[科普中国]-汽车GPS导航系统

简介概述

全球定位系统(GPS)是本世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，是美国独霸全球战略的重要组成。经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。

全球定位系统由三部分构成：(1)地面控制部分，由主控站(负责管理、协调整个地面控制系统的工作)、地面天线(在主控站的控制下，向卫星注入寻电文)、监测站(数据自动收集中心)和通讯辅助系统(数据传输)组成；(2)空间部分，由24颗卫星组成，分布在6个道平面上；(3)用户装置部分，主要由GPS接收机和卫星天线组成。

全球定位系统的主要特点：(1)全天候；(2)全球覆盖；(3)三维定速定时高精度；(4)快速省时高效率：(5)应用广泛多功能。

全球定位系统的主要用途：(1)陆地应用，主要包括车辆导航、应急反应、大气物理观测、地球物理资源勘探、工程测量、变形监测、地壳运动监测、市政规划控制等；(2)海洋应用，包括远洋船最佳航程航线测定、船只实时调度与导航、海洋救援、海洋探宝、水文地质测量以及海洋平台定位、海平面升降监测等；(3)航空航天应用，包括飞机导航、航空遥感姿态控制、低轨卫星定轨、导弹制导、航空救援和载人航天器防护探测等。

GPS卫星接收机种类很多，根据型号分为测地型、全站型、定时型、手持型、集成型；根据用途分为车载式、船载式、机载式、星载式、弹载式。

经过20余年的实践证明，GPS系统是一个高精度、全天候和全球性的无线电导航、定位和定时的多功能系统。 GPS技术已经发展成为多领域、多模式、多用途、多机型的国际性技术产业。

其内置的GPS天线会接收到来自环绕地球的24颗GPS卫星中的至少3颗所传递的数据信息，结合储存在车

载导航仪内的电子地图，通过GPS卫星信号确定的位置坐标与此相匹配，进行确定汽车在电子地图中的准确位置，这就是平常所说的定位功能。

在定位的基础上，可以通过多功能显视器，提供最佳行车路线，前方路况以及最近的加油站、饭店、旅馆等信息。假如不幸GPS信号中断，你因此而迷了路，也不用担心，GPS已记录了你的行车路线，你还可以按原路返回。当然，这些功能都离不开已经事先编制好的使用地区的地图软件。

车载GPS还有一个很大的功能就是防盗，分为静态防盗和动态追踪两种。前者是指车主离开汽车，停泊的车辆遭遇偷盗、毁坏、移动时，车辆通过自身的监控系统向GPS监控中心发出警报，并自动与车主手机联系、电话报警等。后者则可对行使中的被盗车辆进行定位跟踪、车况监听、车迹记录，甚至控制车辆断电、断油等。

如今一般的中高档车上都装有GPS系统，随着这项技术的不断发展以及服务提供的不断完善，越来越多的人将会享受到GPS所带来便捷。

运行原理GPS接收机在地面上接受位于天上的至少4颗GPS定位卫星的信号（电磁波）。根据定位信号到达GPS接收机的时间差，GPS接收机就可以计算出自己距离卫星的准确距离。又因为GPS定位卫星在天上的位置是已知的，所以可以通过公式，把这个位置和刚刚得到的距离，换算出GPS接收机在地面的位置（经纬度、海拔等等）。

最新发展趋势

车载导航系统的最新发展趋势是利用蓝牙(Bluetooth)无线技术，接收车载GPS传送过来的信号。这样，车载系统只需要接收和处理卫星信号，显示装置则负责地图的存储和位置的重叠。所以，如果已经有了掌上型电脑，只需要购买一个信号接收器和成图软件就可以了；掌上电脑就做到了一机多用。其实，很多手机已经具备了GPS的功能，若是加上了地图的重叠功能，就可以变成一套移动导航系统。

导航系统优缺点

汽车导航系统操作的简便性是设计者追求的目标，实际上这也涉及到一个安全的问题，因为驾车者不允许一边开车一边看电子地图。因此，设计者都考虑针对汽车导航系统应用需求开发语音及语音识别技术，使用者通过语音代替按键操作发出指令，使导航系统完成相应的工作，导航系统通过语音代替图像文字，向驾车者发出信号或指令。

汽车导航系统的推广与应用关键是电子地图。用户购买装备有导航系统的车辆时，还能得到一张刻录了电子地图的CD-ROM光盘。用户在开启车辆导航系统之后,必须把这张CD-ROM插入导航设备的光盘驱动器中，系统需要道路信息时都会到CD-ROM上去获取。随着城乡建设及道路变化，电子地图光盘也会定期更换。但是，就是最新版的电子地图也不能保证准确无误。针对这种情况，汽车导航系统又需要增加一定的辅助支援系统。如今在应用汽车导航系统比较广泛的地区（例如欧美和日本），汽车公司或其他商业公司建立的呼叫中心或公共交通信息电台，通过GSM移动通讯形式发短消息或电台发送的最新的交通信息提供给汽车上的导航设备，可以对汽车上电子地图的信息随时进行修正。

我国对于地图的出版有严格的规定，对于电子地图也不例外。因为它不同于一般的电子出版物，其标准性、政策性、保密性、技术性较强，是国家版图、行政区划界线的科学表达，因此电子地图一定要经国家测绘局审核后才能出版。如今威驰轿车的DVD语音电子导航系统，也特别注明电子导航系统是“经国家测绘局的支持和批准”。为了适应汽车自动导航设备需要根据行驶区域、路线、自动或人工改变地图比例尺的需求（即电子地图放大或缩小），所以，汽车导航系统所使用的地图必须是以向量方式记录的。

如今国内一些汽车运营企业安装的“汽车导航系统”，主要功能是调度与监测，与前面说明的汽车导航系统不同，这些系统中的车辆上除GPS天线和接收机外，并不需要车辆自主导航设备（包括电子地图），车辆通过车载通讯设备和公司保持联系。因为这类系统的导航过程其实是人工完成，因此还不能算是汽车自动导航系统。

GPS导航仪低价渐成趋势

作为占据汽车后市场半壁江山的GPS导航产品，如今却处于一个极为尴尬的位置：新品开发力度依显同质化、低价竞争如血水横流。面对越来越多的促销战略，车主们究竟何时出手才恰如其分？

在经记者走访各大卖场后得知：GPS导航产品价位只要控制在1000元以内，在终端还是颇受欢迎的。尽管市面上千元以上产品已不足为奇，但揣测终端消费心理，绝对多数车主更愿意选择一千元左右的GPS。

据悉，在同一品牌不同系列里，尽管产品差价较大，但价位较高的，内置做工还是很不错的；而价位偏低的，并不能说其质量不好，尽显差价的原因，是因为价格较低的产品可以算是一款“裸机”。 就其功能而言，很多千元以下的产品似乎也能具备倒车后视功能，支持MP3、MP4、MP5，可以观看电影、电视等功能。事实上，即使价格便宜的导航产品，也喜欢冠上个功能齐全的帽子，价格也是从400到4000不等，但因为功能不同，屏幕尺寸大小有别、材质不同、屏幕是否高清等，导航仪价格落差也会相差五六倍左右。

主要功能一、全球卫星定位智能防盗报警功能

当车辆停车警戒后，再打开车门，一分钟未输入正确用户密码或汽车被非法移动（用拖车拖走50米），防盗系统自动向监控中心和车主设置的多个报警电话语音报警；监控指挥中心接收到报警车辆信息的同时，报警车辆的准确位置、速度、行驶方向会自动在电子地图上显示出来。

二、紧急援助功能

当车辆被劫持或车主被抢时，车主在抢劫毫无察觉的情况下，轻触紧急报警按钮，无声无息报警。监控指挥中心接警后，被抢劫车辆的位置、速度和运行方向等状态会自动在电子地图上直观显示出来。监控指挥中心配合警方对车辆进行实时监控、启动监听装置监听车内动静、锁定车辆位置、反控熄火、发出声光报警、保护车主安全。

三、车载电话功能

本系统融合了GSM技术，具备数字移动电话所有的拨打和接听本地网电话、国际、国内长途电话与漫游服务等基本功能和新业务。在GPS报警定位的同时，GSM数字电话仍可进行正常通话。

四、调度管理功能

监控指挥中心可以主动了解机动车的地理位置及其具体信息，因此调度人员可根据机动车驾驶员的要求进行引路功能，指导机动车选择最佳路径行驶。

五、电话启动功能

严寒的冬天或酷热的夏日，驾车者可提前通过座机或手机启动发动机，打开车内空调，使车主上车后有一个舒适的驾车环境。

六、智能语音以对话功能

系统所有操作都有语音提示，使用方便，在卫星定位的情况下，还能用语音准确报出北京时间 。

七、网络查询功能

安装本系统的车主可以通过电脑在Internet上进行网络查询，车主即使远隔重洋，只要登录“中国智能交通通信网络”输入用户名和密码，即可查询车辆的实时位置和状态，并可通过计算机对车辆进行控制。

八、热线服务功能

车主通过遥控器上的“热线”与车辆注册地的监控指挥中心联系，可享受到很多增值服务，如紧急候车、加油、导航、票务、酒店订座、订房等服务。1

常用功能地图查询可以在操作终端上搜索你要去的目的地位置。

可以记录你常要去的地方的位置信息，并保留下来，也和可以和别人共享这些位置信息。

模糊的查询你附件或某个位置附近的如加油站，宾馆、取款机等信息。

路线规划GPS 导航系统会根据你设定的起始点和目的地，自动规划一条线路。

规划线路可以设定是否要经过某些途径点。

规划线路可以设定是否避开高速等功能。

语音导航

用语音提前向驾驶者提供路口转向，导航系统状况等行车信息，就像一个懂路的向导告诉你如何驾车去目的地一样。导航中最重要的一个功能，使你无需观看操作终端，通过语音提示就可以安全到达目的地。

画面导航

在操作终端上，会显示地图，以及车子如今的位置，行车速度，目的地的距离，规划的路线提示，路口转向提示的行车信息。

重新规划线路

当你没有按规划的线。2

系统分类GPS车辆应用系统一般分为两大类：

车辆跟踪系统是用于车辆的防盗 ，由于“只接受，不发射”信号是GPS是接收系统的一大特点，用于防盗的GPS跟踪系统就是要借助通信网络以及政府配套系统给GPS车载防盗仪，提供收取使用费用的解决方案。GPS技术是利用GPS卫星信号接收的，可以24小时不间断地接收卫星发送的数据参数结算出接收的三维位置、三维方向以及运动速度和时间信息。

车辆导航系统一种则是用于车辆的自主导航。而车载导航仪是通过接受卫星信号，配合电子地图数据，适时掌握自己的方位与目的地，自主导航的模式不收取任何使用费用，用户可以根据自己的需要有选择的购买地图数据。当使用者把车载GPS安装在车上后，无论使用者身处哪个城市、城镇或是郊区，我们都能在转瞬之间找到一家餐馆或是最近的一家加油站。3

相关资料关键指标**1、跟踪灵敏度。**汽车GPS导航系统的跟踪灵敏度这一参数对使用者来说是非常重要的，因为当使用者身在城市峡谷、隧道、地下停车场等有遮挡的地方，GPS卫星信号的强度会大大降低，如果产品的跟踪灵敏度这一指标较差，就会出现丢失卫星信号、失去位置信息的情况。

**2、定位精度。**GB/T 19392-2003中规定系统定位精度应小于50m（2DRMS量度）。定位精度差的产品在路网相对密集的城市地区，GPS导航就显得较为困难，以致导航仪识别不了“掉头”、“左右车道”、“高架桥”、“立交分道”等等，这样的导航是非常严重的缺陷，它会在使用者最需要导航的复杂路段做出错误的引导。

**3、****位置更新率。**GB/T 19392-2003中规定位置更新率应小于2s。该参数是考核汽车GPS导航系统以一定速度连续移动的状态下，位置数据刷新的间隔时间。

4、捕获**。**考核汽车GPS导航系统以一定速度连续移动的状态下，从启动到捕获的时间，GB/T 19392-2003中规定系统首次装车时，实现捕获过程需要车辆行驶的距离不大于20km，在车辆行驶中从启动到捕获的时间应小于5min。

**5、效率。**选取起点与终点距离在50km-500km范围内的路线，进行路线计算，从开始路线计算到开始路线引导的时间应不大于1min；目标检索过程中汽车GPS导航系统对用户操作的响应时间应不大于1min。

**6、****电磁干扰。**这是消费者容易忽视的问题，由于车辆里集中了大量的电子设备，因此GPS导航系统产生的电磁干扰应该控制在一定限度内，以免影响车辆内部的其他电子设备工作。

选购提示**1、选择知名品牌，确保产品质量。**由于汽车GPS导航系统产品市场品牌较多且杂，并且GPS产品质量重在售后的维护，购买知名品牌的产品，可相对地获得保障产品质量及售后服务及用户利益。

**2、注重产品性能而非价格。**所以选购GPS需要注意产品的性能，而不要一味的购买价格较低的产品。在关注产品性能的时候，也要说明书存在夸大和误导的情况，如跟踪灵敏度，由于该指标是GPS性能的关键参数之一，如今厂商对该指标均标的很高，但实际上，由于如今还没有明确的测试方法，该指标缺乏实际可性。

**3、功能。**如今的GPS产品一般有多项附加功能，如MP3/MP4、FM、蓝牙、电视接收等等。但大多用户在实际中却很少用到。用户在购买GPS时可根据自己的需求进行选择。

如今汽车GPS导航仪同质化比较严重，最好在购买之前，多比较几家品牌，看看功能是否适用，购买正品，同时尽量选择市场上口碑较好的知名品牌，并了解清楚产品使用的地图版本、更新周期、更新方式、是否收费、商家如何给予支持等问题。网购的话要到正规网站购买，以获得良好的售后服务保障。4