电子导航地图是一套用于在GPS设备上导航的软件。主要是用于路径的规划和导航功能上的实现。电子导航地图从组成形式上看，由道路、背景、注记和POI组成，当然还可以有很多的特色内容，比如3D路口实景放大图、三维建筑物等，都可以算做电子导航地图的特色部分。从功能表现上来看，导航电子导航地图需要有定位显示、索引、路径计算、引导的功能。目前国内有道道通、凯立德、旅行者、酷跑、城际通、高德、四维、灵图、易图通等软体供应商提供。

基本定义

电子导航地图（英语：Electronic map），即数字地图，是利用计算机技术，以数字方式存储和查阅的地图。电子导航地图储存资讯的方法；一般使用向量式图像储存，地图比例可放大，缩小或旋转而不影响显示效果；早期使用位图式储存，地图比例不能放大或缩小，现代电子导航地图软件一般利用地理信息系统来储存和传送地图数据，也有其他的信息系统。

功能介绍

电子导航地图可以非常方便地对普通地图的内容进行任意形式的要素组合、拼接，形成新的地图。可以对电子导航地图进行任意比例尺、任意范围的绘图输出。非常容易进行修改，缩短成图时间。可以很方便地与卫星影像、航空照片等其他信息源结合，生成新的图种。可以利用数字地图记录的信息，派生新的数据，如地图上等高线表示地貌形态，但非专业人员很难看懂，利用电子导航地图的等高线和高程点可以生成数字高程模型，将地表起伏以数字形式表现出来，可以直观立体地表现地貌形态。这是普通地形图不可能达到表现效果。

升级方式

方法一：找硬件品牌售后升级

硬件是导航产品的最终呈现者，用户一般都是购买的硬件产品，硬件品牌向用户承诺售后服务。比如，用户购买了酷跑品牌的导航机器，里面内置了酷跑道道通的导航电子地图，售后服务应该由酷跑向用户提供。这就如同购买了A品牌电脑，无论是硬件还是系统的问题，售后服务都由A负责。

硬件的售后升级又有很多途径，以酷跑导航为例，有三种途径：

上硬件官方网站下载升级程序和地图。下载后，用新下载的程序覆盖自己储存卡中的程序即可。如果升级之后，需要重新激活，可以拨打客服电话重新获得激活码。

到代理商处升级，一般酷跑的自有渠道都能够帮助用户升级，用户可以到当初购买硬件的销售渠道处升级。

方法二：到酷跑道道通代理升级服务网点升级。

为了方便用户就地升级，酷跑道道通在主要的大城市都设立了代理升级服务网点。用户可以直接拿着机器到指定的代理升级服务点，升级服务点在验明是正版导航统之后，会帮助用户进行升级。在硬件品牌免费升级期内的用户，由代理升级服务网点帮助用户升级，需要收取一定的的代理费；

方法三：拨打公司客服电话，寄送光盘升级。

电话咨询酷跑400客服电话和短信平台升级，由公司邮寄升级包产品。客服部门代为升级，需要收取一定的费用。

现状

从2012年开春起，导航地图的升级问题似乎成为“风口浪尖”的新闻，中央电视台曾揭露车载导航地图的“乱象”，新买的地图却是旧的，一些车主的地图甚至是两三年前的旧版，4S店等地图升级暗藏“猫腻”，乱收费不受监督，报道一出，引来反响不断，可见导航地图市场仍不成熟。

导航地图所面临的几个问题：

1、升级跟不上价格上涨速度

因为现在导航地图产品太多，如果大品牌价格上涨的话，很多没有牌子的小品牌价格就会跟着上涨，但是导航地图升级却很慢，这样对于消费者而言，是无法接受的。

2、3D地图有点虚高

现在的汽车一般情况下都会用3D导航，地图商现在发起的3D导航对机车产品的销售帮助影响是好的。对于专车专用价格，如果是在同等品牌的基础上，专车专用的机车价格上涨幅度大，价格有点虚高。

3、3D地图更像噱头

对于地图商现在发起的3D导航和声控导航对机车产品的销售帮助方面，首先3D导航是个趋势，至于声控导航，我觉得更多的只是个噱头，实际上来说意义不是很大。

4、淘汰一部分小工厂

5、售后跟不上

价格上涨了，但在售出的导航车机产品情况上，后期关于导航中地图的问题的抱怨挺多的，主要还是因为厂家的一些售后跟不上。

通过对分析，我们不难发现，对于3D导航系统，多数经销商还是持观望的态度。不认可3D导航的经销商多是因为他们觉得3D导航噱头大于实质，没有太大的实际意义，在价格上涨上自然不能接受。认可3D导航的经销商是觉得3D导航在对于机车导航系统上有一定的改进，能够更好的为消费者提供导航服务，所以价格价格区间也是可以接受的。然而还是消费者决定这股3D导航风能否热起来。

导航原理

GPS用户部分的核心是GPS接收机。其主要由基带信号处理和导航解算两部分组成。其中基带信号处理部分主要包括对GPS卫星信号的二维搜索、捕获、跟踪、伪距计算、导航数据解码等工作。导航解算部分主要包括根据导航数据中的星历参数实时进行各可视卫星位置计算。

根据导航数据中各误差参数进行星钟误差、相对论效应误差、地球自转影响、信号传输误差(主要包括电离层实时传输误差及对流层实时传输误差)等各种实时误差的计算，并将其从伪距中消除。

根据上述结果进行接收机PVT（位置、速度、时间）的解算；对各精度因子(DOP)进行实时计算和监测以确定定位解的精度。本文中重点讨论GPS接收机的导航解算部分，基带信号处理部分可参看有关资料。本文讨论的假设前提是GPS接收机已经对GPS卫星信号进行了有效捕获和跟踪，对伪距进行了计算，并对导航数据进行了解码工作。

1 地球坐标系简述

要描述一个物体的位置必须要有相关联的坐标系，地球表面的GPS接收机的位置是相对于地球而言的。因此，要描述GPS接收机的位置，需要采用固联于地球上随同地球转动的坐标系、即地球坐标系作为参照系。

地球坐标系有两种几何表达形式，即地球直角坐标系和地球大地坐标系。地球直角坐标系的定义是：原点O与地球质心重合，Z轴指向地球北极，X轴指向地球赤道面与格林威治子午圈的交点(即0经度方向)，Y轴在赤道平面里与XOZ构成右手坐标系(即指向东经90度方向)。地球大地坐标系的定义是：地球椭球的中心与地球质心重合，椭球的短轴与地球自转轴重合。

地球表面任意一点的大地纬度为过该点之椭球法线与椭球赤道面的夹角φ，经度为该点所在之椭球子午面与格林威治大地子午面之间的夹角λ，该点的高度h为该点沿椭球法线至椭球面的距离。

设地球表面任意一点P在地球直角坐标系内表达为P(x，y，z)，在地球大地坐标系内表达为P(φ，λ，h)。则两者互换关系为：大地坐标系变为直角坐标系：（1）式中：n为椭球的卯酉圈曲率半径，e为椭球的第一偏心率。若椭球的长半径为a，短半径为b，则有（2）直角坐标系变为大地坐标系，可由下述方法求得φ由叠代法获得φc为地心纬度，ep为椭圆率

可设初始值φ=φc进行叠代，直到|φi=1-φi|小于某一门限为止。

这两种坐标系在定位系统中经常交叉使用，必须熟悉两种坐标系之间的转换关系。

2 GPS定位中主要误差及消除算法

GPS定位中的主要误差有：星钟误差，相对论误差，地球自转误差，电离层和对流层误差。（1）星钟误差星钟误差是由于星上时钟和GPS标准时之间的误差形成的，GPS测量以精密测时为依据，星钟误差时间上可达1ms，造成的距离偏差可达到300Km，必须加以消除。一般用二项式表示星钟误差。（3）GPS星历中通过发送二项式的系数来达到修正的目的。经此修正以后，星钟和GPS标准时之间的误差可以控制在20ns之内。

（2）相对论误差由相对论理论，在地面上具有频率的时钟安装在以速度运行的卫星上以后，时钟频率将会发生变化，改变量为：即卫星上时钟比地面上要慢，要修正此误差，可采用系数改进的方法。GPS星历中广播了此系数用以消除相对论误差，可以将相对论误差控制在70ns以内。

（3）地球自转误差GPS定位采用的是与地球固连的协议地球坐标系，随地球一起绕z轴自转。卫星相对于协议地球系的位置(坐标值)，是相对历元而言的。若发射信号的某一瞬间，卫星处于协议坐标系中的某个位置，当地面接收机接收到卫星信号时，由于地球的自转，卫星已不在发射瞬时的位置〔坐标值)处了。也就是说，为求解接收机接收卫星信号时刻在协议坐标系中的位置，必须以该时刻的坐标系作为求解的参考坐标系。而求解卫星位置时所使用的时刻为卫星发射信号的时刻。这样，必须把该时刻求解的卫星位置转化到参考坐标系中的位置。

（4）地球自转引起的定位误差在米级，精密定位时必须考虑加以消除。

（5）电离层和对流层误差电离层是指地球上空距地面高度在50-1000km之间的大气层。电离层中的气体分子由于受到太阳等天体各种射线辐射，产生强烈的电离，形成大量的自由电子和正离子。电离层误差主要有电离层折射误差和电离层延迟误差组成。其引起的误差垂直方向可以达到50米左右，水平方向可以达到150米左右。

目前，还无法用一个严格的数学模型来描述电子密度的大小和变化规律，因此，消除电离层误差采用电离层改正模型或双频观测加以修正。对流层是指从地面向上约40km范围内的大气底层，占整个大气质量的99%。其大气密度比电离层更大，大气状态也更复杂。对流层与地面接触，从地面得到辐射热能，温度随高度的上升而降低。

对流层折射包括两部分：一是由于电磁波的传播速度或光速在大气中变慢造成路径延迟，这占主要部分；二是由于GPS卫星信号通过对流层时，也使传播的路径发生弯曲，从而使测量距离产生偏差。在垂直方向可达到2.5米，水平方向可达到20米。对流层误差同样通过经验模型来进行修正。GPS星历中通过给定电离层对流层模型以及模型参数来消除电离层和对流层误差。实验资料表明，利用模型对电离层误差改进有效性达到75%，对流层误差改进有效性为95%。

3 GPS星历结构及解算过程

要得到接收机的位置，在接收机时钟和GPS标准时严格同步的情况下，则待求解位置是3个未知变量，需要3个独立方程来求解。但是实际情况中，很难做到接收机时钟和GPS标准时严格同步，这样，我们把接收机时间和GPS标准时间偏差也作为一个未知变量，这样，求解就需要4个独立方程，也就是需要有4颗观测卫星。假设接收机位置为（xu，yu，zu），接收机时间偏差为tu，则由于时间偏差引起的距离偏差为为得到的伪距观测值。

我们可以得到联立方程将上式线性化，即在真实位置（xu，yu，zu）进行泰勒级数展开，忽略高次项，得到（6）其中，式（6）即为实际计算的叠代公式，叠代终止条件是真实位置（xu，yu，zu）的变化量小于某一个阈值，最终得到可以作为调整接收机时间偏差的依据，计算一般采用矩阵方式求解。要求解该方程，我们还需要预先知道4颗卫星的位置（xj，yj，zj），而卫星位置可以从该卫星的星历中获得。

GPS卫星星历给出了本星的星历，根据星历可以算出卫星的实时位置，并且星历中给出了消除卫星星钟误差、相对论误差、地球自转误差、电离层和对流层误差的参数，根据这些参数计算出的卫星位置，可以基本上消除上述误差。求解卫星位置的基本步骤为计算卫星运行平均角速度。

①计算归化时间；②计算观测时刻的平近点角；③计算偏近点角；④计算卫星矢径；⑤计算卫星真近点角；⑥计算升交点角距；⑦计算摄动改正项；⑧计算经过摄动改正的升交距角、卫星矢径、轨道倾角；⑨计算观测时刻的升交点经度；⑩计算卫星在地心坐标系中的位置。特别值得指出的是，在计算卫星真近点角Vk时，应采用公式

（7）其中，e为偏心率，Ek为卫星偏近点角。有部分参考书籍计算卫星真近点角的公式有误，会导致卫星真近点角的象限模糊问题，从而无法得到卫星正确位置。进行上述计算后，再根据星历中广播的各误差参数进一步消除各项误差。这样，我们就得到一个完整的利用GPS星历进行导航定位解算的过程。