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2.2 车辆导航系统

想从前,出门远行凭脚力;看今朝,畅行天下有车子。工业革命的产物,人们出行乘坐的最佳工具——汽车早已走进千家万户,成为人们日常生活中不可或缺的交通工具,而车辆导航仪则是汽车的绝佳搭档。有了它们,再遥远的路途也不会迷茫;有了它们,畅行神州不再是梦想;有了它们,人人都能成为现代的旅行家。

车辆导航系统是集成GPS技术、地理信息系统技术、多媒体信息技术、数据库技术以及无线通信技术等高新技术于一体的综合系统。

一般来说,从导航功能实现的角度来看,车辆导航系统可分为两类:一类是自主式车辆导航系统,其定位和导航功能完全由车载导航计算机独立实现,系统的车载导航计算机都具有GPS定位和电子地图的存储设备,并且能够独立完成地图匹配、路径规划和路径引导等功能。另一类是中心站决定式导航系统,此类系统对车载导航计算机要求较高,需要无线通信网络支持以保证车载导航计算机能够实时与中心站进行通信,中心站结合实时交通信息对车辆进行导航。

小知识
车辆导航技术

车辆导航技术是实现智能交通的关键技术,它是利用全球定位系统(GPS)对行驶的车辆进行定位,运用里程表和陀螺仪等传感器设备检测车辆的行驶状态,并借助导航电子地图,多媒体信息处理等技术手段,使交通控制中心和驾驶人可以准确地掌握车辆所处的位置。车载导航计算机可以显示车辆所在位置、交通路网以及路况信息,并为驾驶人找到从始发地到目的地的最优行车路径,避开交通拥堵,减少交通意外,有助于实现交通流量在整个交通路网上的合理分配,使交通路网能够得到最合理、最有效的利用。车辆导航技术将驾驶人、车辆和交通路网紧紧地联系在一起,形成了人—车—路三者有机结合的智能交通系统,车辆导航技术在智能交通系统中起着不可替代的作用。

2.2.1 智能出行路线导航

在跟旅行团旅行时,当我们坐在旅游团的大巴上看到窗外迷人的景色,想拍几张照片,谁肯为你停车呢?当我们觉得旅行团指定的饭店口味不合,满腹牢骚时,又有谁能给你改变菜式呢?与缺乏旅游乐趣的包团出行相比,自驾出游吸引了越来越多的人,尤其是有了车辆导航系统,人们再也不用因为找不到路而被迫一定要跟团了。

人们通常会自发地组织车队出游,一起享受组团自驾游的乐趣。在没有车辆导航的情况下,大家常常会通过跟车的方式一起向目的地出发,然而,由于交通信号灯等缘故,一般都不能顺利地跟紧“车头”,最后导致车队走散。现在有了车辆导航仪,大家只需要约定好聚集地点,就可以按照导航设置的线路,各自出发,到达目的地集合,一起欢度假期。

汽车使人的触角变长,活动范围变大,导航仪则为人们出行保驾护航,指引前行的方向。有了这两样利器,畅游神州成为可能,每个人都可以成为现代的徐霞客——去感受黑龙江漠河的严寒,沐浴海南岛三亚的椰风,品尝新疆吐鲁番的葡萄,目睹上海浦东的繁华……

小故事
彼得的95天中国自驾游

有一位名叫彼得的“老外”,开着一辆老式的卡特汉姆车从上海吴淞口出发,沿长江畔而行,途经南京、合肥、黄山、南昌、长沙、武汉、张家界、桂林、南宁、成都、昆明、丽江、成都,然后经213国道到达兰州。他到达西宁后,经格尔木沿青藏公路进入西藏,抵达三江源头沱沱河。之后,他到了拉萨,又转走川藏线,经318国道,再次抵达成都,沿214国道到达西宁后,沿着黄河畔顺流而下,经银川、鄂尔多斯、榆林、壶口,历时近3个月的长途跋涉,抵达西安。彼得在西安稍做休整后,仍要继续沿黄河畔顺流而下,一直达到黄河的入海口,结束此次中国两大河之旅。彼得开着卡特汉姆车,沿着长江和黄河,途经了约20个城市,旅行路线绵延两万多千米,全程历时95天,游历了各地的自然风光和城市风景,探索并发现了一个鲜活和精彩的现代中国。

2.2.2 智能导航技术

我们上车后在车辆导航仪上输入目的地,稍等片刻就会听到“路径规划已完成”的提示,然后按照它的语音提示行驶,就能顺利到达想去的地方。那么,它是怎么找到这条路的呢?

对于车辆导航系统,从功能可以划分为GPS定位、数字电子地图、地理信息引擎、路径规划、路径引导、地图匹配、人机交互界面、无线通信8个模块,它们按图2-6的方式紧密联系着。

GPS定位由GPS定位传感器、滤波器和数字处理电路组成,主要用于确定车辆的实时位置,提供实时、连续的位置信息用于车辆导航。在整个导航系统中,GPS定位的角色就好像一位监控人员,它会向系统报告我们的实时位置,以确保我们走在正确的路径上。

数字电子地图对于车辆导航系统是必不可少的,它包含以预定格式存储的数字化导航电子地图,为车辆导航提供诸如道路位置及坐标、交通路段限制、房屋建筑等基础设施的多种信息,是为我们提供路径导航的坚强后盾。

图2-6 车辆导航系统运作方式

地图信息引擎,则是按照预设的格式存储与路网有关的数字电子地图信息,使导航计算机可以完成与数字电子地图相关的各种功能,它是操作电子地图数据库的接口,可以提供地图显示、浏览、标注、刷新以及各种信息服务的功能,是整个车辆导航系统的基础。

路径规划是车辆导航系统根据存储于电子地图的道路信息,采用特定的算法,确定起始点与目的地之间最优行车路径的过程。

一般来说,依据导航电子地图中的道路信息,路径规划会找出车辆所在位置到目的地之间总的行车代价最小的路径,所谓的行车代价指的是行车距离、时间、费用等因素,行车代价最小,说明所选择的路径即最优行车路径。路径引导是在路径规划模块得到最优行车路径之后,路径引导模块按照所得的路径引导驾驶人行车的过程。一般来说,路径引导模块将最优路径转化为能够被驾驶人识别的音频或图像,实时地发出声音或展示图像指令引导驾驶。

地图匹配是将GPS定位模块输出的定位信息与电子地图数据库提供的道路信息进行实时比较,并修正车辆行驶路径与地图显示路径之间的误差,通过适当的匹配模式和软件方法确定车辆当前的行驶路段以及所处的准确位置。

人机交互界面是车载计算机与驾驶人之间的交互界面,驾驶人可以通过它将位置设定、地图操作、信息捜索、路径规划等操作指令输入导航计算机,车载导航计算机通过该模块将以电子地图为背景的车辆位置信息、路径规划结果、路径引导的实时指令等各种驾驶人所需的信息以语音形式传递给驾驶人。

无线通信可以实现车载导航计算机与交通管理系统通过无线通信模块完成信息交换,交通管理系统可以获取车辆行驶的实时信息,驾驶人也可以了解当前的路况信息。该模块的功能实现需要移动通信网络的支持,目前还存在许多的技术问题等待解决。 uo3mZq4Bzq6aYJ+wzXcx55ntA/vug9l9JVuzNGde1eBGV6qUOz2d9qGz2oX9w0Av

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