浅析GPS车载导航系统组成及常用功能

德国人卡尔佛里特立奇本茨被称为汽车之父，世界上的第一辆汽车便诞生在德国，127年后的今天，汽车已经被广泛的应用在人们的生活中，随着汽车行业居高不下的火热行情，加上科技引领世界的理念，车载GPS导航被广泛应用于汽车领域。中国是汽车产销大国，汽车的增长带动中国GPS导航市场的发展，在未来的数年内，中国将成为全球最大的车载GPS市场，由于导航卫星、车载导航设备商业化应用环境以及卫星导航应有标准的成熟，车载导航系统将被消费者更加广泛的接受。

 

一、GPS概念

 

GPS即全球定位系统。简单说，这一覆盖全球24颗卫星组成的卫星系统，这个系统可以保证在任何时刻，地球上任意一点都可以同时观测到4颗卫星，以保证卫星可以采集到该观测点的经纬度和高度，以便实现导航、定位、授时功能。全球定位系统是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制了新一代卫星定位系统GPS。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，经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。

 

二、车载GPS导航仪的组成

 

GPS导航仪的运行光有GPS系统还不够，还需要一个汽车导航系统。它只能够接收GPS卫星发送的数据，计算出用户的三维位置、方向以及运动速度和时间方面的信息，没有路径计算能力。用户手中的GPS接收设备要想实现路线导航功能还需要一套完善的包含硬件设备、电子地图、导航软件在内的汽车导航系统。一部完整的GPS汽车导航仪是由芯片、天线、处理器、内存、显示屏、扬声器、按键、扩展功能插槽、地图导航软件9个主要部分组成。

 

三、车载GPS导航仪的常用功能

 

出行线路规划

 

提供出行路线规划是汽车导航系统的重要功能。它包括自动线路规划和人工线路设计。自动线路规划是由驾驶员确定起点和目的地，由计算机软件要求自动设计最佳行驶路线，包括最快的路线、最简单的路线、通过高速公路线路最少的路线计算。人工线路设计是优驾驶者根据自己的目的地设计起点、终点和途径点等，自动建立路线库。线路规划完毕后，显示器能够在电子地图上显示设计路线，并同时显示汽车运行路径和运行方法。

 

信息查询

 

为用户提供主要物标、旅游景点、宾馆、医院等数据库，用户能够在电子地图上显示的位置找到距离自己最近的。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。

 

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。

 

自动导航

 

画面导航，在操作终端上显示地图，以及车子现在的位置，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路行驶，或者走错路口时候，GPS 导航系统会根据你现在的位置，为你重新规划一条新的到达目的地的线路。

 

除了导航仪必备的常用功能，现在更多导航仪具有娱乐功能，通过USB或者更为方便的WiFi无线网络，还可以安装各种应用软件，例如网络通讯类软件新浪微博、QQ客户端、网络电视类手机电视、优酷客户端、视频播放器RockPlayer、3D媒体浏览器、另外还有水果忍者、愤怒小鸟、植物大战僵尸游戏等等。

 

四、车载GPS卫星导航系统的四大要素

 

为汽车驾车人指路的卫星导航系统，有下述4个重要因素：卫星信号、信号接收、信号处理和地图数据库。

 

车载导航卫星信号，汽车卫星导航系统需要依靠全球定位系统（GPS）来确定汽车的位置。最基本的，GPS需要知道汽车的经度和纬度。在某些特殊情况下，GPS还要知道海拔高度才能准确定位。有了这三组数据，GPS定位的准确性经常就可以达到2～3米。

 

车载导航信号接收，GPS系统的工作原理是解析从同步卫星那里接收到的信号。投影在竖直的平面上，这些信号可以形象地表示为一个个的倒漏斗形。当这些“漏斗”的下半部分有一定的重叠时，GPS的解析程序就能够计算出汽车所在位置的坐标。

 

车载导航信号处理，GPS接收到的信号和计速装置所提供的信息，要通过接收器，提供给汽车导航系统，并由软件系统分析处理，重叠在存储的地图之上。

                         

车载导航地图数据库，当GPS提供的坐标信息重叠到电子地图上时，驾车人就可以看出自己目前的位置以及未来的方向了。这最后一个环节叫做成图，也是车载导航系统中最重要的一环。离开了成图导航系统就等于是没有了方向。

 

五、GPS的三大功能在汽车导航中的应用

 

三维导航是GPS的首要功能，飞机、船舶、地面车辆以及步行者都可利用GPS导航接收器进行导航。与电子地图、无线电通信网络及计算机车辆管理信息系统相结合，GPS可以实现车辆跟踪和交通管理等许多功能。

 

车辆跟踪功能就是利用GPS和电子地图实时显示出车辆的实际位置，并任意放大、缩小、还原、换图、可以随目标移动，使目标始终保持在屏幕上；还可实现多窗口、多车辆、多屏幕同时跟踪。

 

自动线路规划功能是由驾驶者确定起点和目的地，由计算机软件按要求自动设计最佳行驶路线，包括最快的路线、最简单的路线、通过高速公路路段次数最少的路线等的计算。其他还可以为用户提供主要物标，如旅游景点、宾馆、医院等数据库，用户能够在电子地图上根据需要进行查询，对遇有险情或发生事故的车辆进行紧急援助等，广泛应用于公安、消防、抢修、急救等车辆服务。

 

结语

 

车载GPS导航是GPS导航技术的主要应用领域，优点在于其定位和导航的功能都比较强，不过，其缺点也和优点一样突出，地图更新不方便，语音导航频繁出错、导航死机现象、市场假货、山寨机太多、产品售后服务不完善等。在市场需求和技术发展的推动下，随着各种客观环境的进一步完善，我国车载GPS导航需迈向产业市场规范化，以解决目前车载导航市场存在的问题。