浅谈汽车导航系统

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摘 要：汽车导航系统是智能交通系统ITS的一个分支，其把全球定位技术、地理信息技术、多媒体技术、通信技术及嵌入式计算机技术综合到一起的高科技系统。它能够实时、高效地向驾驶员提供导航定位、地理信息等服务，引导驾驶员从一地到达另一地。车载导航系统是新型汽车信息电子产品的典型代表，它的应用对改善城市交通状况、促进行车安全和提高道路的通行效率具有重要的实际意义。

关键词：GPS定位；导航系统应用

1 汽车导航系统的概念

因为对汽车导航不熟悉，很多人一听到汽车导航，想到的就是GPS全球定位；其实这种认识是不全面的，完整的汽车导航系统应该包括两部分：全球定位系统和车辆自动导航系统。其一般是由GPS天线，集成了显示屏幕和功能按键的主机，以及语音输出设备（一般利用汽车音响系统输出语音提示信息）构成的。受车内车导航设备和汽车音响集成在一起。汽车导航仪是近年兴起的一种汽车驾驶辅助设备，驾车者只要将目的地输入汽车导航系统，系统就会根据电子地图自动计算出最合适的路线。并在车辆行驶过程中（如转弯前）提醒驾驶员按照计算的路线行驶。在整个行驶过程中，驾车者根本不用考虑该走哪条路线就能快捷地到达目的地。

2 汽车导航系统的功用

全球定位系统的主要用途：

第一，陆地应用，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。

第二，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。

第三，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汽车导航系统是在全球卫星定位系统GPS基础上发展起来的新型技术。驾车者只要将目的地输入汽车导航系统，系统就会根据电子地图自动计算出最合适的路线，并在车辆行驶过程中（如转弯前）提醒驾驶员按照计算的路线行驶。今天，车用导航系统在日本已基本实现普及，在美国和欧洲的市场增长也是一日千里。随着宽带网和移动网的普及应用，GPS，GIS/GSM的综合应用必将迅速推广，属于ⅡS核心技术之一的GPS车辆导航系统将有更多机会开辟新的更为广阔的国内市场。

3 汽车导航系统的组成

3.1 当前的全球定位系统和车辆自动导航系统

汽车导航设备一般是由OPS天线，集成了显示屏幕和功能按键的主机，以及语音输出设备（一般利用汽车音响系统输出语音提示信息）构成的。受车内安装位置的限制，一般汽车导航设备和汽车视像音响合成在一起，可以搔放CD、VCD和DVD碟，其中啪驱动器负责读取电子地图DVD光盘，因此一些汽车导航系统又称为DVD导航系统。

3.2 GPS定位信息的接收

一台GPS接收机被安装在车上，接收高达11颗的卫星信号。这些信号用来精确确定车辆的位置，但它可能遭受偶然的干扰，如坏天气影响、隧道和建筑物遮挡、超宽带无线电通信干扰等，为此通常采用航位推算导航（如惯性传感器）或辅助定位技术作为GPS信号丢失时的补偿，以使导航系统功能连续。

3.3 车载传感器

通常包括测量转弯速率的陀螺仅、输出电子速度脉冲的测速计以及测量方向的罗盘。这些数据被用来进行航位推算，以便确定车辆相对道路的运动。这部分不在我们的讨论的范围内。

3.4 导航电子地图处理

导航用电子地图在整个汽车导航应用体系中起到核心的作用，针对不同导航应用往往会采用不同规格的电子地图。通常电子地图由记录实际地物的地理数据和与实际地物相关的标识、整饬信息以及各类附加信息组成。根据应用场合的不同，电子地图的选用也是不同的，我们现在使用的是。鼬丽格式的电子地图数据。

4 汽车导航系统工作原理

GPS是由空间卫星、地面监控和用户接收等三大部分组成。在太空中有24颗卫星组成一个分布网络，分别分布在6条离地面2万公里、倾斜角为55°的地球准同步轨道上，每条轨道上有4颗卫星。GPS卫星每隔12小时绕地球一周，使地球上任一地点能够同时接收7～9颗卫星的信号。地面共有1个主控站和5个监控站负责对卫星的监视、遥测、跟踪和控制。它们负责对每颗卫星进行观测，并向主控站提供观测数据。主控站收到数据后，计算出每颗卫星在每一时刻的精确位置，并通过3个注入站将它传送到卫星上去，卫星再将这些数据通过无线电波向地面发射至用户接收端设备。

5 汽车导航仪的发展及展望

5.1 汽车导航仪的发展现状

今天，车用导航系统在日本基本实现普及，在美国和欧洲的市场增长也是一日千里。可以肯定.车用导航系统将会继传真机、扫描仪、笔记本电脑和移动电话等产品后，在世界范围内掀起一股新的推广和普及的浪潮。

GPS汽车导航仪的研制和应用在我国起步较晚，还处于初级阶段，目前主要是应用在专用汽车上，如银行运钞车、公安巡逻车等。但是随着长城警用GPS指挥系统和上海大众出租汽车股份有限公司的GPS调度系统的开通使用.标志着我国车辆导航系统的普及应用已不再遥远。

最近由北京易可达新技术开发公司与中国科学院有关专家共同开发的汽车卫星导向仪已正式推向市场。它可将汽车的任何动态位置随时准确无误地显示在仪器的电子地图上。该导向仪的电子地图自动跟踪显示汽车当前位置及周边情况。这种导向仪己内存我国各大城市

道路的电子交通图及全国高精度的公路网及其沿线村镇以上级别的地名。司机可随时在导向仪上查询周边半径300公里地区的地理信息，为汽车提供安全顺畅的行车路线。此外，驾驶员亦可将行走的路线随时输入导向仪，以确保按原路返回。该仪器只有一本普通书大小，重600克。采用汽车点烟器电源供电，使用十分方便。

5.2 汽车导航仪的未来发展趋势

近来流行的“网络汽车”或“数字汽车”概念更突出语音指令控制能力。所谓“网络汽车”。是指传统汽车技术与现代信息技术高度结合的产品，汽车与网络的高度整合是网络汽车最显著的特征。“网络汽车”一般都装有声音辨认系统和卫星接收器GPS与数据链，这是由于人们为了保证安全驾驶，无法在同一时间内既注意路况又操作键盘和鼠标，因此，声控软件是最好的解决之道。

网络技术在汽车上的高度应用，不仅可以大大提高汽车的综合性能，提高行车质量，减轻驾驶者的负担.而且还可以使驾驶者始终保持与外界的紧密联系。在行驶过程中，驾驶者可以充分利用GPS实时接收汽车所处位置周围的路况。然后由计算机根据车流的密度选择出最佳的行车路线，并将行车路线的指令传递给车辆导向系统。同时。无所不包的网络还会大大缓解人们在道路阻塞或长途行车中的寂寞感与孤独感。在“网络汽车”上不仅可以收看到电视节目、玩电子游戏、观看DVD节目，而且还可以接收到互联网上的信息。据有关资料显示，在如今的汽车整车成本中，计算机及其相关部件已占到30%以上，而且目前还有进一步上升的趋势，特别是随着环境保护、行驶中的路况监测、外部通信功能等一系列要求的提高，汽车对计算机和网络的依赖程度也越来越大。

作者简介：靖云（1996―），女，黑龙江安达人，沈阳理工大学学生。

张雪明（1995―），女，山东日照人，沈阳理工大学学生。

董天宇（1994―），男，天津人，沈阳理工大学学生。