车载导航

车辆导航（英文:Vehicle Navigation）是具有定位和导航功能的系统。车载导航产品的基本功能包括:静态信息查询、地图匹配、静态路径规划和导航。车辆导航系统是集先进的卫星定位技术、地理信息技术、现代移动通信技术、数据库技术、多媒体技术和嵌入式技术于一体的高科技系统。因为车载导航具有卫星定位系统的功能，它可以让驾驶员在驾驶汽车时随时随地知道自己的确切位置。汽车导航还可以告诉驾驶员到达目的地的最短或最快路线。

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汽车导航设备于20世纪80年代问世，并于90年代初真正进入市场。汽车导航系统使用光盘存储数字地图。通过GPS定位技术和地图匹配技术，可以实现车辆在电子地图中的自我定位并显示在电子地图上。之后，车载导航增加了路径规划与导航、语音引导和静态信息查询等功能。随着信息技术的发展，现代无线通信技术和多媒体技术被广泛应用于汽车导航中，以实现实时动态的汽车导航功能。2004年后，PND、PDA和智能手机等各种手持导航设备的出现，为车载导航地图的生存和发展提供了新的机遇。 www.qwbaike.cn

1921年，明尼苏达州的约翰·j·博维申请了一项手持导航工具的专利:滚动地图，可以安装在汽车上为行驶中的汽车导航。几年后，英国出现了类似的可穿戴地图概念，名为“Plus Four”腕带路线指示器。大约在1932年，一家意大利公司发布了一款名为“Iter-Auto”的导航系统，该系统可以集成到汽车的仪表盘上，形成滚动地图。此外，该系统还配备了汽车连接布线，可以在行驶过程中自动显示本地地图。

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上世纪六七十年代，日本人和美国人都热衷于研究汽车导航设备。1960年，美国成功发射了世界上第一个轨道导航卫星系统，名为“1B过境”。随后几年，其他过境卫星相继出现，这一系统于1964年投入使用。这个太阳能阵列用于接收无线电信号，并为苹果海军极地潜艇提供导航支持。它可以帮助船只识别其当前位置，依靠船只上方的卫星，但由于当时没有多少卫星，信号经常消失。Transit系统成功后，美国海军研究实验室于1964年启动了一项名为TIMATION的新卫星计划，该计划基于原子钟的测距。

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1966年，美国通用汽车研究办公室开发了一种称为“DAIR”的无卫星导航辅助系统。这种车辆有一个服务中心，它提供两个通信通道，并可以依靠路边指示灯获得有关交通信息的无线电信号更新。嵌入高速公路的磁铁可以“激活”关于下一个出口和当前速度限制的语音通知。驾驶员可以依靠附近的路线导航站获得导航信息，同时，他们将获得一张打孔卡作为方向箭头（向左、向右或直行），以帮助驾驶员顺利到达目的地。该系统在早期进行了测试，发现这不是一种可行的提供导航服务的方式。几十年后，这个概念以安吉星的名字重新出现。

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1973年，日本通商产业省（MITI）和富士重工联合启动了日本汽车导航系统研究项目CATC（集成车辆交通控制）。这些研究成果还有两个特点——成本高、效率低，因此没有推广的意义。1977年，美国发射了NTS 2号卫星，为NAVSTAR全球定位系统的到来铺平了道路。当卫星绕地球运行时，电子设备制造商Rockwell Collins已开始开发其第一台GPS接收机，命名为“通用开发模型”，这也是第一台与NTS 2号卫星连接的设备，并于1978年左右开始在飞机系统上测试。本田在1977年开发了自己的汽车导航系统。这家公司开发了一种低成本、非常可靠的气体轴承陀螺仪来辅助汽车导航。本田汽车的导航设备可以跟踪方向变化和惯性导航（根据速度和轨道来确定状态）。该系统可以在单色CRT显示器上显示汽车的行驶状态，并以零起点和透明地图覆盖跟踪汽车在给定路线上的位置。1981年，这一系统作为辅助设备推向经销商，但从未进入大规模生产。 www.qwbaike.cn

在1983年之前，GPS卫星被严格限制在军事领域，但美国总统罗纳德·里根在当年发布了一项指令，取消对GPS卫星的禁令，并将其开放用于民用和商用。由于NAVSTAR全球定位系统在1995年之前未能全面投入使用，福特在1983年开发的Tripmonitor导航系统只能依靠原始的中转卫星提供跟踪服务。如果在卫星信号的覆盖范围内通过汽车上的后部天线获得信号，则可以在400米内定位汽车。如果它与卫星失去联系，系统将依靠定位计算来更新其地理位置。同年，Stanley Honey在完成一个小型导航项目时获得了诺兰·布什内尔的天使投资基金。为了寻找汽车路线导航领域的潜在机会，霍尼创立了ETAK公司。到1985年，该公司拥有了带有矢量地图显示屏的导航系统，当汽车转弯时，显示屏可以自动旋转，这样目的地就可以显示在地图上方。此外，该系统可以将地图数据存储在一个3.5兆字节的小磁带上。ETAK将其地图数字化，并通过向联邦快递和UPS等公司提供商业数据获得了新的收入来源。当时，该公司庞大的数据库吸引了大量关注。该公司随后被新闻集团收购，然后转让给索尼，最后由TomTom接管。

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1987年，汽车导航系统开始使用光盘存储数字地图。通过GPS定位技术和地图匹配技术，可以实现车辆在电子地图中的自我定位并显示在电子地图上。之后，车载导航在之前导航系统的基础上增加了路径规划与导航、语音引导和静态信息查询等功能。上世纪90年代初，车载导航真正进入市场。1996年，通用汽车推出了OneStar服务，该服务可以提供基于手机的通信连接，从安吉星客户服务中心获得帮助，并通过GPS跟踪汽车位置。这项服务可以在紧急情况下使用。但与此同时，安吉星还为高端用户提供语音路线规划导航，帮助他们寻找酒店和餐厅。同年，美国总统比尔·克林顿成立了一个跨部门的全球定位系统执行委员会。2000年左右，美国政府终于停止了对选择性使用GPS的限制，并向世界各地的民用和商用用户开放了精确的全球定位数据。

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2000年后，2003年后出现了HDD存储技术和大容量SD卡存储技术，解决了CD和DVD无法多次写入的问题。基于HDD和SD存储的车辆导航地图服务称为可擦除服务。使用硬盘技术的系统宣传提供更大的存储空间，并很快从10GB增加到80GB。松下Strada CN-NVD905U等系统不仅提供触摸屏导航工具，还支持车载娱乐系统，所有这些都集成在一个方便的包中。随着手机功能的不断增加，TomTom和其他公司决定开发手机导航应用程序。2002年，该公司推出了用于PDA的导航仪，并配备了底座和GPS接收器来帮助定位地理位置。2004年，TomTom决定将这项技术集成到一款名为TomTom Go的便携式独立设备中。TomTom Go可以预加载地图，突出显示兴趣点，并提供语音指引，通常使用名人的声音作为广播语音。

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2004年后，PND、PDA和智能手机等各种手持导航设备的出现，为车载导航地图的生存和发展提供了新的机遇。车载导航地图不仅是汽车的专属，也逐渐成为消费电子产品的标配。车载导航地图数据经过适当的内容裁剪和容量处理后，可以供手持导航设备使用。汽车导航地图的使用率和使用量的迅速扩大，促使汽车导航地图的成本迅速下降，促进了汽车市场的发展。2007年，爱信AW株式会社、Zenrin株式会社、电装公司和丰田公司共同开发了世界上第一项为汽车导航系统自动提供差分地图数据的技术。它被命名为“按需地图”，将于2007年春季作为丰田G-BOOK远程信息服务的一项新功能提供给日本司机。Map on Demand提供日本所有高速公路和收费公路的最新数据，以及用户登记住所附近的道路和用户指定目的地附近的道路的数据。数据通过手机网络传输，并通过互联网下载，为系统提供数据。 www.qwbaike.cn
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2013年，先锋推出了自己的NavGate系统，可以提供一定程度的虚拟现实导航功能。在汽车遮阳板的位置设置了一个大尺寸的半透明投影屏幕，将叠加的图像投影在驾驶员的视野中。这种设计有效避免了外界光线对投影仪的影响，并且可以在驾驶员的视野中叠加高亮度和高对比度的图像。

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2018年，欧盟将强制新车配备手机连接系统（eCall系统），大量汽车具有互联网功能。在导航方面，这促进了无线地图数据更新（OTA），可以根据需要下载具有额外覆盖范围的地图。在日本，车载导航系统VICS（Vehicle Information and Communication System）已被用于实时发布几乎所有城市道路的信息，车载导航系统将根据道路信息实时调整行驶路线。随着电子地图精度的提高，表达内容更加丰富。详细的交通特征，如交通灯、人行横道和缓冲区，可以在高精度导航地图中识别和表达。车载导航为自动驾驶提供了更好的辅助，提高了自动驾驶的安全性。 www.qwbaike.cn

车载导航产品的基本功能包括:信息查询与传输、地图匹配、静态路径规划和动态定位导航。 www.qwbaike.cn

信息查询和传输:通过多媒体技术，用户可以根据个人需求查询路况、出行和生活等实时实用信息，无线通信技术为个性化服务提供了更全面的扩展。车载导航集办公和娱乐功能于一体，实现了安全驾驶期间免费接收电子邮件、拨打电话、查询特殊目的地、接收交通和气候信息、重新选择音乐记录等功能。车载导航还具有向GPS持有者或报警中心传输定位信息的功能，这里称为第三方。因此，GPS系统具有GSM网络通信功能，即利用GSM网络通过短消息向第三方传输相关定位信息。然后由微型计算机解释短消息，从而在电子视频上显示车辆的地理位置信息。 www.qwbaike.cn

地图匹配静态路径规划:汽车导航主机在输入目的地名称或其他相关信息后，从GPS接收器获得计算确定的当前经纬度，通过与电子地图数据进行比较，可以随时确定车辆的当前位置。自动计算出一条最合适的行驶路线。当然，用户也可以使用其他选项来搜索最佳路径。此外，它还可以通过技术手段实现监测、帮助和救援、交通网络调控等功能，充分发挥交通基础设施的效能。

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动态定位导航:通过卫星定位技术和地图匹配技术，车辆导航可以对车辆进行自我定位，接收实时道路信息，并在预先建立的电子地图中及时显示车辆的位置、行驶速度和距离目的地的距离。车载导航还支持自动语音导航。目前车载导航系统已经实现了几乎所有城市道路信息的实时发布，车载导航系统会根据道路信息实时调整行车路线。

按功能分类

车辆导航系统根据不同的标准进行分类。从实现导航功能的角度来看，可分为两类:一类是自主车辆导航系统，其车辆定位和导航功能由车载终端完成；另一类是中央决策车辆导航系统，其部分导航功能需要由控制信息中心完成。 www.qwbaike.cn

自主车辆导航：自主动态车辆导航系统也可以称为车载终端确定性动态导航系统。系统根据实时交通信息在车载导航终端上进行路径规划和导航。自主动态车辆导航系统包括三个子系统:控制信息中心子系统、车辆导航子系统和无线通信子系统。控制信息中心子系统是所有车载子系统的控制和管理中心，由通信服务器、GIS服务器（电子地图数据库）、实时道路信息中心、应用服务器、中央接入服务器和指挥监控终端组成。车载导航子系统主要由电子地图数据库、定位、路径规划、路径引导、无线通信等模块组成。无线通信子系统为车辆导航子系统和控制信息中心提供数据传输的无线通道，实现控制信息中心和车辆导航子系统之间的信息交互。通常采用无线通信网络、路边红外信标和无线信标，还可以通过调频广播信号传输动态交通信息和其他服务信息。

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中心决定的车辆导航：根据实时交通信息，中心确定的动态车辆导航系统基于整个系统规划多个车辆的路径，并计算每个可能的起点和终点的最佳或准最佳路线供用户使用。中心决定式动态车辆导航系统在结构上与自主式动态车辆导航系统基本相似，功能实现上的差异主要体现在控制信息中心子系统和车辆导航子系统上:

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控制信息中心子系统：控制信息中心子系统是所有车载子系统的控制和管理中心。它主要提供接收目标车辆的定位信息、融合路况信息数据、判断和发布实时交通信息、预测每个路段的行驶时间、计算可能的起点和终点的规划路径、平衡交通分配以及向一辆或多辆车辆提供引导和咨询的服务。

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车辆导航子系统：车载导航子系统主要由定位、无线通信、路径引导等模块组成。车载子系统的主要功能是实现自我定位并将自我定位信息传输到控制信息中心，然后接收满足用户需求的实时交通信息和动态路线数据，进而实现驾驶导航，其本身不具备路径规划功能。

硬件平台分类

根据硬件平台的不同，它可以分为CAR-PC车载导航系统、DVD车载导航仪、基于PDA的车载导航仪和其他形式的导航仪。

CAR-PC车辆导航系统：1998年1月，第一个车载电脑系统在美国消费电子展上展出。它安装在超豪华概念车Else的仪表板上，该概念车属于开放式汽车微型计算机平台，使用微软Windows CE操作系统。从功能上看，它实现了更全面的功能集成。它集成了汽车音频功能、计算机功能、导航功能和语音识别无线通信系统功能，并以汽车技术为核心，为汽车提供信息和娱乐设施，实现安全驾驶期间免费接收电子邮件、拨打电话和拨号、查询特殊目的地、接收交通和气候信息以及重新选择音乐记录的功能。

CD-ROM/DVD车载导航仪：CD-ROM/DVD车载导航器需要预先安装在汽车上。而且一旦安装在汽车上，就不能拆卸，也不能移动到其他汽车上使用。这种汽车导航仪需要使用经过屏蔽（防磁）的高价电缆，以防止其电磁波影响其他车载设备。 www.qwbaike.cn

基于PDA的汽车导航仪：无线通信技术全面扩展了个性化服务。由于PDA的成本优势和PDA操作平台的开放性和易用性，PDA汽车导航系统已成为市场上广泛使用的汽车导航系统。

定位方法：通过MCU组合导航计算模块、GNSS模块和MCU组合导航计算模块获得的定位输出来计算车辆导航，并将轮速脉冲计数器和GNSS模块组合输入到MCU组合导航计算模块。 www.qwbaike.cn

该定位方法包括:读取车轮轮速脉冲数，得到轮速脉冲输入；利用轮速脉冲数递归计算位置，并判断是否读取GNSS数据，在读取GNSS数据的情况下读取可靠的GNSS数据；获得定位输出和误差校正。降低了系统的使用成本，提高了定位的可靠性和有效性，可以获得与原始INS/GNSS组合相同的效果，可靠性更好，减少了INS模块的数量，有效降低了成本。同时，包括里程表模块、惯性测量单元模块和地图匹配模块在内的其他车辆导航系统都通过RS-232串行接口或USB接口与导航计算机连接。

定位过程分析：车辆导航定位系统由北斗二代全球卫星导航系统、惯性导航系统、地理信息系统和数据融合与控制系统组成。其中，惯性导航系统包括光纤陀螺、加速度传感器、压力传感器、电子罗盘、整形电路及其与数据融合和控制系统连接的接口电路；数据融合和控制系统包括处理器和接口，卡尔曼滤波器模块集成在处理器中。该方法通过开发基于GIS技术的实时、稳定、高精度的车载导航定位系统，实现了车载北斗二号和GPS导航定位终端的兼容使用，并与INS相结合，使用户既能接收到北斗二号信号，又能接收到GPS信号，二者相互兼容并自动切换，提高了导航定位的精度和可靠性。随着车载组合导航系统的发展，车载组合导航系统的应用范围和领域将进一步扩大，并在应用中积累相关经验。

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定位误差分析：GPS定位误差主要包括三种类型的误差:由结构因素引起的误差、由卫星排列引起的误差和由选择性可用性引起的误差。

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结构因素引起的误差包括:卫星引起的误差、大气无线电波延迟误差和接收机引起的误差。由卫星布置引起的误差可以通过由卫星和接收器之间的相对几何位置定义的各种精度因子（DOP）来描述。SA（选择性可用性）是美国政府提出的一项政策，旨在人为降低民用GPS的精度。它主要通过调整卫星星历和卫星时钟数据来产生卫星与接收机之间的距离误差。实施选择性可用性时，民用GPS定位误差超过100米，差分GPS定位方法主要用于车辆导航领域。2000年，克林顿政府取消了选择性可用性，GPS的SA误差也被消除。 www.qwbaike.cn

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路径规划：无论是最短距离路径计算、最短出行时间路径计算、最少拥堵路径计算、最佳出行舒适度路径计算、最佳转弯计算，其采用的核心算法都是最短路径算法。因此，路径规划是利用最短路径算法在电子地图路网中求解用户所需的最佳行驶路线的过程。 www.qwbaike.cn

车辆导航系统中使用的最短路径算法可分为两类:一类应用于车辆导航系统的中心，根据用户的应用为用户分配动态的最优路径。由于计算量大，中心通常使用高端计算机或并行计算机集群来提高计算速度；另一种算法应用于车载导航终端。为了保证导航系统的实时性，系统对这类算法的计算速度要求很高，因此一般采用分层搜索、分区搜索等方法来提高算法的计算效率。

路径引导：惯性导航/车身速度组合

根据车辆的行驶特点，其行驶轨迹受地面约束，主要沿纵轴运动，行驶过程中可能会有偶尔的停车。基于这样的运动学特征，可以提取有效信息来辅助惯性导航。目前，提出的方法包括非完整约束（NHC）、零速度更新（ZUPT）、零角速度更新（ZARU）、零综合航向率（ZIHR）和高度约束。

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ZUPT/齐尔：ZUPT技术历史悠久，可以追溯到20世纪60年代和70年代美国炮兵部队大地测量中使用的位置和方位确定系统（PADS）。当ZUPT有效时，系统有一个已知的零速度作为观测值，用来与惯性导航的速度相结合，降低定位误差率，约束速度和姿态误差状态。从原理上讲，ZUPT等效于静态条件下的惯导自对准，有利于惯导姿态误差估计。高精度惯性导航系统利用ZUPT提高其在军用车载应用中的自主导航能力，还利用ZUPT提高全球导航卫星系统之前测绘领域的移动测绘作业的精度。此时，一般要求每隔一定时间（2-5分钟）进行一次ZUPT，通常持续20-60秒。在面向公众的汽车应用中，一般不要求停车，而是检测随机停车过程，从而实施ZUPT。在停车状态下，航向总是不变的，因此Shin和Groves分别提出了零航向角速度积分（ZIHR）和零角速度修正（ZARU）来控制航向漂移。ZIHR是ZARU的集成工艺，对陀螺噪声的抑制效果更好。 www.qwbaike.cn

NHC/里程表：非完整性约束（NHC）假设车辆在横向和垂直方向上没有速度，即车辆不会跳跃和侧滑，从而在车辆系统中形成两个“虚拟”速度测量值，这是车辆运行期间导航辅助的重要信息源。在轮式地面车辆的应用中，里程表（车轮编码器）是一个自主传感器，它通过检测车轮的转数来输出车轮在地面上的行驶距离。 www.qwbaike.cn

地图应用流程：首先建立电子地图数据库，对路网进行编码。其次，地图匹配可以分为模拟导航和真实导航。地图匹配算法将通过其他定位方法（如GPS、导航估计等）测量的车辆位置或行驶轨迹进行比较和匹配。）用车载电子地图的道路数据，找到车辆所在的道路，计算出车辆在道路上的位置，然后修正其他定位方法的误差。真正的导航用GPS，检查和不断修正模拟导航，可以结合起来完成真正的导航。最后根据定位信息和地图数据库，通过算法获取引导码，通过智能播报完成导航功能。导频码的算法思想是:考虑现实中有多少种情况，然后分别编码；当实际遇到这种情况时，根据GPS定位信息，我们可以做出智能决策以供参考。 www.qwbaike.cn

地图匹配技术：地图匹配是车辆导航系统中校正定位误差的常用方法。其基本原理是将定位设备输出的车辆位置或轨迹与导航电子地图中的道路数据进行比较，找到车辆当前行驶的路段以及车辆在该路段上最可能的位置。在车辆导航系统中，地图匹配技术是实现路径引导功能的先决条件，因为只有做好地图匹配才能准确获取车辆所在路段的信息、车辆行驶距离的信息以及车辆前方路口的信息，这是准确获取路径引导指令的基础。 www.qwbaike.cn

有三种主要类型的地图匹配方法，即点对点匹配、点至曲线匹配和曲线至曲线匹配。由于地图匹配算法中考虑的匹配因素不同，不同地图匹配算法的精度和稳定性也不同。
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车载导航系统主要由主控计算机、液晶显示器、语音报警器、遥控器、综合导航处理器、GPS传感器、速率陀螺仪和光驱组成。根据用户的需要，主控计算机可以是通用计算机或专用处理器。 www.qwbaike.cn

无线数据通信系统：无线数据通信系统是指采用无线通信技术的车载计算机系统。随着计算机和网络技术在汽车上的应用，一个新的计算机市场——无线数据通信系统正在形成。

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无线数据通信系统是无线通信技术、卫星导航系统、网络通信技术和车载计算机的产物，被认为是未来汽车技术的明星。当汽车在行驶过程中发生故障时，它通过无线通信连接到服务中心进行远程车辆诊断。发动机内置的计算机记录汽车主要部件的状态，并随时为维修人员提供准确的故障位置和原因。通过终端接收信息并查看交通地图、道路介绍、交通信息、安全和公共秩序服务以及娱乐信息服务等。在后座上，您还可以玩电子游戏和应用网络，包括金融、新闻、电子邮件等。 www.qwbaike.cn

通过无线数据通信系统提供的服务，用户不仅可以了解交通信息、停车场附近的停车位并确认当前位置，还可以与家庭网络服务器连接以随时了解家电的运行、安全和客人来访情况。也就是说，集成上述所有功能的车载计算机系统称为无线数据通信系统。 www.qwbaike.cn
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无线数据通信系统：无线数据通信系统的应用领域基本可分为三个子系统:前排座椅系统、后排座椅系统和发动机机械系统。 www.qwbaike.cn

前排座椅系统主要考虑安全性、车辆安全性、驾驶简单性和舒适性，为了避免分散驾驶员的注意力，输入系统主要采用语音输入或触摸面板；输出系统是投射在挡风玻璃上的中型面板（LCD或有机发光二极管）、语音输出或平视显示屏。

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后座系统主要侧重于多媒体娱乐，包括互动游戏、高传真视听系统、视频点播、数字广播和数字电视。发动机机械系统主要用于根据车载电脑采集的车况信息诊断车况、优化驾驶效率、调节远程发动机或储备零部件。

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目前，无线数据通信系统主要用于车载系统，根据使用目的可分为三种基本类型:交通信息和导航服务、用于安全驾驶和车辆保护及故障诊断的车辆维护服务以及娱乐和通信服务。为了实现上述功能，还必须提供全球定位系统技术、地理信息系统（GIS）和智能交通系统（ITS）技术。值得一提的是，无线数据通信系统已逐渐演变为集成GPS跟踪设备和无线通信技术的车载系统。

卫星定位系统：卫星定位系统（GNSS）包括GPS系统、北斗导航系统、GLONASS、伽利略等系统。以GPS为例:GPS（全球定位系统）全球导航系统，也称为全球卫星定位系统。通过24颗定位卫星提供的信号，将三维位置连续传输到地面，地面接收到的信息经过中继设备处理，从而确定传输信息的物体的位置。车辆自动导航系统是根据GPS接收机提供的车辆当前位置和用户输入的车辆目的地计算出合适的行驶路线，并以适当的方式向驾驶员提供必要的信息，以完成导航和定位工作。

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GPS空间：GPS由三部分组成:GPS空间部分、地面监测组和GPS用户接收机部分。

车载导航

GPS的空间部分最初设计由分布在六个等距轨道上的24颗卫星组成。卫星分布可以确保在任何时候世界任何地方都有不少于4颗卫星进行观测。24颗卫星中有3颗用作备用。每个轨道平面上有四颗卫星，与地球呈55度角同向运行，空间间隔约为90度。通过测量这些卫星的到达时间，用户可以用四颗卫星确定四个导航参数:纬度、经度、高度和时间。2011年6月，美国空军成功扩展了GPS卫星，调整了6颗卫星的位置，并增加了3颗卫星。这使工作卫星的数量增加到27颗，扩大了GPS系统的覆盖范围并提高了精确度。截至2018年10月18日，除备用卫星外，在轨工作的卫星共有31颗。地面监控站由一个主控站和四个监控遥控站组成。主控制站位于美国大陆，四个监测站位于大西洋、太平洋和印度洋的储存岛屿上。

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用户接收机通过接收多颗卫星的信号计算自身位置，从而实现定位导航。GPS接收机可以捕获根据卫星高度的某个截止角选择的待测卫星的信号，跟踪这些卫星的运行，对接收到的GPS信号进行转换、放大和处理，从而测量GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间，解释GPS卫星发送的导航电文，并实时计算该站的三维位置，甚至三维速度和时间。 www.qwbaike.cn
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定位过程：GPS结合电子地图可以实现对城市交通管理、车辆调度管理、公安、银行车辆、港口和河道船舶的自动引导和监控，应用潜力巨大。根据地形图制作的矢量电子地图，需要转换GPS坐标才能正确匹配。下面将从GPS定位坐标系、WGS-84大地坐标系、地图投影和平面坐标转换等方面详细讨论坐标匹配问题。GPS定位过程主要包括以下步骤:首先，确定用户的宇宙直角坐标系位置，即用户的X、Y和Z位置。其次，从宇宙直角坐标系到WGS-84大地坐标系的转换不仅可以找出用户在WGS-84大地坐标系中的坐标位置，三是坐标投影变换，即将球面坐标变换为平面电子地图的投影坐标，如高斯-克鲁格投影坐标。第四，二维平面相似变换，即通过平移、旋转和缩放操作，实现其与CPS地图的配准。以上四个过程都是通过计算机程序实现的。

特性特点：GPS的全球覆盖率高达98%。GPS系统是全天候的，不容易受到任何天气的影响。三维定点、定速、定时精度高，不需要站间通信。它具有快速、省时、高效的特点，应用广泛、多功能、可移动。 www.qwbaike.cn

电子地图：导航系统数字地图产品是与导航应用系统配套使用的终端地图数据产品。它包含空间位置的地理坐标，并可以与空间定位系统结合，将人或车辆从起点精确地引导到目的地的电子地图或数据集。自20世纪80年代末以来，一些发达国家开发并产生了多尺度和高精度的导航数据。欧洲、北美和日本已形成成熟的导航数据生产技术，并拥有广泛的商用导航数据产品，其应用范围已扩展到多个领域，形成了巨大的市场规模。美国的NAVTECH公司、欧洲的Tele Atlas公司和日本数字道路地图协会（JDRMA）的相关公司是世界上导航数据产品的主要专业制造商。

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导航电子：导航电子地图的基本内容应包括路网、背景、注释和索引四大类信息，应支持导航系统的实现:地图显示与定位、目的地检索、路径规划、引导与提示。路网信息包括道路信息和节点信息；背景信息包括行政区划和其他特征；标注信息包括地图上的重要特征和道路名称信息；索引信息包括兴趣点和地址搜索信息。

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道路信息包括道路编号、道路名称、道路功能等级、道路形状、道路宽度、道路通行方向、道路交通限制措施等。，和道路几何线；节点信息包括交叉点类型、道路连接关系、交通限制以及节点几何形状是一个点。

车载导航电子地图的应用模式主要有两种:一种是GPS单机定位+矢量电子地图。该系统可根据目标位置（工作时输入）和车辆当前位置（由GPS测量）自动计算并显示最佳路线，引导驾驶员以最快的速度到达目的地，并能以多媒体方式提示驾驶员。制作一个矢量地图数据库要花很多钱。二是GPS差分定位+矢量电子地图。该系统利用固定站与移动车船之间的两种GPS伪距差分技术，可使定位精度达到1~3M。当采用双向通信方式时，它可以形成车辆和船只的自动导航系统，还可以将移动车辆和船只上的GPS定位结果准确、实时地传输到控制中心，并显示在电子地图上，以形成交通网络监控和指挥系统。 www.qwbaike.cn

语音识别和合成：一般来说，在驾驶过程中实现非手动控制导航系统非常重要，此时语音识别功能非常必要。人类说话的速度是打字的四倍，因此使用语言控制汽车导航系统是安全、快速和有效的。语音合成技术是将文本输出的信息转换成机器输出的语言，以便与人交流。随着技术的发展，导航系统越来越先进，语音识别和合成技术发展迅速。目前，许多汽车导航系统中的语音系统提示越来越多，但如何优化导航系统中视觉和语音的分布以优化驾驶员的安全性和便利性仍需研究。 www.qwbaike.cn

输出装置：汽车自动导航系统的输出设备包括显示屏和语音输出装置，克服了驾驶员必须集中精力驾驶而不能在驾驶过程中一直查看显示屏的问题。一种实用且人性化的汽车自动导航系统利用语音输出完成转弯、掉头等处的语音提醒。，达到提醒驾驶员道路信息的目的。例如，在车辆行驶到根据系统推荐路线应该转弯的路口前，语音输出设备会提示驾驶员:“前方300米后请左转（或右转）”，这样驾驶员完全不需要注意屏幕的显示，也可以根据推荐路线正确、快速地到达目的地。此外，您还可以随时查看酒店、商店、加油站、修理厂、车站、码头、服务区、收费站、医院、学校等兴趣点的位置以及最新的道路信息。你也可以在汽车被抢后停止发动机在指定范围内运行，并向警方报告汽车的位置。停车后，娱乐设施可以播放DVD、VCD、音乐和广播节目，使用方便，更加人性化。 www.qwbaike.cn