综合能力笔记第11章导航电子地图制作.docx

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综合能力笔记第11章导航电子地图制作

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第十一章导航电子地图制作

第1节导航与导航电子地图

导航系统的构成

导航系统一般采用gps与航位推算法（传感器+电子陀螺仪）组合方式实现定位，通过触摸显示屏或者遥控器进行交互操作，能够实现实时定位、目的地检索、路线规划、画面和语音引导等功能，帮助驾驶者准确、快捷地到达目的地。

导航系统一般由定位系统、硬件系统、软件系统和导航电子地图四部分构成。

1定位系统

目前主要的定位系统是以航天技术为基础，以高速运动的卫星瞬间位置作为已知数据，采用空间距离后方交会的方法，计算待测点位置的系统。

通常由空间部分、控制部分和客户端三部分组成。

除美国的全球定位系统gps外，目前世界上的卫星导航定位系统还有俄罗斯的"格洛纳斯"、欧盟"伽利略"以及我国的"北斗"。

到1994年3月，全球覆盖率高达98％的24颗gps卫星星座己布设完成。

2硬件系统

导航硬件平台包括车载主机、显示器、定位系统和其他控制模块。

车载主机是整个gps车载导航系统的心脏，车载主机由若干个电子控制单元（electriccontrolunit，ecu）构成，它们可以独立完成特定的功能，并与其他单元模块协同工作。

这些模块中最重要的是由gps接收机、航位推算（deadreckoning，dr）微处理器、车速传感器、陀螺传感器构成的定位模块。

gps系统和dr系统组合构成的定位导航模块可以很好地解决短时间内丢失gps卫星信号的问题，又可以避免dr系统的误差随时间积累。

目前普通民用gps和dr组合定位设备（gps惯性设备）已经可以达到1000m无gps信号的情况下的航向精度和10m的距离精度。

3软件系统

软件系统由系统软件和导航应用软件组成。

系统软件包括操作系统和设备驱动两部分。

操作系统一般采用嵌入式实时操作系统（rtos），如国外的vx-work、qnx、palmos、windowsce和国内的hopenos等。

导航应用软件是专门针对车载导航应用需求开发的软件系统，运行在车载主机中。

基本功能包括：

定位与显示、地图浏览与信息查询、智能路线规划、语音引导等。

4导航电子地图

导航电子地图是在电子地图的基础上增加了很多与车辆、行人相关的信息，导航电子地图是导航的核心组成部分，是否有高质量的导航电子地图直接影响到整个导航的应用。

导航电子地图具有以下特点：

（1）能够查询目的地信息。

（2）存有大量能够用于引导的交通信息。

。

（3）需要不断进行实地信息更新和扩大采集。

导航电子地图的内容

导航电子地图数据，主要包括道路数据、poi数据、背景数据、行政境界数据、图形文件、语音文件等。

1道路要素

导航电子地图的道路要素一般包含的内容如下表所示。

表11．1．1导航电子地图道路要素

要素

类别

要素类型

功能

道路link

高速公路

线类

路经计算

城市高速

线类

路经计算

国道

线类

路经计算

省道

线类

路经计算

县道

线类

路经计算

乡镇公路

线类

路经计算

内部道路

线类

路经计算

轮渡（车渡）

线类

路经计算

节点

道路交叉点

点类

拓扑描述

图廓点

点类

拓扑描述

2poi

导航电子地图的poi一般包含的内容如下表所示。

表11．1．2导航电子地图poi

要素

类别

要素类型

功能

poi

一般兴趣点

点类

检索

道路名

点类

检索

交叉点

点类

检索

邮编检索

点类

检索

地址检索

点类

检索

3背景数据

导航电子地图的背景数据一般包含的内容如下表所示。

表11．1．3导航电子地图背景数据

要素

类别

要素类型

功能

建筑层

街区

面状要素

显示城市道路布局结构

房屋建筑

面状要素

显示建筑物轮廓

围墙

线状要素

显示建筑物之间的相互关系和连接状况

铁路数据

干线铁路

线状要素

显示干线铁路的基本走向

地铁

线状要素

显示地铁的基本走向

城市轻轨

线状要素

显示城市轻轨的基本走向

水系

江

面状要素

背景显示

河

面状要素

背景显示

湖

面状要素

背景显示

水库

面状要素

背景显示

池塘

面状要素

背景显示

海

面状要素

背景显示

游泳池

面状要素

背景显示

水渠

线状要素

背景显示

水沟

线状要素

背景显示

植被

树林

面状要素

背景显示

绿化带

面状要素

背景显示

草地

面状要素

背景显示

公园

面状要素

背景显示

经济植物

面状要素

背景显示

4行政境界

导航电子地图的行政境界数据一般包含的内容如下表所示。

表11．1．4导航电子地图行政境界数据

要素

类别

要素类型

功能

行政区界

国界

面状要素

显示行政管理区域范围

省级界

面状要素

显示行政管理区域范围

地市级界

面状要素

显示行政管理区域范围

区县级界

面状要素

显示行政管理区域范围

乡镇级界

面状要素

显示行政管理区域范围

5图形文件

导航电子地图的图形文件一般包含的内容如下表所示。

表11．1．5导航电子地图图形文件

要素

类别

要素类型

功能

图形

高速分支模式图

图片

显示增强

3d分支模式图

图片

显示增强

普通道路分支模式图

图片

显示增强

高速出入口实景图

图片

显示增强

普通路口实景图

图片

显示增强

p01分类示意图

图片

显示增强

3d图

模型、图片

显示增强

标志性建筑物图片

图片

显示增强

道路方向看板

图片

显示增强

6语音文件

导航电子地图的语音一般包含的内容如下表所示。

表11-1-6导航电子地图语音

要素

类别

要素类型

功能

语音

泛用语音

声音文件

导航辅助

方面名称语音

声音文件

导航辅助

道路名语音

声音文件

导航辅助

导航电子地图制作过程

1．产品设计

（1）需求分析。

将同类需求进行合并，调查分析需求的范围、类型、资源消耗、实现可行性等，并根据分析结果区分其等级。

（2）需求评审。

（3）产品设计。

设计内容包括产品计划、产品范围、产品实现方式、成本预算、资源配置、发布格式、品质要求、风险控制以及产品相关的子产品和产品线设计。

（4）规格设计。

（5）工具开发。

（6）工具测试。

（7）样品制作。

（8）产品开发任务编制。

根据需求评审的最终结果，编制产品设计书，主要规定新产品、新要素、新规格、新内容的开发计划、开发范围、数量目标和质量目标等内容。

2．产品生产

（1）生产计划编制。

（2）公共情报信息收集。

（3）情报信息初步处理。

（4）实地采集信息。

（5）数据库制作。

（6）逻辑检查。

逻辑检查和拓扑一致性检查。

（7）产品检测。

（8）保密处理。

（9）数据审查。

（10）数据转换和编译。

（11）产品发布。

导航电子地图的应用领域

在汽车工业领域，从豪华汽车到中低端汽车都能成为导航地图应用的载体；在消费电子领域，从专业的pnd设备到gps手机、数码相机、psp等都可以运用导航电子地图进行导航应用，通过消费电子导航设备能够为乘用车拥有者提供便捷的导航服务；通过基于移动通信技术的lbs服务，导航电子地图能够为手机用户提供在线导航及位置服务。

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§11．2产品设计

1产品设计书编写

导航电子地图产品设计书的编写，需要经以下步骤完成：

（1）对导航电子地图产品的需求进行整理、分析，分析为满足需求所需要的成本、生产时间、质量要求，并将分析结果进行汇总、整理；

（2）根据分析结果进行产品开发范围、产品开发路线、产品关键节点的设计；

（3）进行产品规格设计；

（4）进行产品实现的工艺路线设计；

（5）进行产品实现过程中的采集、编辑、转换、检查工具设计；

（6）进行产品测试、验证的相关设计；

（7）进行产品生产过程中的品质过程设计；

（8）进行产品设计与实现过程中的风险控制过程设计；

（9）进行产品发布过程设计。

11．2．1．2设计目标

导航电子地图的产品设计目标主要需满足以下几方面要求：

（1）能够满足导航电子地图应用的客户需求和市场应用需求；

（2）满足导航电子地图应用的具体硬件、软件、行业应用以及环境需求；

（3）通过设计对数据采集、加工编辑和转换发布过程进行说明定义；

（4）使导航电子地图产品满足国家相关政策法律要求；

（5）使导航电子地图产品满足行业相关标准（如：

车载导航电子地图需满足汽车工业的工业标准）。

11．2．1．3设计内容

导航电子地图产品的设计内容至少包含以下几方面要求：

（1）导航电子地图产品的需求及需求对应方案；

（2）导航电子地图产品的开发范围定义；

（3）导航电子地图产品的产品规模定义；

（4）导航电子地图产品的产品开发路线；

（5）导航电子地图产品开发的工艺要求和流程；

（6）导航电子地图产品应用的环境要求；

（7）导航电子地图产品的数据采集、加工编辑和转换方案；

（8）导航电子地图产品开发关键节点；

（9）导航电子地图产品的地图表达要求。

11．2．2．1产品标准定义

1．导航电子地图制作标准

一般来讲，导航电子地图的标准包括数据采集标准和数据制作标准。

2．导航电子地图制作标准的特点

3．导航电子地图标准说明

1）数据库规格设计内容

（1）要素定义：

准确地描述设计对象的性质和内涵，并与现实世界建立明确的对应关系；

（2）功能设计：

明确要素在导航系统中所起的作用和用途，功能设计是要素模型设计和制作标准的基础；

（3）模型设计：

构建要素的存储结构，并设置与其他要素之间的逻辑关系，保证导航功能的实现；

（4）采集制作标准：

地图要素是现实世界的反映，合理、科学的表达要素类和要素与要素之间的拓扑关系是导航功能实现的关键，采集制作标准就是要科学合理地表达要素类别和拓扑模型。

2．导航电子地图制作标准的特点

（1）准确性。

（2）适用性。

（3）权威性。

举例：

车道信息

定义：

车道信息是指交叉路口处或专用调头口前，用于指示驾驶者行驶的地面或空中悬挂标牌上的箭头信息。

车道信息由车道数、各车道行驶方向的引导箭头构成，按类型分主车道信息和附加车道信息。

模型：

车道信息在数据库中记录为一组关系信息，按“线——点——线”的模型记录和存储。

“线——点——线’’模型是将车道信息记录在路口主点上，通过记录“进入i—ink”和“退出link’’表示具体的车道信息。

功能设计：

导航系统能够根据车道信息数据，提前预告前方路口或分歧处的车道行驶规

则，驾驶者可以根据导航系统的提示，提前做好变道或转向准备，为驾驶安全和交通畅通带来辅助作用。

采集和制作标准：

在导航数据库中，道路要素和属性是核心，道路网络的拓扑建立是导航数据最基本也是最重要的内容。

道路要素主要包括以下几项基本属性：

道路种别（等级）、道路方向、道路名称、道路功能等级。

道路功能等级：

是对路网中道路综合通行能力的一种等级划分，国际上通用的标准分为5个级别。

道路要素主要包括以下几项基本属性

道路种别（等级）、道路方向、道路名称、道路功能等级。

道路通行方向

在道路link上通过记录不同的通行方向代码来区分道路的方向信息，分为单方向道路和双方向道路。

道路名

道路名是道路link上制作的道路名称。

道路名分为普通道路名与编号拳型道路名。

普

通道路名分为官方名称、别名、曾用名和立交桥名。

2）poi设计内容

poi即兴趣点（pointofinterest