車(chē)輛導航系統(VNS)
車(chē)輛導航系統是 ITS 的核心系統。ITS 要提高路網(wǎng)運輸效率，就應該告訴在路網(wǎng)上行駛的駕駛員，哪一條路線(xiàn)是他到達目的地的最快、最佳路線(xiàn)。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(lái)做出選擇。如果行車(chē)到不熟悉的地方，司機就要為尋找目標花費很多時(shí)間，即使去一個(gè)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(xiàn)并不一定是最佳路線(xiàn)。因此實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的為駕駛員提供車(chē)輛導航就成為 ITS 的主要功能。
2.1 車(chē)輛導航系統的基本功能
為了使車(chē)輛在地理空間上有目的得行駛，VNS應具備以下 5 個(gè)功能[3]（如圖 1）。
（1）地理數據庫 具有地理空間的結構信息，以及道路建筑物等實(shí)體的信息。關(guān)鍵部分包括支持車(chē)輛導航的數據內容、有助于快速獲取數據的數據結構以及數據源。目前，隨著(zhù)地理信息系統(GIS)的發(fā)展，交通地理信息系統(GIS—T)得到很快的發(fā)展，必將取代地理數據庫成為 VNS 的基礎功能。
（2）車(chē)輛和目的地的定位 確定車(chē)輛在數據庫提供的參考坐標系中的現時(shí)位置，同時(shí)明確目的地的位置，以便設計算導航的方向和距離。
（3）行車(chē)路線(xiàn)規劃 確定車(chē)輛從當前位置到達網(wǎng)絡(luò )中的任一目標所經(jīng)過(guò)的線(xiàn)路。在車(chē)輛和目的地的定位后，通過(guò)對交通網(wǎng)絡(luò )的交通狀況分析判斷，經(jīng)過(guò)拓撲運算得出行車(chē)最佳路線(xiàn)。
（4）指令生成 指出沿規劃路線(xiàn)行駛時(shí)，在下一個(gè)決策點(diǎn)(通常為十字路口)應該如何行駛(直行或轉彎)，以及如何辨別決策點(diǎn)。
（5）轉向控制。
2.2 車(chē)載式車(chē)輛導航系統(IVNS)
將車(chē)輛定位系統安裝在汽車(chē)上就是目前的車(chē)載式車(chē)輛導航系統。IVNS 包括導航計算機、彩色地圖顯示、以及 DVD-ROM 地圖數據庫存儲三種主要功能?？梢蕴峁┸?chē)輛實(shí)時(shí)定位、顯示道路鳥(niǎo)瞰畫(huà)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(guò)手機電話(huà)聯(lián)結互聯(lián)網(wǎng)，獲得更多的交通信息。
IVNS的關(guān)鍵技術(shù)是車(chē)輛定位技術(shù)，目前常用的車(chē)輛定位技術(shù)有以下幾種[3]：
（1）地圖匹配 這是一項確定車(chē)輛在帶有街道名稱(chēng)和地址名稱(chēng)的地圖之中的位置的技術(shù)。源于 20世紀 70 年代，是一種類(lèi)似于人工智能的軟件技術(shù)。車(chē)輛的行駛路線(xiàn)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(chē)輛的位置。它通常與其他技術(shù)匹配，利用數字道路地圖修正車(chē)輛的定位誤差，及時(shí)協(xié)調車(chē)輛的位置。這種方法需要嚴格制作的數字地圖。定位精度取決于數字地圖的要素數量及精度。
（2）推算定位 推算定位技術(shù)是從測量到的車(chē)輛位移和航向進(jìn)行定位的技術(shù)。它使用電子羅盤(pán)、陀螺儀、里程表、輪胎脈沖傳感器，由這些傳感器傳來(lái)的信號推算出車(chē)輛的行駛距離、速度及行駛方向。在短時(shí)間內，這種方法定位精度較高，但時(shí)間長(cháng)了會(huì )產(chǎn)生累積誤差。
（3）GPS 定位 GPS(Global Positioning System)即全球定位系統是美國國防部用于軍事目的的第二代全球定位系統，它由空間導航星座、地面工作站和用戶(hù)接收機組成?？梢栽谌蚍秶鷥热旌虻貫楦黝?lèi)用戶(hù)提供高精度三維位置、三維速度和時(shí)間信息。是當今世界上最高精度的星基無(wú)線(xiàn)電導航系統。
用GPS進(jìn)行車(chē)輛定位，關(guān)鍵在于定位精度。目前，GPS民用動(dòng)態(tài)定位精度可達到 25 m，這一定位精度還不能滿(mǎn)足高速行駛的車(chē)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(shí)用車(chē)載式車(chē)輛導航系統大都使用了這三種方法聯(lián)合定位。其原理是：利用GPS定位系統為車(chē)載式車(chē)輛導航系統提供一個(gè)原始的定位坐標，再由導向系統的推算定位和地圖匹配設備對定位坐標不斷的修正[4]。
由于中國地域遼闊，地形復雜，要建立地圖匹配和推算定位所需的全國性的地圖數據庫的困難很大，因此宜選用 GPS 作為導航系統的定位技術(shù)。除了車(chē)輛導航系統以外，ITS 還應包括以下一些基本功能：
（1）自動(dòng)收費系統 通過(guò) IC 卡進(jìn)行收費。
（2）道路構造信息系統 通過(guò)信息板、圖形顯示板、信標等道路路側設備，預先向司機提供肉眼看不到的前方道路情報。如道路線(xiàn)形、路寬、縱坡等。
（3）交通流控制誘導系統 通過(guò) ITS 控制中心，一方面及時(shí)調整路網(wǎng)上的交通流向。使欲駛向擁擠路段的車(chē)輛繞道行駛。另一方面可為駕駛員推薦最佳行車(chē)路線(xiàn)。
（4）緊急救援系統 當道路發(fā)生交通事故后，該系統負責快速處理事故、及時(shí)救治傷員、合理疏導交通。
