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1、车载导航系统的原理及方法 朱敦尧 2007年11月2日（星期五） 目录 1 车载导航系统的发展历史 什么是车载导航系统 2 国内外的研究状况和市场发展 国际市场 国内市场 3 车载导航系统的基本原理和方法 3.1车载导航系统的组成 3.2车载导航系统的功能 3.3车载导航系统的实现 3.4车载导航系统中导航应用软件的主要算法 3.5车载导航地图的主要特点 4车载导航系统的发展趋势 有关术语 Car Navigation System：汽车导航系统 ETC：自动收费系统 Electronic Toll Collection ITS：智能交通系统 Intelligent Transportatio
2、n System LBS：位置信息服务Location-based Service Telematics：汽车远程服务器 VICS：道路交通信息通讯系统 Vehicle Information and Communication System Map Matching:地图匹配 Route planning：道路计算 Route Guidance：道路诱导 POI Retrieval: （Point of Interest）兴趣点检索 Address Searching:地址查询 。 第一章：车载导航系统的发展历史 车载导航系统 什么是车载导航系统(打开视频文件） 汽车等移动工具上方便驾驶者安
3、全驾驶，具有声音 引导等功能的汽车电子产品 车载导航系统同其他导航产品的区别 OEM和Aftermarket的区别 按车场要求开发 开发周期和质量要求 车载导航系统和PND，手机手持导航设备等的区别 DIN标准 车规要求 消费电子类产品 汽车导航系统发展历史 1986年以前的第一代1986年以前的第一代 非电子化非电子化 SWISS:70年代,透明SHEET地图+机械转动 (Bicycle outdoor) HONDA:81年,透明SHEET地图+GYRO测距 (定位功能) 1986年以后的第二代（CD, DVD, HDD, FLASH,ETC）1986年以后的第二代（CD, DVD, HDD
4、, FLASH,ETC） 导航系统导航系统 1987:TOYOTA CROWN: 根据电子匹配(自主推测航法)等技术实现现在地表示 1991:GPS导航仪自动表示现在地 1994:声音导航的实现(引导和交叉点放大图等提高引导功能) 1996:日本实现VICS(动态交通信息服务)（截止去年年底11,179,047） 1997: 通过DGPS对提高现在地精度 1997: 为导航提供各种服务 1998: DVD导航的出现(大数据量处理) 2000:导航通讯终端的出现 导航数据导航数据 1:25000比例尺的基础地图 日本,US和EU的基本情况 ETAK NAVTEQ TELEALTAS 车载导航系统
5、的发展重要里程碑 1987 ： 自立航法現在地表示： 自立航法現在地表示 1991 ： ：GPS現在地表示現在地表示 1994 ： 音声案内、交差点拡大図機能向上： 音声案内、交差点拡大図機能向上 1996 ： ：VICS道路情報 （平成 道路情報 （平成13年現在万台出荷。年現在万台出荷。VICS資料基。）資料基。） 1997 ： ：DGPS DGPS現在地精度向上現在地精度向上 1997 ：向各種情報：向各種情報 1998 ： ：DVD 情報量増大 2002 ：HDD（Music，communication, movie/video, etc) 情報量増大 2002 ：HDD（Music，
6、communication, movie/video, etc) 発売 発売 SONY NVXF発売発売 ITGS Service 開始開始 MONET Service 開始開始 i i map fan Service 開始開始 CD-ROMDVD 本体価格：約万円本体価格：約万円 情報料 月額：円 本体：万円 年年年年年年 情報料 月額：円 本体：万円 情報料 月額：円 本体：万円 年年年年年年 情報料 月額：円 本体：万円 参考来源： M.Tsunoda;S.Matsumoto 车载导航系统的发展历史 記憶媒体記憶媒体記憶媒体記憶媒体測位測位測位測位 D D- -GPSGPS 198519
7、90200019952005 HDDHDD （車載用）（車載用）（車載用）（車載用） 2010 第第第第代代代代第代第代第代第代第代第代第代第代第代第代第代第代第代第代第代第代 HDDHDD （垂直磁気記録）（垂直磁気記録）（垂直磁気記録）（垂直磁気記録） ICIC记忆记忆记忆记忆 大容量大容量大容量大容量 ICIC记忆记忆记忆记忆 DVDDVD CDCD- -ROMROM CDCD变换变换变换变换 GPSGPS 自律航法自律航法自律航法自律航法 H M I 車載車載車載車載CRTCRT VICSVICS ETCETC ITSITS測位測位測位測位 通通信信 液晶液晶液晶液晶显示显示显示显示
8、音声案内音声案内音声案内音声案内 音声認識音声認識音声認識音声認識 次元表示次元表示次元表示次元表示 情報情報情報情報服服务务服服务务 地図地図地図地図DBDB 自動更新自動更新自動更新自動更新 ITSITS 運転支援運転支援運転支援運転支援 DCMDCM 参考来源：M.K Shimada 五代导航的不同特点 日本最先进：1980：模拟地图和陀螺仪，1987：CD- ROM；数字地图 1990：2万5000分1地图；地图精度提高；93年开始自律 航法和GPS的混合算法；CD-ROM；数字地图，GPS， 液晶显示屏 90年中期：全国地图，都市2500分一地图；DVD采用； 96年：VICS登场；
9、DVD和VICS接收机内藏一体化的机型 2001年：采用HDD （PC同样化），小型，Compact等要 求；功能：CPU更快，内存给大；数据读取速度更快，可 以重复读写；通讯Internet等，以及音乐服务器和数字娱 乐 现在：考虑交通堵塞的道路计算，引导，画面，3D放 大，大画面，高精度等，以及远距离获取他地区交通信息 的功能 第二章 国内外的研究状况和市场发展 全球的导航市场 出荷台数 出典：矢野経済研究所、NRI 欧米 PND 市場 日本 国内 市場 新車 装着率 1）欧美以外的数据不全 2）日本基本饱和 3）中国增长最为显著 4）欧美以PND为主 日本车载导航的生产台数 参考来源：日
10、本国土厅网页http:/www.mlit.go.jp/road/ITS/j- html/index.html 日本VICS的生产台数 参考来源：日本国土厅网页http:/www.mlit.go.jp/road/ITS/j- html/index.html 全球导航市场的预测 欧美 PND为主：突破2000万台 车载导航：年产100-200万台 日本 车载导航：接近400万台 PND/手机导航：少于30万台 摩托导航：逐步发展 中国 车载导航：接近60万台 PND/手机导航：无从统计，市场巨大 韩国 类同欧美 台湾地区 车载导航和PND市场接近，市场规模很小 其他地区 中东，南美，澳大利亚，东欧
11、，东南亚：发展较慢 全球导航的技术发展 日本绝对领先 技术专利领先 产品质量领先 汽车工业领先 地图制作发达 工业体系完备 用户极度挑剔 欧洲，韩国，台湾其后 PND发达 商业机制灵活 消费电子类 第三章 车载导航系统的基本原理和方法 3.1车载导航系统的组成 Sensor CD/ DVD/HDD/SD TFT Display Remote controller CPU System BUS Decoder User Interface Speech LSI Graphic Renderer SDRAM Flash ROM SDRAM Touch Panel Main Unit Data di
12、sk Speaker GPS receiver Bcom Receiver Wave Bcom GPS Satellite FM wave Optical FM receiver 硬件构成 单片机 芯片 图形加速器 内存单元 GPS/陀螺仪/速度等其他接受传感器 TFT-LCD显示器 发声器 外存设备及驱动 通讯设备及驱动 RTOS：实时操作系统 “实时操作系统”（Real Time OS）泛指所有据有一定实时 资源调度以及通讯能力的操作系统。而所谓“实时”，不同 语境中往往有着非常不同的意义。某些时候仅仅用作“高 性能”的同义词。但在操作系统理论中“实时性”所指的通常 是特定操作所消耗的时间
13、（以及空间）的上限是可预知的。 比如，如果说某个操作系统提供实时内存分配操作，那也 就是说一个内存分配操作所用时间（及空间）无论如何也 不会超出操作系统所承诺的上限。实时性在某些领域非常 重要，比如在工业控制、医疗器材、影音频合成、以及军 事领域，实时性都是无可或缺的特性。 常用实时操作系统有QNX、VxWorks、RTLinux等 等，而Linux、多数UNIX、以及多数Windows家族成员等 都属于非实时操作系统。操作系统整体的实时性通常依仗 内核的实时能力，但有时也可在非实时内核上建立实时操 作系统，很多在Windows上建立的实时操作系统就属于此 类。 车载实时操作系统（1） iTR
14、ON 日本东京大学坂村健教授开发 ITRON(嵌入式系统实时多任务操作系统规范)、JTRON(Java与 ITRON的混合操作系统规范)、BTRON(计算机及手机等终端的操作 系统规范体系)、CTRON(以通信控制及信息处理为目的的操作系统 接口规范)及TRON HMI(面向各种电子设备的人机界面标准)等规范 为了实现更为有效的实时操作系统的嵌入式计算结构，TRON项目 启动了T-Engine项目。T-Engine是为了在短时间内高效开发实时嵌 入式系统而设计的，由标准化硬件结构(T-Engine)与标准开源实时 操作系统核心(T-Kernel)组成的嵌入式系统的开放式标准平台。 Toyota/Honda QNX 建立在微内核和完全地址空间保护基础之上的QNX实时操作系统， 实时、稳定、可靠、强壮，具有模块化程度高、剪裁自如、易于扩 展的特点。 作为多任务的实时操作系统，Q
