車輛導(dǎo)航系統(tǒng)(VNS)
車輛導(dǎo)航系統(tǒng)是 ITS 的核心系統(tǒng)。ITS 要提高路網(wǎng)運輸效率，就應(yīng)該告訴在路網(wǎng)上行駛的駕駛員，哪一條路線是他到達目的地的最快、最佳路線。以往司機主要是依靠交通地圖和路邊的交通信號標志以及經(jīng)驗來做出選擇。如果行車到不熟悉的地方，司機就要為尋找目標花費很多時間，即使去一個熟悉的目標，也可能由于交通狀況的不同，憑經(jīng)驗選擇的路線并不一定是最佳路線。因此實時動態(tài)的為駕駛員提供車輛導(dǎo)航就成為 ITS 的主要功能。
2.1 車輛導(dǎo)航系統(tǒng)的基本功能
為了使車輛在地理空間上有目的得行駛，VNS應(yīng)具備以下 5 個功能[3]（如圖 1）。
（1）地理數(shù)據(jù)庫 具有地理空間的結(jié)構(gòu)信息，以及道路建筑物等實體的信息。關(guān)鍵部分包括支持車輛導(dǎo)航的數(shù)據(jù)內(nèi)容、有助于快速獲取數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及數(shù)據(jù)源。目前，隨著地理信息系統(tǒng)(GIS)的發(fā)展，交通地理信息系統(tǒng)(GIS—T)得到很快的發(fā)展，必將取代地理數(shù)據(jù)庫成為 VNS 的基礎(chǔ)功能。
（2）車輛和目的地的定位 確定車輛在數(shù)據(jù)庫提供的參考坐標系中的現(xiàn)時位置，同時明確目的地的位置，以便設(shè)計算導(dǎo)航的方向和距離。
（3）行車路線規(guī)劃 確定車輛從當(dāng)前位置到達網(wǎng)絡(luò)中的任一目標所經(jīng)過的線路。在車輛和目的地的定位后，通過對交通網(wǎng)絡(luò)的交通狀況分析判斷，經(jīng)過拓撲運算得出行車最佳路線。
（4）指令生成 指出沿規(guī)劃路線行駛時，在下一個決策點(通常為十字路口)應(yīng)該如何行駛(直行或轉(zhuǎn)彎)，以及如何辨別決策點。
（5）轉(zhuǎn)向控制。
2.2 車載式車輛導(dǎo)航系統(tǒng)(IVNS)
將車輛定位系統(tǒng)安裝在汽車上就是目前的車載式車輛導(dǎo)航系統(tǒng)。IVNS 包括導(dǎo)航計算機、彩色地圖顯示、以及 DVD-ROM 地圖數(shù)據(jù)庫存儲三種主要功能?？梢蕴峁┸囕v實時定位、顯示道路鳥瞰畫面、道路橫斷面圖，可以接收 ITS 控制中心發(fā)送的各種文字和圖像信息，還可通過手機電話聯(lián)結(jié)互聯(lián)網(wǎng)，獲得更多的交通信息。
IVNS的關(guān)鍵技術(shù)是車輛定位技術(shù)，目前常用的車輛定位技術(shù)有以下幾種[3]：
（1）地圖匹配 這是一項確定車輛在帶有街道名稱和地址名稱的地圖之中的位置的技術(shù)。源于 20世紀 70 年代，是一種類似于人工智能的軟件技術(shù)。車輛的行駛路線同道路網(wǎng)絡(luò)的圖形相關(guān)，利用具有確定性的坐標(如十字路口)確定車輛的位置。它通常與其他技術(shù)匹配，利用數(shù)字道路地圖修正車輛的定位誤差，及時協(xié)調(diào)車輛的位置。這種方法需要嚴格制作的數(shù)字地圖。定位精度取決于數(shù)字地圖的要素數(shù)量及精度。
（2）推算定位 推算定位技術(shù)是從測量到的車輛位移和航向進行定位的技術(shù)。它使用電子羅盤、陀螺儀、里程表、輪胎脈沖傳感器，由這些傳感器傳來的信號推算出車輛的行駛距離、速度及行駛方向。在短時間內(nèi)，這種方法定位精度較高，但時間長了會產(chǎn)生累積誤差。
（3）GPS 定位 GPS(Global Positioning System)即全球定位系統(tǒng)是美國國防部用于軍事目的的第二代全球定位系統(tǒng)，它由空間導(dǎo)航星座、地面工作站和用戶接收機組成?？梢栽谌蚍秶鷥?nèi)全天候地為各類用戶提供高精度三維位置、三維速度和時間信息。是當(dāng)今世界上最高精度的星基無線電導(dǎo)航系統(tǒng)。
用GPS進行車輛定位，關(guān)鍵在于定位精度。目前，GPS民用動態(tài)定位精度可達到 25 m，這一定位精度還不能滿足高速行駛的車輛快速定位的要求。因此，目前日本、美國和歐洲一些國家研制的實用車載式車輛導(dǎo)航系統(tǒng)大都使用了這三種方法聯(lián)合定位。其原理是：利用GPS定位系統(tǒng)為車載式車輛導(dǎo)航系統(tǒng)提供一個原始的定位坐標，再由導(dǎo)向系統(tǒng)的推算定位和地圖匹配設(shè)備對定位坐標不斷的修正[4]。
由于中國地域遼闊，地形復(fù)雜，要建立地圖匹配和推算定位所需的全國性的地圖數(shù)據(jù)庫的困難很大，因此宜選用 GPS 作為導(dǎo)航系統(tǒng)的定位技術(shù)。除了車輛導(dǎo)航系統(tǒng)以外，ITS 還應(yīng)包括以下一些基本功能：
（1）自動收費系統(tǒng) 通過 IC 卡進行收費。
（2）道路構(gòu)造信息系統(tǒng) 通過信息板、圖形顯示板、信標等道路路側(cè)設(shè)備，預(yù)先向司機提供肉眼看不到的前方道路情報。如道路線形、路寬、縱坡等。
（3）交通流控制誘導(dǎo)系統(tǒng) 通過 ITS 控制中心，一方面及時調(diào)整路網(wǎng)上的交通流向。使欲駛向擁擠路段的車輛繞道行駛。另一方面可為駕駛員推薦最佳行車路線。
（4）緊急救援系統(tǒng) 當(dāng)?shù)缆钒l(fā)生交通事故后，該系統(tǒng)負責(zé)快速處理事故、及時救治傷員、合理疏導(dǎo)交通。
