淺談汽車導航系統

靖云　張雪明　董天宇

摘 要：汽車導航系統是智能交通系統ITS的一個分支，其把全球定位技術、地理信息技術、多媒體技術、通信技術及嵌入式計算機技術綜合到一起的高科技系統。它能夠實時、高效地向駕駛員提供導航定位、地理信息等服務，引導駕駛員從一地到達另一地。車載導航系統是新型汽車信息電子產品的典型代表，它的應用對改善城市交通狀況、促進行車安全和提高道路的通行效率具有重要的實際意義。

關鍵詞：GPS定位；導航系統應用

1 汽車導航系統的概念

因為對汽車導航不熟悉，很多人一聽到汽車導航，想到的就是GPS全球定位；其實這種認識是不全面的，完整的汽車導航系統應該包括兩部分：全球定位系統和車輛自動導航系統。其一般是由GPS天線，集成了顯示屏幕和功能按鍵的主機，以及語音輸出設備（一般利用汽車音響系統輸出語音提示信息）構成的。受車內車導航設備和汽車音響集成在一起。汽車導航儀是近年興起的一種汽車駕駛輔助設備，駕車者只要將目的地輸入汽車導航系統，系統就會根據電子地圖自動計算出最合適的路線。并在車輛行駛過程中（如轉彎前）提醒駕駛員按照計算的路線行駛。在整個行駛過程中，駕車者根本不用考慮該走哪條路線就能快捷地到達目的地。

2 汽車導航系統的功用

全球定位系統的主要用途：

第一，陸地應用，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、變形監測、地殼運動監測、市政規劃控制等。

第二，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、海平面升降監測等。

第三，航空航天應用，包括飛機導航、航空遙感姿態控制、低軌衛星定軌、導彈制導、航空救援和載人航天器防護探測等汽車導航系統是在全球衛星定位系統GPS基礎上發展起來的新型技術。駕車者只要將目的地輸入汽車導航系統，系統就會根據電子地圖自動計算出最合適的路線，并在車輛行駛過程中（如轉彎前）提醒駕駛員按照計算的路線行駛。今天，車用導航系統在日本已基本實現普及，在美國和歐洲的市場增長也是一日千里。隨著寬帶網和移動網的普及應用，GPS，GIS/GSM的綜合應用必將迅速推廣，屬于ⅡS核心技術之一的GPS車輛導航系統將有更多機會開辟新的更為廣闊的國內市場。

3 汽車導航系統的組成

3.1 當前的全球定位系統和車輛自動導航系統

汽車導航設備一般是由OPS天線，集成了顯示屏幕和功能按鍵的主機，以及語音輸出設備（一般利用汽車音響系統輸出語音提示信息）構成的。受車內安裝位置的限制，一般汽車導航設備和汽車視像音響合成在一起，可以搔放CD、VCD和DVD碟，其中啪驅動器負責讀取電子地圖DVD光盤，因此一些汽車導航系統又稱為DVD導航系統。

3.2 GPS定位信息的接收

一臺GPS接收機被安裝在車上，接收高達11顆的衛星信號。這些信號用來精確確定車輛的位置，但它可能遭受偶然的干擾，如壞天氣影響、隧道和建筑物遮擋、超寬帶無線電通信干擾等，為此通常采用航位推算導航（如慣性傳感器）或輔助定位技術作為GPS信號丟失時的補償，以使導航系統功能連續。

3.3 車載傳感器

通常包括測量轉彎速率的陀螺僅、輸出電子速度脈沖的測速計以及測量方向的羅盤。這些數據被用來進行航位推算，以便確定車輛相對道路的運動。這部分不在我們的討論的范圍內。

3.4 導航電子地圖處理

導航用電子地圖在整個汽車導航應用體系中起到核心的作用，針對不同導航應用往往會采用不同規格的電子地圖。通常電子地圖由記錄實際地物的地理數據和與實際地物相關的標識、整飭信息以及各類附加信息組成。根據應用場合的不同，電子地圖的選用也是不同的，我們現在使用的是。鼬麗格式的電子地圖數據。

4 汽車導航系統工作原理

GPS是由空間衛星、地面監控和用戶接收等三大部分組成。在太空中有24顆衛星組成一個分布網絡，分別分布在6條離地面2萬公里、傾斜角為55°的地球準同步軌道上，每條軌道上有4顆衛星。GPS衛星每隔12小時繞地球一周，使地球上任一地點能夠同時接收7～9顆衛星的信號。地面共有1個主控站和5個監控站負責對衛星的監視、遙測、跟蹤和控制。它們負責對每顆衛星進行觀測，并向主控站提供觀測數據。主控站收到數據后，計算出每顆衛星在每一時刻的精確位置，并通過3個注入站將它傳送到衛星上去，衛星再將這些數據通過無線電波向地面發射至用戶接收端設備。

5 汽車導航儀的發展及展望

5.1 汽車導航儀的發展現狀

今天，車用導航系統在日本基本實現普及，在美國和歐洲的市場增長也是一日千里。可以肯定.車用導航系統將會繼傳真機、掃描儀、筆記本電腦和移動電話等產品后，在世界范圍內掀起一股新的推廣和普及的浪潮。

GPS汽車導航儀的研制和應用在我國起步較晚，還處于初級階段，目前主要是應用在專用汽車上，如銀行運鈔車、公安巡邏車等。但是隨著長城警用GPS指揮系統和上海大眾出租汽車股份有限公司的GPS調度系統的開通使用.標志著我國車輛導航系統的普及應用已不再遙遠。

最近由北京易可達新技術開發公司與中國科學院有關專家共同開發的汽車衛星導向儀已正式推向市場。它可將汽車的任何動態位置隨時準確無誤地顯示在儀器的電子地圖上。該導向儀的電子地圖自動跟蹤顯示汽車當前位置及周邊情況。這種導向儀己內存我國各大城市

道路的電子交通圖及全國高精度的公路網及其沿線村鎮以上級別的地名。司機可隨時在導向儀上查詢周邊半徑300公里地區的地理信息，為汽車提供安全順暢的行車路線。此外，駕駛員亦可將行走的路線隨時輸入導向儀，以確保按原路返回。該儀器只有一本普通書大小，重600克。采用汽車點煙器電源供電，使用十分方便。

5.2 汽車導航儀的未來發展趨勢

近來流行的“網絡汽車”或“數字汽車”概念更突出語音指令控制能力。所謂“網絡汽車”。是指傳統汽車技術與現代信息技術高度結合的產品，汽車與網絡的高度整合是網絡汽車最顯著的特征。“網絡汽車”一般都裝有聲音辨認系統和衛星接收器GPS與數據鏈，這是由于人們為了保證安全駕駛，無法在同一時間內既注意路況又操作鍵盤和鼠標，因此，聲控軟件是最好的解決之道。

網絡技術在汽車上的高度應用，不僅可以大大提高汽車的綜合性能，提高行車質量，減輕駕駛者的負擔.而且還可以使駕駛者始終保持與外界的緊密聯系。在行駛過程中，駕駛者可以充分利用GPS實時接收汽車所處位置周圍的路況。然后由計算機根據車流的密度選擇出最佳的行車路線，并將行車路線的指令傳遞給車輛導向系統。同時。無所不包的網絡還會大大緩解人們在道路阻塞或長途行車中的寂寞感與孤獨感。在“網絡汽車”上不僅可以收看到電視節目、玩電子游戲、觀看DVD節目，而且還可以接收到互聯網上的信息。據有關資料顯示，在如今的汽車整車成本中，計算機及其相關部件已占到30%以上，而且目前還有進一步上升的趨勢，特別是隨著環境保護、行駛中的路況監測、外部通信功能等一系列要求的提高，汽車對計算機和網絡的依賴程度也越來越大。

作者簡介：靖云（1996—），女，黑龍江安達人，沈陽理工大學學生。

張雪明（1995—），女，山東日照人，沈陽理工大學學生。

董天宇（1994—），男，天津人，沈陽理工大學學生。