GPS與車載導航系統(tǒng)
1 GPS系統(tǒng)
1.1 什么是GPS
GPS即全球定位系統(tǒng)(bbbbbb bbbbbbbbing System)是70年代由美國陸、海、空三軍聯(lián)合研制的．具有在海、陸、空進行全方位實時二三維導航與定位能力的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)。其主要目的是為陸、海、空三大領域提供實時、全天候和令球性的導航服務，并用于情報收集、核爆監(jiān)測和應急通訊等目的。經(jīng)過20余年的研究實驗，耗資200億美元，于1994年全面建成。建成后，一天24小時免費為全球提供衛(wèi)墾導航定位信號。
GPS衛(wèi)星發(fā)送兩種碼：P碼(精碼)和C／A碼(粗碼)。P碼只供美軍及其盟軍以及美國政府批準的用戶使用，定位精度達到3 m；C／A碼為民用，對社會開放，定位精度為14 m。出于自身安全的考慮，美國先后實施了SA和AS政策。SA政策是在C／A碼中人為引人誤差，使定位精度下降到100 m；AS政策是對P碼實行加密。2000年5月1日起美國停止了故意降低民用信號性能的SA政策，對民用碼不加干擾，使民用信號精度大大提高，SA已經(jīng)成為歷史。
1.2 GPS系統(tǒng)的組成
GPS系統(tǒng)由3部分構成：
(1)空間星座部分：即GPS衛(wèi)星星座。由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成。衛(wèi)星高度約2.02萬干米，均為近圓形軌道，運行周期約為11小時58分，24顆衛(wèi)星均勻分布在6個軌道面上(每軌道面4顆)，軌道傾角為55°。衛(wèi)星的分布使得在全球的任何地方，任何時間都可觀測到4顆以上的衛(wèi)星，并能保持良好定位解算精度的幾何圖形(DOP)。這就提供了在時間上連續(xù)的全球導航能力。
(2)地面監(jiān)控部分：他包括1個主控站、3個注入站和5個監(jiān)測站，負責衛(wèi)星的監(jiān)控和衛(wèi)星星歷(描述衛(wèi)星運動及其軌道的參數(shù))的計算。監(jiān)測站設有GPS用戶接收機、原子鐘、收集當?shù)貧庀髷?shù)據(jù)的傳感器和進行數(shù)據(jù)初步處理的計算機。監(jiān)測站的主要任務是取得衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)傳送至主控站。主控站設在范登堡空軍基地，他的主要任務是收集各監(jiān)測站對GPS衛(wèi)星的全部觀測數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)計算每顆GPS衛(wèi)星的軌道和衛(wèi)星鐘改正值，另外，他還要對地面監(jiān)控部分實行全面控制。注入站也設在范登堡空軍基地，他的任務主要是在每顆衛(wèi)星運行至上空時把各類導航數(shù)據(jù)及主控站的指令注入到衛(wèi)星。這種注入對每顆GPS衛(wèi)星每天進行一次，并在衛(wèi)星離開注入站作用范圍之前進行最后的注入。
(3)用戶設備部分：主要由GPS接收機硬件和處理軟件組成。用戶通過GPS信號接收機接收GPS衛(wèi)星信號，經(jīng)軟件進行信號處理而獲得用戶位置、速度、時間等信息，最終實現(xiàn)利用GPS進行導航和定位的目的。GPS信號是一種可供無數(shù)用戶免費共享的信息資源，只要用戶擁有GPS信號接收機，就可享受免費的導航、授時和定位服務。
1.3 GPS定位原理
GPS基本定位原理是：衛(wèi)星不間斷地發(fā)送衛(wèi)星訊號，用戶接收到這些訊號后，經(jīng)過計算求出自身的三維位置、三維方向以及運動速度和時間信息，且無需為接收的衛(wèi)星訊號本身支付任何費用。
24顆GPS衛(wèi)星在空中環(huán)繞地球運行，在任意時刻，在地面上的任意一點，都可以同時觀測到4顆以上的衛(wèi)星。每顆衛(wèi)星都全天候地向地面?zhèn)鬏斢嵦?，訊號中包含有偽亂碼、星歷資料及Almanac。偽亂碼是衛(wèi)星的身份標識，他告訴我們訊號是由哪一顆衛(wèi)星傳輸下來的；星歷資料含有衛(wèi)星是否健康、現(xiàn)在的日期、時間等信息；Almanac傳輸軌道信息告訴我們衛(wèi)星所在天空的位置。就是說，每一顆衛(wèi)星會告訴GPS接收機3件事：我是第幾號衛(wèi)星，我現(xiàn)在位置在哪里，我什么時候送訊息給你。
定位計算時，以觀測到的4顆衛(wèi)星(前3顆衛(wèi)星進行幾何定位，后1顆衛(wèi)星用于計算衛(wèi)星鐘和接收機的鐘差，以提高定位精度。)的瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù)，利用三維坐標中的距離公式，可以得到以下4個方程式：
4個方程式中待測點坐標(x，y，z)和接收機的鐘差Vto為未知數(shù)，其他數(shù)據(jù)可從衛(wèi)星信號中獲得，為已知量。其中c為GPS信號的傳播速度，即光速，Vti(i=1，2，3，4)為各顆衛(wèi)星的衛(wèi)星鐘的鐘差，di(i=1，2，3，4)為各顆衛(wèi)星到接收機之間的距離，di=c×△ti(i=1，2，3，4)，△ti(i=1，2，3，4)為各顆衛(wèi)星的信號到達接收機所經(jīng)歷的時間。
由以上4個方程即可解算出待測點的坐標(x，y，z)和接收機的鐘差Vt0。接收機不斷更新位置，就可以計算出移動的方向及速度。
事實上，接收機往往可以鎖住4顆以上的衛(wèi)星，這時，接收機可按衛(wèi)星的星座分布將其分成若干組，每組4顆，然后通過算法挑選出誤差最小的一組用作定位，從而提高精度。
由于衛(wèi)星運行軌道、衛(wèi)星時鐘存在誤差，大氣對流層、電離層對信號的影響，使得民用GPS的定位精度不高。為提高定位精度，普遍采用差分GPS(DGPS)技術，即建立基準站(差分臺)進行GPS觀測，利用已知的基準站精確坐標，與觀測值進行比較，從而得出一修正數(shù)，并對外發(fā)布。接收機收到該修正數(shù)后，與自身的觀測值進行比較，消去大部分誤差，得到一個比較準確的位置。實驗表明，利用差分GPS，定位精度可提高到5 m。
1.4 GPS系統(tǒng)的主要特點
全天候；全球覆蓋；三維定速、定時，高精度；快速，省時，高效率；應用廣泛，多功能。
1.5 GPS系統(tǒng)的主要用途
(1)陸地應用：主要包括車輛導航、應急反應、大氣物理觀測、地球物理資源勘探、工程測量、變形監(jiān)測、地殼運動監(jiān)測、市政規(guī)劃控制等。
(2)海洋應用：包括遠洋船最佳航程航線測定、船只實時調度與導航、海洋救援、海洋探寶、水文地質測量以及海洋平臺定位、海平面升降監(jiān)測等。
(3)航空航天應用：包括飛機導航、航空遙感姿態(tài)控制、低軌衛(wèi)星定軌、導彈制導、航空救援和載人航天器防護探測等。
2 車載導航系統(tǒng)
雖然GPS一開始是為軍事目的而建立的，但很快和民用方面得到了極大的發(fā)展。在民用方面，發(fā)展最快，最為人們熟悉的就是車載GPS導航了。他可以為人們提供“位置指示”和“導航”服務，即：我在哪里?某處在哪里?去某處怎么走?這是一套極其先進的系統(tǒng)，能夠偵測汽車在行駛途中的現(xiàn)時位置，幫助駕駛者在陌生的道路環(huán)境中，通過電子地圖與語音指南，準確地掌握前往目的地的路線。除了購買GPS設備和電子地圖的費用外，GPS導航是沒有使用費用的。在發(fā)達國家，車載GPS導航已經(jīng)是一個非常成熟的系統(tǒng)。日本的車載導航體系是全球領先的，超過80％的日本新車裝有車載導航，不但附帶豐富的覆蓋全國的電子地圖，而且已經(jīng)實現(xiàn)了幾乎全部城市的道路信息實時發(fā)布，車載導航系統(tǒng)會根據(jù)道路信息實時調整行駛路線，這樣既可以減少路程花費時間，又可以幫助交通管理部門調整交通流量，一舉兩得。
2.1 車載導航系統(tǒng)的組成
目前的車載GPS系統(tǒng)終端通常由GPS模塊、無線通信模塊、報警控制模塊、語音控制模塊、顯示模塊、車載PC、電子地圖、自律導航模塊、車速傳感器、陀螺傳感器、地圖匹配模塊等幾個部分組成。
GPS模塊 用來接收GPS衛(wèi)星訊號。
無線通信模塊 通常采用車載無線電話、電臺或移動數(shù)據(jù)終端，以完成信息交互功能。
報警控制模塊 向監(jiān)控中心網(wǎng)絡發(fā)出報警訊號，通報車輛異常信息。
語音控制模塊 完成聲音控制及服務等功能。
顯示模塊 用來顯示位置路況等視頻圖像信息。
車載PC 整合處理各功能模塊，配合相應的軟件，完成指定功能，如進行數(shù)據(jù)處理，計算所在位置的經(jīng)度，緯度，海拔，速度和時間等。
電子地圖 儲存著豐富的城市地圖、全國的公路網(wǎng)圖，此外，一般還儲存有加油站、便利商店、政府機關、旅游景點、餐館、停車場等信息。
自律導航模塊 當汽車行駛到地下隧道、高層樓群、高速公路等遮掩物處而捕捉不到GPS衛(wèi)星信號時，系統(tǒng)自動導人自律導航系統(tǒng)。此時依靠車速傳感器及陀螺傳感器兩者的信息反饋及車載PC的數(shù)據(jù)處理，使得在無法接收衛(wèi)星信號的地方，仍然可以修正到汽車現(xiàn)時的位置，完成精確的無間斷的三維坐標、速度和時間的定位。
地圖匹配模塊 由GPS衛(wèi)星導航和自律導航所測到的汽車位置、前進方向都與實際行駛的路線軌跡存在一定誤差。為修正這兩者間的誤差，需要采用地圖匹配技術，對汽車行駛的路線與電子地圖上道路的誤差進行實時相關匹配，并做自動修正，以指示出正確的行駛路線。
2.2 車載導航系統(tǒng)的主要功能
導航功能 使用者在車載GPS導航系統(tǒng)上任意標注兩點后，導航系統(tǒng)便會自動根據(jù)當前的位置，為車主設計最佳路線，包括最快的路線、最簡單的路線、通過高速公路路段次數(shù)最少的路線等，供車主選擇。另外，還可做人工線路設計：由車主設計起點、終點和途經(jīng)點等，然后自動進行線路規(guī)劃，并在顯示器上顯示出設計的線路。此外，他還有修改功能，假如用戶因為不小心錯過路口，沒能走選定的線路，車輛位置偏離線路軌跡200 m以上，導航系統(tǒng)會根據(jù)車輛所處的位置，為用戶設計一條回到原航線的路線，或是重新為用戶設計一條從現(xiàn)在位置到終點的最佳線路。
語音提示功能 如果前方遇到路口或者轉彎，系統(tǒng)就給出轉向等語音提示，以避免車主走彎路。他能夠提供全程語音提示，駕車者無需觀察顯示界面就能實現(xiàn)導航的全過程，使行車更加安全方便。
信息查詢功能 車載系統(tǒng)都配備了電子地圖，電子地圖含有全同的各大省會城市及各中小城市，駕車者可以隨時查看任一地點的交通、建筑、旅游景點、賓館、醫(yī)院等情況。
增加興趣點功能 由于我國大部分城市都處于建設階段，隨時隨地都有可能冒出新的建筑物，一旦遇到電子地圖上沒有的目標點，只要你認為有必要，就可將該點或者新路線增加到地圖上。這些新增加的點與地圖上原有的點一樣，均可套用進電子地圖查閱等功能。
定位功能 通過接收GPS衛(wèi)星信號，可以準確地定出其所在的位置，并可以在地圖上相應的位置用一個記號標記出來。同時，GPS還可以取代傳統(tǒng)的指南針顯示方向，取代傳統(tǒng)的高度計顯示海拔高度等信息。
測速功能 通過對衛(wèi)星信號的接收計算，可以測算出行駛的具體速度，比一般的里程表準確很多。
顯示航跡功能 導航系統(tǒng)具有航跡記錄功能，可以記錄下用戶車輛經(jīng)過的路線。如果在別人帶領下去了一個陌生的地方，那么獨自返回時，就可以啟動他的返程功能，讓他領著你順著米時的路線順利回家。
2.3 車載導航系統(tǒng)的類別
現(xiàn)有的車載GPS導航系統(tǒng)主要分為3類：
原廠GPS導航系統(tǒng) 目前不少高檔車配有原廠GPS導航系統(tǒng)，這種導航系統(tǒng)外形美觀，運作穩(wěn)定可靠，屏幕顯示清晰，功能強大且定位迅速準確。原廠的升級和售后服務十分完善，但價格高。
副廠GPS導航系統(tǒng) 目前有很多專業(yè)廠商為汽車提供GPS系統(tǒng)的加裝。這種GPS裝置適合那些沒有原廠GPS的車型，性能和售后服務不錯，價格也不太高，是很受歡迎的一類。
自攢GPS導航系統(tǒng) 車主可自行購買GPS導航頭，通過藍牙或線纜與筆記本電腦或者掌上電腦連接，配合電子地圖，組成GPS系統(tǒng)。這種導航系統(tǒng)效果也很好，并且價格最低廉，但要求車主必須對電腦知識十分熟悉，還要自己動手，因此很難普及。
除以上3類外，還有手持GPS導航儀，他體積較小(和手機差不多)，性能也十分穩(wěn)定。但是由于手持GPS對電子地圖支持不好，屏幕也較小，一般不太適合車載使用。
3 結 語
GPS問世以來，已充分顯示了其在導航、定位領域的霸主地位。幾乎全世界所有需要導航、定位的用戶都被GPS的高精度、全天候、全球覆蓋、方便靈活和優(yōu)質價廉所吸引。多年實踐表明，GPS是迄今最好的導航定位系統(tǒng)。今后，所有運載器都將依賴于GPS，他將象于機、傳真、計算機對我們生活的影響一樣，人們日常生活將離不開他。
在汽車導航方面，以GPS導航為代表的綜合信息平臺將是未來汽車通訊與導航產(chǎn)品的發(fā)展趨勢。這種平臺將整合汽車通訊功能和導航功能，成為一個集交通信息、汽車行駛信息、通訊娛樂服務于一體的綜合信息系統(tǒng)。隨著國內導航產(chǎn)鏈的逐步成熟和發(fā)展，國內導航產(chǎn)業(yè)將穩(wěn)步提升，價格也將最終接近大眾消費水平，GPS導航系統(tǒng)必將成為汽車的基本裝備，成為人們休閑、娛樂、旅游探險不可缺少的必備工具。
1.1 什么是GPS
GPS即全球定位系統(tǒng)(bbbbbb bbbbbbbbing System)是70年代由美國陸、海、空三軍聯(lián)合研制的．具有在海、陸、空進行全方位實時二三維導航與定位能力的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)。其主要目的是為陸、海、空三大領域提供實時、全天候和令球性的導航服務，并用于情報收集、核爆監(jiān)測和應急通訊等目的。經(jīng)過20余年的研究實驗，耗資200億美元，于1994年全面建成。建成后，一天24小時免費為全球提供衛(wèi)墾導航定位信號。
GPS衛(wèi)星發(fā)送兩種碼：P碼(精碼)和C／A碼(粗碼)。P碼只供美軍及其盟軍以及美國政府批準的用戶使用，定位精度達到3 m；C／A碼為民用，對社會開放，定位精度為14 m。出于自身安全的考慮，美國先后實施了SA和AS政策。SA政策是在C／A碼中人為引人誤差，使定位精度下降到100 m；AS政策是對P碼實行加密。2000年5月1日起美國停止了故意降低民用信號性能的SA政策，對民用碼不加干擾，使民用信號精度大大提高，SA已經(jīng)成為歷史。
1.2 GPS系統(tǒng)的組成
GPS系統(tǒng)由3部分構成：
(1)空間星座部分：即GPS衛(wèi)星星座。由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成。衛(wèi)星高度約2.02萬干米，均為近圓形軌道，運行周期約為11小時58分，24顆衛(wèi)星均勻分布在6個軌道面上(每軌道面4顆)，軌道傾角為55°。衛(wèi)星的分布使得在全球的任何地方，任何時間都可觀測到4顆以上的衛(wèi)星，并能保持良好定位解算精度的幾何圖形(DOP)。這就提供了在時間上連續(xù)的全球導航能力。
(2)地面監(jiān)控部分：他包括1個主控站、3個注入站和5個監(jiān)測站，負責衛(wèi)星的監(jiān)控和衛(wèi)星星歷(描述衛(wèi)星運動及其軌道的參數(shù))的計算。監(jiān)測站設有GPS用戶接收機、原子鐘、收集當?shù)貧庀髷?shù)據(jù)的傳感器和進行數(shù)據(jù)初步處理的計算機。監(jiān)測站的主要任務是取得衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)傳送至主控站。主控站設在范登堡空軍基地，他的主要任務是收集各監(jiān)測站對GPS衛(wèi)星的全部觀測數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)計算每顆GPS衛(wèi)星的軌道和衛(wèi)星鐘改正值，另外，他還要對地面監(jiān)控部分實行全面控制。注入站也設在范登堡空軍基地，他的任務主要是在每顆衛(wèi)星運行至上空時把各類導航數(shù)據(jù)及主控站的指令注入到衛(wèi)星。這種注入對每顆GPS衛(wèi)星每天進行一次，并在衛(wèi)星離開注入站作用范圍之前進行最后的注入。
(3)用戶設備部分：主要由GPS接收機硬件和處理軟件組成。用戶通過GPS信號接收機接收GPS衛(wèi)星信號，經(jīng)軟件進行信號處理而獲得用戶位置、速度、時間等信息，最終實現(xiàn)利用GPS進行導航和定位的目的。GPS信號是一種可供無數(shù)用戶免費共享的信息資源，只要用戶擁有GPS信號接收機，就可享受免費的導航、授時和定位服務。
1.3 GPS定位原理
GPS基本定位原理是：衛(wèi)星不間斷地發(fā)送衛(wèi)星訊號，用戶接收到這些訊號后，經(jīng)過計算求出自身的三維位置、三維方向以及運動速度和時間信息，且無需為接收的衛(wèi)星訊號本身支付任何費用。
24顆GPS衛(wèi)星在空中環(huán)繞地球運行，在任意時刻，在地面上的任意一點，都可以同時觀測到4顆以上的衛(wèi)星。每顆衛(wèi)星都全天候地向地面?zhèn)鬏斢嵦?，訊號中包含有偽亂碼、星歷資料及Almanac。偽亂碼是衛(wèi)星的身份標識，他告訴我們訊號是由哪一顆衛(wèi)星傳輸下來的；星歷資料含有衛(wèi)星是否健康、現(xiàn)在的日期、時間等信息；Almanac傳輸軌道信息告訴我們衛(wèi)星所在天空的位置。就是說，每一顆衛(wèi)星會告訴GPS接收機3件事：我是第幾號衛(wèi)星，我現(xiàn)在位置在哪里，我什么時候送訊息給你。
定位計算時，以觀測到的4顆衛(wèi)星(前3顆衛(wèi)星進行幾何定位，后1顆衛(wèi)星用于計算衛(wèi)星鐘和接收機的鐘差，以提高定位精度。)的瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù)，利用三維坐標中的距離公式，可以得到以下4個方程式：
4個方程式中待測點坐標(x，y，z)和接收機的鐘差Vto為未知數(shù)，其他數(shù)據(jù)可從衛(wèi)星信號中獲得，為已知量。其中c為GPS信號的傳播速度，即光速，Vti(i=1，2，3，4)為各顆衛(wèi)星的衛(wèi)星鐘的鐘差，di(i=1，2，3，4)為各顆衛(wèi)星到接收機之間的距離，di=c×△ti(i=1，2，3，4)，△ti(i=1，2，3，4)為各顆衛(wèi)星的信號到達接收機所經(jīng)歷的時間。
由以上4個方程即可解算出待測點的坐標(x，y，z)和接收機的鐘差Vt0。接收機不斷更新位置，就可以計算出移動的方向及速度。
事實上，接收機往往可以鎖住4顆以上的衛(wèi)星，這時，接收機可按衛(wèi)星的星座分布將其分成若干組，每組4顆，然后通過算法挑選出誤差最小的一組用作定位，從而提高精度。
由于衛(wèi)星運行軌道、衛(wèi)星時鐘存在誤差，大氣對流層、電離層對信號的影響，使得民用GPS的定位精度不高。為提高定位精度，普遍采用差分GPS(DGPS)技術，即建立基準站(差分臺)進行GPS觀測，利用已知的基準站精確坐標，與觀測值進行比較，從而得出一修正數(shù)，并對外發(fā)布。接收機收到該修正數(shù)后，與自身的觀測值進行比較，消去大部分誤差，得到一個比較準確的位置。實驗表明，利用差分GPS，定位精度可提高到5 m。
1.4 GPS系統(tǒng)的主要特點
全天候；全球覆蓋；三維定速、定時，高精度；快速，省時，高效率；應用廣泛，多功能。
1.5 GPS系統(tǒng)的主要用途
(1)陸地應用：主要包括車輛導航、應急反應、大氣物理觀測、地球物理資源勘探、工程測量、變形監(jiān)測、地殼運動監(jiān)測、市政規(guī)劃控制等。
(2)海洋應用：包括遠洋船最佳航程航線測定、船只實時調度與導航、海洋救援、海洋探寶、水文地質測量以及海洋平臺定位、海平面升降監(jiān)測等。
(3)航空航天應用：包括飛機導航、航空遙感姿態(tài)控制、低軌衛(wèi)星定軌、導彈制導、航空救援和載人航天器防護探測等。
2 車載導航系統(tǒng)
雖然GPS一開始是為軍事目的而建立的，但很快和民用方面得到了極大的發(fā)展。在民用方面，發(fā)展最快，最為人們熟悉的就是車載GPS導航了。他可以為人們提供“位置指示”和“導航”服務，即：我在哪里?某處在哪里?去某處怎么走?這是一套極其先進的系統(tǒng)，能夠偵測汽車在行駛途中的現(xiàn)時位置，幫助駕駛者在陌生的道路環(huán)境中，通過電子地圖與語音指南，準確地掌握前往目的地的路線。除了購買GPS設備和電子地圖的費用外，GPS導航是沒有使用費用的。在發(fā)達國家，車載GPS導航已經(jīng)是一個非常成熟的系統(tǒng)。日本的車載導航體系是全球領先的，超過80％的日本新車裝有車載導航，不但附帶豐富的覆蓋全國的電子地圖，而且已經(jīng)實現(xiàn)了幾乎全部城市的道路信息實時發(fā)布，車載導航系統(tǒng)會根據(jù)道路信息實時調整行駛路線，這樣既可以減少路程花費時間，又可以幫助交通管理部門調整交通流量，一舉兩得。
2.1 車載導航系統(tǒng)的組成
目前的車載GPS系統(tǒng)終端通常由GPS模塊、無線通信模塊、報警控制模塊、語音控制模塊、顯示模塊、車載PC、電子地圖、自律導航模塊、車速傳感器、陀螺傳感器、地圖匹配模塊等幾個部分組成。
GPS模塊 用來接收GPS衛(wèi)星訊號。
無線通信模塊 通常采用車載無線電話、電臺或移動數(shù)據(jù)終端，以完成信息交互功能。
報警控制模塊 向監(jiān)控中心網(wǎng)絡發(fā)出報警訊號，通報車輛異常信息。
語音控制模塊 完成聲音控制及服務等功能。
顯示模塊 用來顯示位置路況等視頻圖像信息。
車載PC 整合處理各功能模塊，配合相應的軟件，完成指定功能，如進行數(shù)據(jù)處理，計算所在位置的經(jīng)度，緯度，海拔，速度和時間等。
電子地圖 儲存著豐富的城市地圖、全國的公路網(wǎng)圖，此外，一般還儲存有加油站、便利商店、政府機關、旅游景點、餐館、停車場等信息。
自律導航模塊 當汽車行駛到地下隧道、高層樓群、高速公路等遮掩物處而捕捉不到GPS衛(wèi)星信號時，系統(tǒng)自動導人自律導航系統(tǒng)。此時依靠車速傳感器及陀螺傳感器兩者的信息反饋及車載PC的數(shù)據(jù)處理，使得在無法接收衛(wèi)星信號的地方，仍然可以修正到汽車現(xiàn)時的位置，完成精確的無間斷的三維坐標、速度和時間的定位。
地圖匹配模塊 由GPS衛(wèi)星導航和自律導航所測到的汽車位置、前進方向都與實際行駛的路線軌跡存在一定誤差。為修正這兩者間的誤差，需要采用地圖匹配技術，對汽車行駛的路線與電子地圖上道路的誤差進行實時相關匹配，并做自動修正，以指示出正確的行駛路線。
2.2 車載導航系統(tǒng)的主要功能
導航功能 使用者在車載GPS導航系統(tǒng)上任意標注兩點后，導航系統(tǒng)便會自動根據(jù)當前的位置，為車主設計最佳路線，包括最快的路線、最簡單的路線、通過高速公路路段次數(shù)最少的路線等，供車主選擇。另外，還可做人工線路設計：由車主設計起點、終點和途經(jīng)點等，然后自動進行線路規(guī)劃，并在顯示器上顯示出設計的線路。此外，他還有修改功能，假如用戶因為不小心錯過路口，沒能走選定的線路，車輛位置偏離線路軌跡200 m以上，導航系統(tǒng)會根據(jù)車輛所處的位置，為用戶設計一條回到原航線的路線，或是重新為用戶設計一條從現(xiàn)在位置到終點的最佳線路。
語音提示功能 如果前方遇到路口或者轉彎，系統(tǒng)就給出轉向等語音提示，以避免車主走彎路。他能夠提供全程語音提示，駕車者無需觀察顯示界面就能實現(xiàn)導航的全過程，使行車更加安全方便。
信息查詢功能 車載系統(tǒng)都配備了電子地圖，電子地圖含有全同的各大省會城市及各中小城市，駕車者可以隨時查看任一地點的交通、建筑、旅游景點、賓館、醫(yī)院等情況。
增加興趣點功能 由于我國大部分城市都處于建設階段，隨時隨地都有可能冒出新的建筑物，一旦遇到電子地圖上沒有的目標點，只要你認為有必要，就可將該點或者新路線增加到地圖上。這些新增加的點與地圖上原有的點一樣，均可套用進電子地圖查閱等功能。
定位功能 通過接收GPS衛(wèi)星信號，可以準確地定出其所在的位置，并可以在地圖上相應的位置用一個記號標記出來。同時，GPS還可以取代傳統(tǒng)的指南針顯示方向，取代傳統(tǒng)的高度計顯示海拔高度等信息。
測速功能 通過對衛(wèi)星信號的接收計算，可以測算出行駛的具體速度，比一般的里程表準確很多。
顯示航跡功能 導航系統(tǒng)具有航跡記錄功能，可以記錄下用戶車輛經(jīng)過的路線。如果在別人帶領下去了一個陌生的地方，那么獨自返回時，就可以啟動他的返程功能，讓他領著你順著米時的路線順利回家。
2.3 車載導航系統(tǒng)的類別
現(xiàn)有的車載GPS導航系統(tǒng)主要分為3類：
原廠GPS導航系統(tǒng) 目前不少高檔車配有原廠GPS導航系統(tǒng)，這種導航系統(tǒng)外形美觀，運作穩(wěn)定可靠，屏幕顯示清晰，功能強大且定位迅速準確。原廠的升級和售后服務十分完善，但價格高。
副廠GPS導航系統(tǒng) 目前有很多專業(yè)廠商為汽車提供GPS系統(tǒng)的加裝。這種GPS裝置適合那些沒有原廠GPS的車型，性能和售后服務不錯，價格也不太高，是很受歡迎的一類。
自攢GPS導航系統(tǒng) 車主可自行購買GPS導航頭，通過藍牙或線纜與筆記本電腦或者掌上電腦連接，配合電子地圖，組成GPS系統(tǒng)。這種導航系統(tǒng)效果也很好，并且價格最低廉，但要求車主必須對電腦知識十分熟悉，還要自己動手，因此很難普及。
除以上3類外，還有手持GPS導航儀，他體積較小(和手機差不多)，性能也十分穩(wěn)定。但是由于手持GPS對電子地圖支持不好，屏幕也較小，一般不太適合車載使用。
3 結 語
GPS問世以來，已充分顯示了其在導航、定位領域的霸主地位。幾乎全世界所有需要導航、定位的用戶都被GPS的高精度、全天候、全球覆蓋、方便靈活和優(yōu)質價廉所吸引。多年實踐表明，GPS是迄今最好的導航定位系統(tǒng)。今后，所有運載器都將依賴于GPS，他將象于機、傳真、計算機對我們生活的影響一樣，人們日常生活將離不開他。
在汽車導航方面，以GPS導航為代表的綜合信息平臺將是未來汽車通訊與導航產(chǎn)品的發(fā)展趨勢。這種平臺將整合汽車通訊功能和導航功能，成為一個集交通信息、汽車行駛信息、通訊娛樂服務于一體的綜合信息系統(tǒng)。隨著國內導航產(chǎn)鏈的逐步成熟和發(fā)展，國內導航產(chǎn)業(yè)將穩(wěn)步提升，價格也將最終接近大眾消費水平，GPS導航系統(tǒng)必將成為汽車的基本裝備，成為人們休閑、娛樂、旅游探險不可缺少的必備工具。
本文標簽：GPS與車載導航系統(tǒng)
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