汽车导航系统

　　汽车导航系统又叫汽车GPS导航系统是将GPS、地理信息系统和现代通讯技术综合在一起，研制成的装置，能够把汽车顺利地引导到目的地。在定位的基础上，还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。

　　汽车导航系统是一种极先进的仪器，加置于现有的音响系统上，能够侦测汽车在行驶途中的位置，协助驾驶者在陌生的道路环境中，通过电子地图与话音指南，准确地掌握前往目的地的路线。导航系统之所以能够侦测到汽车的现在位置，有赖于全球定位系统(GPS)卫星与汽车上专用天线的配合；然而，假如汽车处于隧道之内，天线便无法接收从卫星传送的电波，而需要采用感应器与车速脉冲两者结合的方法，修正汽车的当前位置。此外，驾驶者可以利用放大或缩小比例的功能，简易地将地图拉近或拉远，以更细微或更宏观的角度来审视目前的所在地。

　　汽车导航系统一般具有以下基本功能：GPS卫星导航定位、电子地图浏览查询、智能的路线规划、全程的语音提示。其中，电子地图的数据量与详细程度最为重要，汽车导航最主要的功能之一就是任意两点最佳路径建议功能。车主只需将目标点输入，导航系统便会自动根据当前的位置，为车主设计最佳路线。另外，它还有修改功能，假如车主因为不小心错过路口，没有走该系统推荐的最佳线路，车辆位置偏离最佳线路轨迹200m以上，该系统会根据车辆所处的新位置，重新为车主设计最佳路线。

　　转向语音提示功能可以查阅街道及其周围建筑物，包括小胡同、购物中心、医院、学校、餐馆、邮局、银行、娱乐场所、主要写字楼等。该功能大致分为20类，车主可按类别查阅，可以避免车主走弯路；也可按查阅目标的第一个字进行检索。北京、上海的电子地图中还增加了单行线、禁左、禁右等路况信息供查阅。

　　卫星导航器产品于上世纪 90 年代中期面世，据权威数据分析， 2005 年日本市场将突破 300 万台，美国、欧洲则将分别达到 150 万台和 250 万台，到 2010 年，全球汽车导航器的容量有望达到 1300 万台以上。而在中国，卫星导航器市场前景同样异常诱人。据统计， 2004 年中国轿车销量达到 220 万辆，以后每年还将会保持 20% 的增长率。如果 30% 的轿车使用导航器，则国内市场容量每年将达到近 100 万台。

　　近年来，随着全球定位系统 (GPS) 、 现代 地理信息系统 (GIS) 与遥感技术 (RS) 的发展与结合，促进了现代空间数据快速获取的集成技术、计算机技术与通讯技术的发展与结合，人们不断从更广泛的领域中涉足导航系统和导航电子地图的研究，特别是在美、日等一些发达国家，已逐步将多维智能交通系统 (RTS) 变成现实，形成了一个全球交通事业深远和跨时代的革命。

　　我国从 90 年代开始这方面的研究工作，相继奠定了一定的基础， 1997 年，在中科院、吉林省科技厅的支持下，中科院长春分院与长春地理所、长春光机与物理所、长春人卫站的科技人员一起展开了汽车导航系统的联合攻关，他们充分发挥自身在全球定位系统、现代地理信息系统的遥感技术三位一体的综合优势，瞄准国际最新动态，采用最新技术，并把研究工作的多用性与实用性紧密结合，解决了导航仪、导航电子地图和航行应用软件研制工作过程中的许多关键技术问题，终于完成了导航系统的硬件系统 -- 导航仪、导航电子地图、导航及导航电子地图应用软件、导航系统集成和应用实验等方面的研制任务。实现了以车载计算机、无线通讯技术与全球定位系统为基础的硬件，地理信息技术为基础的软件与遥感技术等为基础的电子地图数据库的高效集成。并在多功能的元器件集成上优化设计思想，能够完成基于多种比例尺导航电子地图进行的最优路径快速查询方法，以及能够满足汽车驾驶人员的多种需求，建立了符合中国国情的导航电子地图初步标准规范体系。其中在我国首次自行设计以单板微型计算机为核心的自主导航仪系统，达到国际先进水平。因此，它的研制成功，将为我国建立现代智能交通运输管理系统奠定良好基础。

　　整个汽车导航系统起码有两大功能：

　　一个是汽车踪迹监控功能，只要将已编码的 GPS 接收装置安装在汽车上，该汽车无论行驶到任何地方都可以通过计算机控制中心的电子地图上指示出它的所在方位；

　　另一个是驾驶指南功能，如图所示。车主可以将各个地区的交通线路电子图 存储在软盘上，只要在车上接收装置中插入软盘，显示屏上就会立即显示出该车所在地区的位置及目前的交通状态，既可输入要去的目的地，预先编制出最佳行驶路线，又可接受计算机控制中心的指令，选择汽车行驶的路线和方向。 导航系统的显示屏是一个地图画面，输入目的地后，一个红色的箭头指示汽车要走的方向。接下来，导航系统的地图变 成了立体地图，让人一目了然，到了该拐弯的时候，有声音提醒。新导航系统更加先进，在停车场行走的时候可以告诉司机哪里有停车位，前面的行车路线哪里堵车，塞车有多远，如果改变路线的话应该走哪条路。

　　基本工作过程

　　（ 1 ） 用户输入目的地：在出发前，用户通过系统的输入方法将目的地输入到导航设备中。除了在系统显示的电子图上直接点击选取地点外，更多时候是借某种输入方法，将目的地名输入到系统中。国内汽车自主导航产品基本都是基于 PC 机构，或者借助外接键盘，以类似 PC 机的中文输入法作为地名输入方法的汽车导航系统，或者利用触摸屏借助日益成熟的手写识别技术进行中文输入。依靠键盘或触摸屏同时也可以实现几乎所有的功能按键的功能。基于“以人为本”的设计思想，特别是考虑到安全性能要求，目前人们也在开发基于语音技术的产品。

　　（ 2 ）行驶路线：汽车导航主机从 GPS 接收机得到经过计算确定的当前经纬度，通过与电子地图数据的对比，就可以随时确定车辆当前所在的地点。一般汽车导航系统将车辆当前位置默认为出发点，在用户输入了目的地之后，导航系统根据电子地图上存储的地图信息，就可以自动算出一条最合适的路线，作为新的路线。

　　（ 3 ） 行驶中的导航：汽车自动导航系统的输出设备包括显示屏幕和语音输出设备。在行驶过程中，驾驶员必须全神贯注于驾驶，而不能经常查看显示屏幕，因此，一个实用而人性化的车辆自动导航的车辆自动导航系统利用语音输出，在必要时刻向驾驶员提示信息。比如，车辆按照系统推荐路线行驶到应该转弯的路口前，语音输出设备提示驾驶员：“ 300m 后请向左转”，这样驾驶员根本不必要关注屏幕的显示，也可以按照推荐路线正确快捷地到达目的地。

　　1 电子地图精确度差、更新周期过长

　　电子地图绘制得越精确，定位也就越准确，用户使用起来就越方便。而在中国，电子城市地图资源一直还没有一个完全开放的标准平台。国内的汽车导航市场发展得不快，与我国的电子地图市场没有放开是密不可分的。那么车载导航系统的地图精确度能达到什么程度呢？以北京合众思壮的电子地图为例，它的基础图是2001版全国公路交通图，缩小比例尺度为1∶100000，精确度在20m；而87个城市的地图其缩小比例尺度为1∶10000，精确度在3m以内。而国际上对GPS的误差允许范围是在15m以内，其定位点米80%～90%误差都在6～7m以内。从实际情况来看，GPS与电子地图产品2套产品之间的误差有可能重合，也有可能叠加。以此推算，在城区间的公路网误差最大为35m，而城市道路最大误差则为18m。由此可以看出，国内一些比较先进的产品与国外相比仍有一定的差距。

　　近来一些南方城市和地区的消费者提出，由于所在城市地貌多变，高架桥、隧道等随处可见，GPS在这些环境下往往没有信号，所以对导航定位功能能否发挥作用表示担忧。对此，国内一部分企业已经开发设计了惯性导航功能。当GPS失去信号时，自动切换到惯性导航功能，系统仍然可以发挥导航作用，但该功能有误差累积的特点，只有在3～5km以内其产生的误差累积小到可以忽略不计，当超出此里程时，其误差累积就会像“滚雪球”般越来越大。只有当GPS信号恢复时，才能刷新归零，重新导航正确位置。

　　2 GPS车载系统价格居高不下

　　一种产品能否被市场所接受，关键还是在于是否适应了市场需求，再有就是产品价格、质量、服务等方面也是消费者所考虑的因素。消费者究竟需要什么样的车载导航系统，恐怕是众多厂家所要率先解决的问题。并且，在GPS市场一直唱“独角戏”的企业，由于先期开发成本高，使得GPS车载系统的价格居高不下。据了解，目前国内市场的车用GPS导航仪，市场销售价格大多在1.5万元左右。这与消费者的心理价位还存在一定的空档。2004年2月，一款单价只需5000～6000元的面向普通消费者的便携式导航仪正式投放市场，这就是由广州爱捷数码资讯科技有限公司生产的爱捷汽车语音导航仪，价位仍然偏高。

　　3 缺乏统一标准

　　由于这是一个新兴行业，目前行业还缺乏统一的标准。在国外越来越普及的GPS综合管理系统，在我国还处于各自为营的散乱状态，没有统一的平台支持，行业缺乏统一的标准。不同公司的GPS产品及运营系统不能通用、兼容，产品的可靠性、一致性及质量标准方面存在着问题。这些问题都在无形中妨碍了该产品的推广应用。