張 攀 朱敦堯

（1.武漢大學(xué)衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)研究中心 武漢430079；2.武漢理工大學(xué)智能交通系統(tǒng)研究中心 武漢430063）

0 引 言

20世紀(jì)90年代全球定位系統(tǒng)的出現(xiàn)，推動了車載導(dǎo)航技術(shù)的廣泛應(yīng)用。車載導(dǎo)航利用車載定位配合導(dǎo)航地圖來實(shí)現(xiàn)，可以計(jì)算最佳路徑，為人們駕車出行提供便利。車載導(dǎo)航地圖服務(wù)就是為用戶提供準(zhǔn)確導(dǎo)航地圖的一種服務(wù)。定位技術(shù)在車載導(dǎo)航中作用單一，其發(fā)展主要表現(xiàn)在定位精度的提高，因此車載導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在車載導(dǎo)航地圖服務(wù)的發(fā)展。

隨著用戶需求的增加和各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，車載導(dǎo)航地圖服務(wù)逐漸演變到高級形態(tài)，如實(shí)時(shí)服務(wù)、個性服務(wù)甚至智能服務(wù)。服務(wù)能力的提升主要體現(xiàn)在3個方面：車載導(dǎo)航地圖的存儲介質(zhì)、服務(wù)載體和數(shù)據(jù)內(nèi)容。這三方面也是車載導(dǎo)航地圖服務(wù)的基本組成單元。目前研究都是針對車載導(dǎo)航地圖的某一具體環(huán)節(jié)，缺乏對導(dǎo)航地圖服務(wù)整體過程的探討。例如，徐敬海［1］、汪斌［2］、李清泉［3］、等對導(dǎo)航電子地圖的數(shù)據(jù)格式和組織模型進(jìn)行了深入的研究，宋鶯［4］、Goldsberrry［5］研究了實(shí)時(shí)交通信息與移動導(dǎo)航電子地圖的表達(dá)，張斌［6］探究了導(dǎo)航電子地圖數(shù)據(jù)的增量更新。

組成車載導(dǎo)航地圖服務(wù)的各個部分，如存儲介質(zhì)、服務(wù)載體、地圖數(shù)據(jù)等，它們之間相互依賴，共同推動著車載導(dǎo)航地圖服務(wù)的發(fā)展。本文將從這三方面探討車載導(dǎo)航地圖服務(wù)的發(fā)展，對認(rèn)清車載導(dǎo)航地圖服務(wù)的發(fā)展歷程，以及預(yù)測未來車載導(dǎo)航地圖服務(wù)的發(fā)展趨勢具有重要意義。

1 車載導(dǎo)航地圖數(shù)據(jù)的存儲介質(zhì)

車載導(dǎo)航地圖存儲介質(zhì)經(jīng)歷了卡式錄音磁帶、CD、DVD、HDD和SD等時(shí)代，存儲容量不斷增大，體積不斷減小，從只讀式服務(wù)發(fā)展到可擦寫式服務(wù)。

1）只讀式服務(wù)。最早出現(xiàn)的車載導(dǎo)航地圖儲存在卡式磁帶上，在這種存儲方式下，地圖數(shù)據(jù)只能按磁帶存儲順序讀取，并且數(shù)據(jù)不易修改。因此，車載導(dǎo)航地圖只能停留在實(shí)驗(yàn)階段，無法進(jìn)行大規(guī)模的量產(chǎn)。20世紀(jì)80年代后期出現(xiàn)的CD技術(shù)克服了磁帶的缺點(diǎn)，使車載導(dǎo)航地圖服務(wù)成為可能，是車載導(dǎo)航地圖服務(wù)發(fā)展史上的里程碑。其存儲過程見圖1，將地圖數(shù)據(jù)庫存儲于CD中，通過EMV讀取后顯示。DVD技術(shù)解決了CD數(shù)據(jù)儲存容量較小的問題。這一階段的車載導(dǎo)航地圖服務(wù)稱為只讀式服務(wù)。

圖1 1987年地圖數(shù)據(jù)庫存儲于CD－ROMFig.1 Map database stored in the CD－ROM in 1987

2）可擦寫式服務(wù)。2000年以后所出現(xiàn)的HDD存儲技術(shù)和2003年以后出現(xiàn)的大容量SD卡存儲技術(shù)解決了CD和DVD不能多次再寫的問題?；贖DD和SD存儲的車載導(dǎo)航地圖服務(wù)稱為可擦寫式服務(wù)。

地圖數(shù)據(jù)存儲方式的不同所引發(fā)的導(dǎo)航地圖服務(wù)模式有很大區(qū)別?？刹翆懯椒?wù)具備存儲和編輯個人文件的能力，如保存定制的路徑和興趣點(diǎn)，允許下載音樂、游戲和視頻等。可擦寫服務(wù)與通訊技術(shù)的結(jié)合，讓地圖數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)增量更新成為可能。因此，可擦寫式服務(wù)將仍然是今后車載導(dǎo)航地圖服務(wù)的主要方式之一。

2 車載導(dǎo)航地圖服務(wù)的載體

導(dǎo)航地圖的制作和更新需要投入大量的人力和物力，因此導(dǎo)航地圖的價(jià)格非常高昂，早期國外的導(dǎo)航地圖供應(yīng)商長期負(fù)債經(jīng)營。近年來，導(dǎo)航地圖的價(jià)格直線下降，其中一個重要原因是應(yīng)用市場的擴(kuò)張，服務(wù)載體由汽車導(dǎo)航擴(kuò)展到消費(fèi)電子。

早期的導(dǎo)航地圖僅供汽車使用，地圖的數(shù)據(jù)內(nèi)容和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)完全由車廠掌握。因此，制作周期長，市場反應(yīng)速度慢，影響了數(shù)據(jù)的使用。這是2004年前困擾導(dǎo)航地圖數(shù)據(jù)界的一個瓶頸。

2004年以后，各種手持導(dǎo)航設(shè)備的出現(xiàn)，如PND、PDA、智能手機(jī)等，為車載導(dǎo)航地圖的生存和發(fā)展提供了新的機(jī)遇。車載導(dǎo)航地圖不止是汽車的專屬，而逐漸成為消費(fèi)電子的標(biāo)配。車載導(dǎo)航地圖數(shù)據(jù)經(jīng)過適當(dāng)?shù)膬?nèi)容裁剪和容量處理后，就可以為手持導(dǎo)航設(shè)備所使用。車載導(dǎo)航地圖的使用面和使用量迅速擴(kuò)大，促使車載導(dǎo)航地圖成本迅速下降，推進(jìn)了車載市場的發(fā)展。同時(shí)，各種綜合網(wǎng)站開辟了網(wǎng)上地圖導(dǎo)航和查詢服務(wù)，物流和車輛監(jiān)控的需求也推動了導(dǎo)航地圖的應(yīng)用。

同時(shí)，地圖載體的豐富為車載導(dǎo)航地圖服務(wù)提供了更多方式，網(wǎng)絡(luò)地圖為實(shí)現(xiàn)智能化服務(wù)打下基礎(chǔ)。

3 車載導(dǎo)航地圖服務(wù)的內(nèi)容

同30年前相比，車載導(dǎo)航地圖的基本數(shù)據(jù)特征沒有太大的變化，而數(shù)據(jù)內(nèi)容卻得到了極大的豐富。表1列出了增加的數(shù)據(jù)內(nèi)容。

1）實(shí)時(shí)交通信息數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)交通信息數(shù)據(jù)對駕駛員選擇路線和緩解道路擁擠有很大的幫助，是未來動態(tài)導(dǎo)航的基礎(chǔ)。例如，日本廣泛使用的實(shí)時(shí)交通信息系統(tǒng)（vehicle information and communication system，VICS），其原理是交通管理者和道路管理者提供交通信息，經(jīng)日本道路交通信息中心集中到VICS中心，然后再由VICS中心將實(shí)時(shí)交通信息通過多種方法傳送給駕駛員和車載裝置。實(shí)時(shí)交通信息數(shù)據(jù)在車載導(dǎo)航地圖上表達(dá)，更加直觀和全面，有利于駕駛員選擇合適路線，避免堵車，同時(shí)緩解了交通擁堵。實(shí)時(shí)交通信息數(shù)據(jù)已經(jīng)成為智能交通系統(tǒng)的必要數(shù)據(jù)。

表1 增加的車載導(dǎo)航地圖數(shù)據(jù)內(nèi)容Tab.1 Increased data content of car navigation map

2）門址數(shù)據(jù)。門址數(shù)據(jù)多見于國外導(dǎo)航地圖中，如日本的導(dǎo)航地圖帶有戶主名稱和電話號碼。門址數(shù)據(jù)是實(shí)現(xiàn)門到門（door to door）導(dǎo)航的基礎(chǔ)［7］。目前，我國現(xiàn)有的地址體系比較復(fù)雜，地名相對混亂、無序，規(guī)律性低，需要統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

3）深度動態(tài)POI數(shù)據(jù)。POI（point of interest）數(shù)據(jù)是導(dǎo)航地圖的增值數(shù)據(jù)，能提供更加便利的服務(wù)內(nèi)容。POI數(shù)據(jù)的豐富也是導(dǎo)航地圖發(fā)展的趨勢。這些POI數(shù)據(jù)具有深度和動態(tài)的特點(diǎn)，如餐飲和汽車修理的動態(tài)星級評級數(shù)據(jù)。深度動態(tài)POI數(shù)據(jù)可以從互聯(lián)網(wǎng)上獲取，可以通過帶有地理位置坐標(biāo)匹配到地圖上［8］。

內(nèi)容信息的制作開始呈現(xiàn)專業(yè)化的趨勢，單一的地圖數(shù)據(jù)商已經(jīng)無法滿足用戶對內(nèi)容信息多方位、多層次的需求。車載導(dǎo)航地圖服務(wù)模式將呈現(xiàn)為：基礎(chǔ)地圖存儲于終端，大量內(nèi)容信息來自于各種專業(yè)服務(wù)商。

4 車載導(dǎo)航地圖服務(wù)的發(fā)展趨勢

1）個性化。可擦寫式存儲介質(zhì)為實(shí)現(xiàn)車載導(dǎo)航地圖的交互式服務(wù)提供了可能。隨著POI數(shù)量的增加，個性化服務(wù)將成為車載導(dǎo)航地圖服務(wù)的發(fā)展趨勢之一。交互與個性化的車載導(dǎo)航地圖服務(wù)能更好地滿足用戶需求和提升用戶體驗(yàn)感。例如，在不影響數(shù)據(jù)的權(quán)威性、正確性和完整性的前提下，允許編輯和保存用戶自己的導(dǎo)航路徑，插入沿路徑旅游的照片等。

個性化的數(shù)據(jù)交互服務(wù)，還在于對用戶設(shè)置或者經(jīng)常使用的POI，進(jìn)行優(yōu)先的數(shù)據(jù)更新、推送及增值服務(wù)等。例如，將某一餐廳設(shè)為“關(guān)注”后，為用戶推送該餐廳的折扣信息。

2）智能化。隨著數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新能力的提升和數(shù)據(jù)內(nèi)容的豐富，導(dǎo)航地圖中路徑規(guī)劃、線路誘導(dǎo)等功能將呈現(xiàn)智能化的發(fā)展趨勢。例如，結(jié)合實(shí)時(shí)交通數(shù)據(jù)、油耗、天氣及其他信息，可以提供最低碳、最省時(shí)、最安全的路徑，而不僅僅是路程最短的路徑。

3）云導(dǎo)航服務(wù)。云導(dǎo)航服務(wù)可以簡單理解為利用云計(jì)算技術(shù)提供導(dǎo)航服務(wù)。導(dǎo)航設(shè)備存儲與計(jì)算資源有限，而地圖數(shù)據(jù)量龐大，處理實(shí)時(shí)性要求高，這些都促使汽車導(dǎo)航對云計(jì)算產(chǎn)生了極大的需求。目前國內(nèi)外逐漸發(fā)展成熟的Telematics技術(shù)［9］，就是一種基于云計(jì)算思想的汽車信息服務(wù)?？梢灶A(yù)見，云導(dǎo)航服務(wù)將是未來導(dǎo)航地圖服務(wù)的發(fā)展趨勢之一。

圖2 車載導(dǎo)航地圖服務(wù)過程Fig.2 The process of service of car navigation map

云導(dǎo)航技術(shù)從根本上解決了自主導(dǎo)航無法解決的地圖更新和地圖數(shù)據(jù)存儲問題，實(shí)現(xiàn)了動態(tài)化、實(shí)時(shí)性和交互性地獲取道路交通信息和各種導(dǎo)航項(xiàng)目的服務(wù)［10］。實(shí)時(shí)交通信息服務(wù)、深度POI數(shù)據(jù)服務(wù)，以及個性化和智能化的導(dǎo)航地圖服務(wù)，都可以通過云導(dǎo)航實(shí)現(xiàn)。例如，云端掌握了一個城市所有車輛的位置和行駛狀態(tài)后，那么計(jì)算出的最優(yōu)路徑更加具有實(shí)際意義。

5 結(jié)束語

本文從車載導(dǎo)航地圖的存儲介質(zhì)、服務(wù)載體、數(shù)據(jù)內(nèi)容等多方面探討了導(dǎo)航地圖服務(wù)的發(fā)展和演變，見圖2。

對比只讀式存儲介質(zhì)，可擦寫式存儲介質(zhì)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，是進(jìn)行實(shí)時(shí)服務(wù)和個性化服務(wù)的硬件基礎(chǔ)，將繼續(xù)作為車載導(dǎo)航地圖的主流存儲方式。隨著社會發(fā)展，車載導(dǎo)航地圖的服務(wù)載體由汽車擴(kuò)展到消費(fèi)電子，促使導(dǎo)航地圖制作成本的降低，并形成多種導(dǎo)航地圖服務(wù)。各種專業(yè)內(nèi)容數(shù)據(jù)，如實(shí)時(shí)交通信息數(shù)據(jù)、門址數(shù)據(jù)和深度動態(tài)POI數(shù)據(jù)，結(jié)合基礎(chǔ)地圖，可以提供更加準(zhǔn)確和智能的車載導(dǎo)航地圖服務(wù)。

結(jié)合車載導(dǎo)航地圖服務(wù)的整體過程和發(fā)展歷程，可以預(yù)測未來車載導(dǎo)航地圖服務(wù)將呈現(xiàn)個性化與智能化的趨勢，并逐步過渡到云導(dǎo)航服務(wù)。

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