證每一圖幅符合地理區(qū)劃的劃分規(guī)則。同時，在比例尺的應(yīng)用上，保證每一圖幅所反映的地理信息特征與該圖幅的比例尺保持一致。

（3）構(gòu)建靈敏快捷的信息索引表。通過構(gòu)建靈敏快捷的信息索引表，完成對數(shù)據(jù)庫內(nèi)地圖信息的快速確定，方便用戶在使用時位置信息反饋的及時準(zhǔn)確。

3專用數(shù)字地圖庫建立的可行性分析

在需求上，當(dāng)前隨著人們出行對汽車導(dǎo)航技術(shù)的依賴，人們對于數(shù)字地圖的準(zhǔn)確性要求愈來愈高，對數(shù)字地圖所能提供的多樣化，個性化服務(wù)需求也越來越多。因此，建立專用的汽車導(dǎo)航數(shù)字地圖庫勢在必行。

在技術(shù)上，一方面因為我國的遙感定位以及測繪技術(shù)近年來得到了極大的發(fā)展，這使得開發(fā)者對地理信息的采集和整理可以做到及時準(zhǔn)確；另一方面，為汽車導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)置專用數(shù)字地圖庫不僅可以極大地方便汽車在行駛時對地理信息的利用，更能夠提高整個導(dǎo)航系統(tǒng)的工作效率。

4結(jié)束語

采用了先進的導(dǎo)航定位、通信和數(shù)字地圖技術(shù)的汽車導(dǎo)航系統(tǒng)是汽車系統(tǒng)自動化和信息化的重要設(shè)備，它可從根本上避免行駛盲目性，并使駕駛員從繁忙的駕駛決策中解脫出來.同時由于各種車輛都選擇了較合理的行駛路徑，從整體上消除了一些人為的交通擁擠和阻塞。因此，汽車導(dǎo)航系統(tǒng)具有很廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻

[1] 張超，趙江洪.汽車導(dǎo)航多通道交互設(shè)計[J].包裝工程，2015，36（22）：67-70.

[2] 曾慶抒，趙江洪. 汽車導(dǎo)航平視顯示的信息組織和視覺設(shè)計[J].裝飾，2014（08）：66-67.