汽車導航系統軟體

汽車導航系統所提供的功能有二部份：（1）追蹤，（2）路線導引。

1、追蹤：在車行時，可以將車行所在之位置以符號表示於地圖上。在追蹤一段距離 後，可將這段距離的追蹤點存成檔案，這個檔案日後可在路線導引的功能中，當作導

P

引的預定路線使用。

2、路線導引：當駕駛人地區環境不熟悉時，可以在地圖上設定編輯行車預定路線。

在行車時由追蹤功能可以知道自己是否行駛於預設路線上，而達到導引之功能。若偏 離預定路線太遠，系統便發出聲音以警告駕駛人汽車已偏離了航道。如果不會作預定 路線之規劃，而剛好有人已走過相同的路線，並使用追蹤功能將其路徑記錄下來時，

就可將這個記錄檔轉換為自己所需要的預設導引路線，此時即使沒有地圖為基礎方可 以抵達目的地。

本研究整合 GPS (Global Position System)與 GIS (Geographical Information System)發展一個汽車上的導航系統。在 GIS 方面，本系統選擇了 Mapping

Information System Corporation 所開發的 MapInfo 軟體；和配合這套軟體的 MapX 。在 GPS 方面，採用由麗航科技所提供的型號 9540 的接收機，其詳細規格如附 錄二。本研究的作業系統與 GIS 驅動程式的開發語言是 Windows 98 與 Visual Basic 6.0，汽車導航程式介面如圖 8.2 所示 。由於系統與開發語言的選擇都是全新的嘗試，

因此在這兩方面的學習上，更是比了解 GPS 接收器或 GIS 軟體來得辛苦。整個汽車導 航是一個即時系統，系統必須即時將 GPS 接收器每秒所送來之訊息處理後顯示定位地 點於地圖上。在 GPS 的部分要解決的有 Message 的設定以及對 GPS 接收器即時資料的 接收處理；在 GIS 的部分要製作數位化地圖、使用者操作介面；而如何將 GPS 接收器 的定位資料傳給 MapX 顯示，則需要靠使用者操作介面來做聯繫。

路徑追蹤的功能是將衛星定位資料由 GPS 驅動程式接收並傳給 Visual Basic 程 式，再配合地圖顯示於 MapX；而導引是以預設路徑，配合追蹤功能達成。在本系統實 驗後發現，在單機作業的情況下，因為 GPS 本身的誤差和在台灣這種寸土寸金、高樓 林立的環境下，造成接收不良之情形，都對系統之影響亦相當大，以致無法達到實際 的應用層面，因此考慮加入慣性導航系統（INS）來解決 GPS 接收不良的情形，將在 下一節詳述 GPS 與 INS 的系統整合。

圖 8.2 汽車導航程式介面 8 . 3 功能說明

GIS 控制程式注重地圖資料的管理及運用，以及和使用者之間的溝通介面。使用 者對整個系統的控制操作，都是透過 Visual Basic 程式於使用者介面上加入必要的 選單項目來達成的。而汽車的追蹤功能是將 GPS 的定位資料顯示在地圖的圖層中；導 航之功能則是預設路徑與現在位置的比對完成的。因此以下以（1）地圖數位化 （2）

圖層規劃 來說明 GIS 控制程式的架構：

1、地圖數位化

在地圖上，與定位有著很大關係的就是投影系統的使用，在地圖製作（製作步驟 可參考第五章）前，就必需先選好繪製地圖所將使用的投影座標系統。在台灣地區，

大多是使用橫麥卡托：台灣二度分帶之投影座標系統，而 GPS 所使用的卻是 WGS-84 的投影系統，因此在這兩個座標系統間的轉換會有一個偏移量存在。為了修正此偏移 量，我們先在地圖上找一明顯位置當作控制點，並到此位置以 GPS 接收器實地接收衛

星之定位訊號，得出此地點於衛星之定位座標與實際於地圖座標之差距值，將此差距 值定為這兩個投影系統間之偏移量。因此在實際應用時，將接收到的衛星定位座標再 加上此偏移量後，才顯示於地圖上。

2、圖層規劃

在圖層使用上，Visual Basic 中是以編號來代替各圖層的名稱。在開啟一個圖檔 時，就會產生兩個層：layer0(主題層又稱動態圖層)以及 layer1(地圖層)，若再加入 其它圖到此圖層中時，新的圖層會佔用 layer1，而除了 layer0 以外的其它圖層會往 後退一個順序，如圖 8.3 所示。

Layer Name Layer Name Layer Name 0 Cosmetic 0 Cosmetic 0 Cosmetic 1 Map 1 New1 1 New2

2 Map 2 New1 Add

New 1

Add

New 2 3 Map

圖 8.3 MapInfo 中圖層代碼的變化情形

為何要了解 MapInfo 對圖層之影響呢？主要原因就如本段第一句所述，

Visual B asic 語言無法以名稱來指定圖層，而必須以編號來指定。可以由圖 8.3 中，

見到在增刪圖層時，地圖層的編號一直在改變，因此若不了解編號變化之情形，就很 可能會選錯圖層而破壞了其他圖層的資料。

在本系統中使用之地圖資料有（ 1）數位化地圖（2）追蹤軌跡及（3）導航路徑，

為了將這些資料分層管理，因此在開啟一個地圖圖檔後，必須再加入一圖層，才會有 三個圖層(layer0~layer2)來存放系統使用之地圖資料。定好圖層之後，便是規畫圖 層之使用方式，由於在加入圖層後，數位化地圖必定被推至第二層，因此在應用上將 layer0 用於導航路徑的設定（導引層），layer1 用於汽車追蹤之定位座標顯示（追蹤

層），而 layer2（地圖層）則用來儲存數化之地圖檔，使這些資料互不干擾而方便處 理。

8 . 4 汽車導行未來研究方向

1、汽車導航中人機界面之研究

為了行車安全考量，對於駕駛人在車輛行駛中將限制使用大哥大來獲得路況資 訊，而汽車導航系統是提供駕駛人車輛行駛的方便及安全，絕不可發生因駕駛人操作 汽車導航系統而造成意外事件的情形，有鑑於此，人機界面的開發在汽車導航系統中 將是為一項非常重要的研究方向。

2、以平行處理方式解決交通計算問題之研究

交通管理是一個全面性的問題，由於道路路徑龐大、道路屬性項目繁多，對於最 佳路徑的計算將是一項費時的工作，而且如運用影像辨識即時路況資料亦需花費很長 的計算時間，若能運用平行處理技術將道路資料或影像資料劃分區域，由不同的處理 器同時處理，將可有效縮短處理時間，所以平行處理也是發展汽車導航系統的未來研 究方向。

3、防撞偵測系統之研究

防撞偵測系統在短期內可提示駕駛人注意，避免發生碰撞，對長期而言，防撞 偵測系統則為未來車輛無人駕駛（真正的全自動導航系統）的基本研究方向【26】， 若能針對以上之研究方向分別獲得突破性的發展，則未來汽車及其自動導航系統等功 能將如圖 8.4 所示。

圖 8.4 未來汽車及自動導航系統功能圖

參考資料：參考「汽機車大展」（民七八）中視文化發行