“你家離公司只有8公里，為什麼還使用導航呢？” ，“假如沒有導航軟件，將會在路上浪費大把時間。去往公司的路有很多，早高峰時，通過導航軟件可以讓我避開擁堵。”我慶幸的說道。
導航軟件可以幫助用戶規劃行程路線，計算行程時間，判斷道路擁堵情況，讓出行更便捷智能。
雖然我是個老司機，但也曾對導航產生過疑惑：導航軟件究竟是怎麼知道哪條路堵車或順暢？依據是什麼？作為老司機，你必須要懂得導航的原理，這樣在下次車裡坐著妹子的時候，你就可以一本正經的吹牛了。
德國某藝術家小夥曾經在街頭做過一次奇葩試驗，並造成了谷歌地圖嚴重的“虛擬”擁堵。他將99部打開谷歌地圖的手機放到小推車裡，沿著一條街緩慢行走。谷歌地圖會分析這99部手機的移動速度和距離，然後對這條路標記成擁堵。而實際上，該路空曠無人。
用戶的手機是判斷路況的主要來源之一，但單一維度的數據卻經不起挑戰，可能會造成數據干擾。目前常見的手段，比如通過大數據計算或浮動車採集，或從交管部門付費獲取數據。
01
無論是大數據計算還是浮動車採集，都不開定位導航系統。全球有四大定位導航系統，分別是GPS系統（美國），北斗系統（中國），GLONASS系統（俄羅斯）和伽利略衛星導航系統（歐盟），只有實力強大的國家才會擁有導航系統，私人和小國家是沒有能力承擔鉅額的研發費用，如火箭發射維護，科學研究和宇宙空間站等。
GPS成熟穩定，北斗系統開放性較優，GLONASS干擾能力強，伽利略精準是第一款基於民用的全球衛星導航系統。
我們主要聊聊GPS系統。GPS從1970年代開始研製，在1994年全球覆蓋率高達98%的24顆GPS衛星星座投產，耗費300億美元。GPS研發的背景是美蘇軍備競賽中，主要為軍事提供精密定位服務，精準度較高。在1983年開始為民用提供GPS的標準定位服務，但精度較差，大概只能到100米以內。
GPS發展較早，成熟穩定。民用的標準定位服務對全世界用戶免費且無限制使用，目前絕大部分智能手機都有GPS導航模塊，為出行導航提供了保障。國內的實時道路大多數是依賴GPS定位系統，並通過APP，網站或廣播的形式對用戶發佈信息。
為了獲取路況信息，會將GPS定位模塊安裝到出租車或公交車上，這就是浮動車。現在大部分公共交通都會安裝GPS終端模塊，收集到路況信息通過GSM或網絡發送給終端用戶。
經常使用公交車出行的同學，會在高德地圖上看到最近的公交車定位信息，如還有4站，6min，M528線公交車就會到達你所在的位置。當然，這個數據也是通過公交車上的GPS終端所得的信息。
那麼究竟GPS和地圖軟件是如何進行交互的呢？我們來看這張簡單的流程圖，可以分為3大模塊，分別是帶GPS模塊的終端，數據服務器和展示界面。
- 帶GPS的終端形式不受限制，可以是公交車等浮動車，也可以是用戶的智能手機，甚至是第三方提供的道路信息，如世紀高通，北大千方等公司提供的數據。GPS需要獲取到用戶的經緯度信息，計算車輛的移動速度，對應匹配街道數據庫信息。
- 終端通過4G網絡將採集到的信息上傳到服務器，並將道路信息存儲到數據庫。服務器會定時上傳一段時間內道路和車輛信息，並更新數據庫信息.
- 地圖軟件獲取數據，將定位的經緯度座標轉換成對應地圖的座標，匹配道路判斷用戶在哪條道路上。
- 當獲得大量用戶的數據後，地圖軟件會計算每個道路的具體擁堵情況，預估行駛時間，並分為不同顏色的等級展示對應的手機界面上，如暢通，緩行，擁堵和嚴重擁堵。
某段路的車輛越多，數據量越多，也就越準確，但仍然無法避免類似前文案例中用99部手機作弊的場景。如果，一段時間內，用戶終端上傳的數據間隔較長，或者數據傳輸延遲，則會對結果造成影響。
那麼問題來了，一個公交車上如果有30個人同時使用導航，在堵車時，會不會造成道路擁堵？你品，你細品。
02
大數據時代，我們不僅可以查看當前道路的交通情況，還能預測未來。結合大數據，能夠讓道路狀況變得更加準確。
當你行駛在路上，突然發現前方有擁堵，此時高德圖跳出消息提醒：前方2km處發生車禍，請避讓，已為你設置新的路線。
這就是大數據的力量！收集數據，然後利用數據。
進行大數據分析時，需要從大量的數據來源中挖掘數據，數據量會直接影響結果，除了GPS的數據，還有其他幾種方式：
1）道路歷史數據。
過去N天的道路行駛的歷史數據。比如文一西路每天下午5點左右車流量最大，經常堵車。每條路的車流量信息都有特徵，在通常情況下，某個時間點，某個點位會發生的事情，每天都會重複進行著，這些數據都是可以被大數據學習的。
2）交管部門的數據。
遍佈城市主要街道的地感線圈，街道主要路口的攝像頭，測速雷達等裝置，都可用來對道路進行監控，如車流量和車速等信息。但一般情況，交管部門的數據是不對外出售的，但可能會和地圖合作，比如高德。
一些地圖公司還會自行去道路測繪，採集，但人力成本非常高。曾經一從高德離職的同事，就是從事測繪工作，經常在路上拿著類似於相機的東西，在那裡瞄啊瞄的。
不要好奇他們在幹啥，只是在進行道路測繪而已，不是給你照相哦！
大部分地圖公司是沒有能力進行測繪的，需要付出很多成本，所以會購買三方公司的數據。國家測繪地理信息局規定。從事地圖搜索、位置服務，地理信息標註服務，需要取得互聯網地圖服務乙級測繪資質。沒有資質，想測繪，不允許的。
3）第三方數據上報的數據。
你會經常在微博上看到一些用戶上傳路況情況，這些微博信息是公開可獲取的，導航軟件可以從這些信息裡清洗出有用的數據。
百度地圖裡有個不錯的功能，用戶可以在地圖上實時上報路況信息，操作簡單，可直接點擊上報事故，擁堵等事件。
美國曾經遭遇颶風襲擊，公路損害嚴重，大部分交通網絡癱瘓。但waze發揮了巨大的作用，用戶通過分享實時定位數據，幫助美國快速的找到可用的路線，進行救援和防災物資的調度工作。
當然，還要注意官方發佈的道路通告信息，可以人工定時查詢或機器關鍵字篩選等
採集到的數據，經過人工智能算法，輸出最終的預測結論。本文不討論技術，所以算法流程先忽略，總之我們最後能拿到一個預測結果。
圖來自期刊：考慮多因素的城市道路交通擁堵指數預測
實時預測需要計算海量的數據，計算的複雜度非常高，難度極大，對計算機的性能要求也較高，國內阿里雲目前可以滿足這樣的計算能力。
03
但導航定位，還是有隱私的問題存在。
貌似現在大部分APP都想要用戶的位置信息，並在用戶協議裡宣稱不會進行商業售賣或做違法行為。但是，赤裸裸的暴露自己的精確位置，恐怕，無論是誰都會慌得一批。
授權了位置信息，可以享受產品的服務，比如抖音的同城用戶，餓了麼外賣的訂餐區域選擇，天氣預報的區域情況。這些位置服務對用戶來說是必不可少，但仍心有餘悸。
可有些APP卻過度的使用權限，比如催眠APP也需要獲取位置信息，相機APP也需要位置信息。這些產品並不管是否會使用位置信息，一股腦的先要來再說。
對用來說，已經授權的定位信息，很少會主動關閉，好比在後院挖個坑，在上面還蓋一層樹葉，不知道什麼時候，自己也會掉進去。
目前有種技術叫做差分隱私，可以在位置信息上增加噪音干擾數據。就好比是你在唱歌時，別人在大喊，根本無法聽清你的歌聲。同理，如果把位置精度做粗，構造多個假身份或假位置信息。
但該技術仍然不成熟，只能期待密碼學技術的突破。
04
總結一下，上面提到的知識點。
全球有四大導航系統，分別是GPS系統，北斗系統，GLONASS系統和伽利略衛星導航系統，其中GPS使用最為廣泛。
浮動車和手機上都偶GPS模塊，大多數地圖軟件都在使用GPS提供的經緯度，車速和街道信息，並展示給用戶。
大數據可以對路況進行預測和分析，一般數據來源是GPS數據，道路歷史數據，交管部門數據和用戶上傳的數據，結合算法，輸出預測的結果。
用戶位置隱私目前沒人關注，也沒有技術可以應用，總體非常悲觀的。
學了上面的內容，在車上就可以讓妹子覺得你很文化和內涵，轉發收藏就完了！
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