车载导航.ppt

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1、1,导航流程,University of Science & Technology of China,作者：刘强、王庆临,2,提纲,研究背景 地图数据 导航流程 安全与资质 展望,3,研究背景,4,一、研究背景,卫星定位系统 GPS - Global Positioning System 美国 GLONASS Global Navigation Satellite System 俄罗斯 北斗卫星导航系统 中国,5,一、研究背景,国内地图 高德、易图通、四维等 欧美地图 Tele Atlas Navteq,地图格式 GDF - 逻辑描述 KIWI - 物理存储及算法描述 SDAL -物理存储及算

2、法描述,7,地图数据,8,二、地图数据,地图数据 地图数据一般包括点、线、面及逻辑描述等原始数据信息 点一般包括POI，邮编等 线一般包括道路、铁路、桥梁等 面一般包括行政区域、河流等 扩展数据，车道，路口放大 第三方数据 语音、全景图、电子狗数据 or 增补局部点线面数据,9,二、地图数据,10,二、地图数据,11,二、地图数据,Edge1,12,二、地图数据,Edge2,13,二、地图数据,Edge3,14,二、地图数据,Edge4,15,二、地图数据,Edge部分说明 - code 表示道路的类型码，用4个字母表示，且必须以大写的R字母开头,16,二、地图数据,Edge部分说明 - co

3、de,17,二、地图数据,Edge部分说明 - ATR Edge所在的道路路段的属性。缺省值为0，表明无特殊属性,18,二、地图数据,POI POI(Point Of Interest)。每个POI就是数据表中的一个记录,19,二、地图数据,AREA 面对象即包含行政区域、水系、绿地、建筑物区域和独立建筑物等,20,二、地图数据,Boundary,21,二、地图数据,电子眼,22,二、地图数据,面对象分类,23,导航流程,24,三、导航流程,导航引擎 导航引擎是一套软件库，它在基于 地图数据的基础上，提供高效快洁的空间数据处理的功能。,25,三、导航流程,TME引擎 Turbo Map Eng

4、ine 是梦擎的导航引擎,它是由以下部分组成 核心库 地图绘制库 路径演算库 查询库 导航库,26,三、导航流程,TME引擎 Turbo Map Engine 是梦擎的导航引擎,它是由以下部分组成 1核心库(Core library) 核心库主要提供对 SMF 文件的管理，按要求从 SMF 文件中读取符合条件的地理对象等核心功能。 2 地图绘制库(Map Rendering library) 地图绘制库，主要实现按规定的风格，绘制规定范围的地图。并且提供与地图绘制相关的一些其它功能，如坐标转换。 3 路径验算库(Routing library) 路径验算库，主要提供从出发地到目的地，计算出一条

5、按规定代价摸型(Cost Model)，代价最小的路径。 4 查询库(Geocode library) 查询库主要提供地理资讯查询的功能，如 POI 查询，交叉路口查询和门牌号查询。 5 导航库(Navigation library) 目前导航库，主要提供路径的存储，路径信息表示和GPS 坐标与路径之间关系判断的功能。,27,三、导航流程,SMF文件 Smart Map Format(SMF)是梦擎公司设计的地理数据存储格式。它被通过精心设计，以保证基于它存储的地图数据占用物理空间非常小，保证与它一起工作的TME 在运行时，占用系统资源(Memory和CPU)非常少。其它任何来源或格式的地图数

6、据，如 MapInfo MIF/MID ，ArcGIS Shp ，GDF 或 TeleAtlas MultiNet 等格式的数据，都可以转换成 SMF 格式的数据。,28,三、导航流程,业务需求和场景 嵌入式导航系统软件基本业务的需求包括GPS接收、地图显示、查询地图信息、路径演算、导航引导、设置、收藏夹历史记录功能。它的应用场景如下图所示：,29,三、导航流程,软件体系结构 基于TME引擎的嵌入式导航系统软件采用分层系统软件体系结构。可以递增分解为Wince操作系统层、TME层、功能逻辑层、界面应用层。其软件体系结构图如下：,30,三、导航流程,系统结构图,31,三、导航流程,功能逻辑层 功

7、能逻辑层与TME层交互流程如下图所示：,32,三、导航流程,导航模式 导航模块是导航软件的最重要的模块，实现了包括自由导航、真实导航、模拟导航三种导航模式。导航模块中是由许多子模块组成，包括道路名称、转弯提示、路口放大图、电子眼等。,33,三、导航流程,导航流程图,34,三、导航流程,导航状态 导航过程包含多个状态，初始化、空闲、自由导航、模拟导航、真实导航几个状态。在导航的过程中，状态会根据条件的变化而转换，导航状态转换如下图所示：,35,三、导航流程,查询 查询功能是导航的重要功能，通过一组搜索和筛选的过程，从而获取到需要查询位置的GPS坐标和其它信息。主要的查询功能包括：国家查询、城市查

8、询、道路查询、门牌号码查询、交叉路口查询、POI查询、经纬度查询等。,36,三、导航流程,查询流程 POI是重要的地理位置信息之一，地图提供商会提供大量的POI数据供用户查询使用。POI查询功能流程图如右图所示,37,三、导航流程,查询模式 中文模糊查询 拼音首字母查询（地名及道路） 拼音查询 英文查询 查询输入辅助支持 输入关键字后，提示候选项 输入拼音时，提示中文词条 基于地图数据库纠正用户输入中的拼写错误,38,三、导航流程,路径演算 路径演算是指用户输入出发地、途经点和目的地之后，系统在既有导航地图的基础上，规划出一条某种演算模式（时间最快、路程最短等）下最优的车辆行驶路线的功能。 路

9、径演算的路径为导航模块提供建议路径数据，是导航的基础；导航也可反作用于路径演算。能够触发修改建议路径的条件有偏离路径重演算、前方堵塞绕行规避。,39,三、导航流程,路径演算流程 路径演算流程是用户为得到导航路线，操作的步骤。TME引擎支持的路径演算流程如右图所示： 路径演算所使用的基础算法是A星找路算法。,40,三、导航流程,地图显示 下面是地图绘制需要考虑到的地图元素： 网格 颜色 指北针字体 比例尺、单位 Point及层级 方向Line及层级 图片及层级Area及层级,41,三、导航流程,GPS接收 NMEA 0183是美国国家海洋电子协会（National Marine Electron

10、ics Association ）为海用电子设备制定的标准格式。GPS模块的主要功能即接收GPS原始数据，并按照GPS协议解析获取GPS位置信息。GPS协议帧如下表所示：,42,三、导航流程,语音播报 语音播报需要支持各种道路类型的语音播报，理想状态下，应可以覆盖驾驶者遇到的各种复杂路况，设计支持的语音播报类型如下：,1.左转 2.右转 3.左前方 4.右前方 5.左后方 6.右后方,7.调头 8.进圆环 9.出圆环 10.上轮渡 11.下轮渡 12.进隧道,13.出隧道 14.进辅道 15.进主路 16.靠左行驶 17.靠右行驶,43,三、导航流程,语音播报 预警信息- 基于TME引擎的嵌入

11、式导航系统软件支持的预警信息有电子眼、 超速警报 提示信息- 基于TME引擎的嵌入式导航系统软件支持的提示信息有收费站、 服务区 语音播报优先级- 基于TME引擎的嵌入式导航系统软件支持的语音播报的优先级别如下： 1.预警信息最高 2.转弯信息其次 3.提示信息,44,三、导航流程,其它 车道导航 连续路口导航 道路指示牌 路口实景图 实时路况 3D地标 3D城市 三维地形 屋廓图,IQ路径演算 输入法 行车录像 自定义POI 线路天气预报 Live services 地图升级 国际化,45,安全与资质,46,四、安全与资质,软件安全性分析 路径演算正确性问题 导航引导正确性问题 软件版本和数据版本的匹配问题 基于TME引擎的导航系统软件实时性问题,47,四、安全与资质,数据安全性分析 行政区域数据划分的正确性 道路和POI信息的正确性 地图显示审核 中华人民共和国国土资源部地图审核管理规定的第三章第十二条中对地图内容审查的规定 审图员,48,展望,49,六、展望,展望 从单机导航到云端导航的演进 由数据挖掘派生出的个性化服务及广告投送 数据的实时性，与生活更为贴近,50,谢谢 !,