汽车导航系统论文

一、 项目简介近年来，汽车工业已成为我国的支柱产业，汽车在日常生活和生活中起的作用也越来越突出。而如何实现各类车辆的有效指挥、协调控制和管理已经成为交通运输和安全管理部门面临的一个重要问题。根据统计资料显示，西方发达国家由于公路堵塞而造成的直接和间接经济损失十分惊人。所以为了满足提高运输效率和安全保障的需要，各国都相继开展了对车辆导航定位系统的研究。改革开放后，随着我国交通运输事业的迅速发展，如何研究一套适合我国国情的车载导航和定位系统，使之能满足国内运输和车辆管理的需要，这对我国的国民经济建设有重要的现实意义和经济价值。正是基于此，我们开展了GPS/DR导航定位系统的研究。众所周知，全球定位系统（GPS）是一种广泛使用的最新卫星定位系统，在地球上空分布有24颗卫星，用户通过GPS接收机接收卫星的信号，就可以实时地获得高精度的三维位置/速度和时间信息。但就目前陆地车辆导航系统而言，无论是在城市还是在郊区，GPS卫星信号都有可能会受到高楼或者隧道等障碍物的遮挡，因此仅用现有GPS导航定位系统来实现连续不间断的定位是很困难的甚至是不可能的；而本文研究的GPS/DR，正是基于车辆航位推算（DeadReckoning-DR）的一种自主式的车辆导航系统，它能利用陀螺及里程仪的传感信息来实时地记录和推算出当前的位置，具有短时间内精度高，但导航误差随时间积累的特点。因此，将现有的GPS系统和DR系统组合来构成车载导航系统，既可以很好的解决车辆短时间内会丢失GPS卫星信号的问题，又可以避免DR系统的误差随时间积累性，从而有效的确定车辆移动的位置。二、 国内外相关技术、产品、产业发展的现状和趋势智能车载导航系统一经问世，即显示出强大的生命力和广阔的应用前景，并产生了巨大的社会和经济效益，可能成为90年代整个世界新的经济增长点之一。由于巨大的市场潜力和不可估量的发展前景，日本几乎所有的汽车生产厂家都参加了这一高科技角逐，仅近几年投入市场的新系统就有30多个。如日本的宏达、尼桑、本田、马自达、三菱以及松下、先锋、阿尔派、健伍等公司都已开发出自己的车载导航产品。世界其它发达国家如美国、德国、荷兰不甘落后，力图在该市场占有一席之地。目前在欧洲，由飞利浦、西门子开发的车载导航系统1995年已在雷诺、菲亚特等大众化民用车辆上使用；奔驰-S系列、宝马-7系列。从1994年起，厂装车辆已将GPS车载导航系统列在选装清单上。此外，根据《GPSWord》杂志刊登的美国工业发展研究机构的预测，到2005年，日本、北美和欧洲每年将有1500-2500万套产品售出，在2010-2015年间，约有50％的汽车在出厂时，就已装备了车载导航系统，在以后时间里该系统的普及率将会逐渐提高到100％。国内也已有部分厂商和研究单位推出了一些车载导航定位系统，但要么由于技术简单，定位精度不够，要么由于成本昂贵，不能为一般用户所承受，因而不能在实际车载系统中得到广泛的应用。要将这种系统实用化，则必须在提高精度的同时大幅度降低成本。三、 现有基础和条件我大学长期从事导航和组合导航及GPS领域的研究，先后完成了GPS惯性组合导航系统研究、容错组合导航系统研究、以及多项国防预研项目。其中GPS惯性组合导航开发系统获得部级科技进步二等奖。所研制生产的HJL-1捷联惯性航姿系统获部级科技进步三等奖以及省国防科技进步一等奖。此外还与众多单位合作，完成了十多项组合导航方面的研究工作。该系这一研究小组在国内有着广泛的影响。随着GPS应用领域的扩大，我校早就开始对GPS在汽车上的应用进行了研究，并进行了大量的软件仿真工作。1998年与香港某大学共同成立了"导航研究中心"，该中心的一个主要内容是共同研究开发"车辆定位系统在智能交通系统上的研究与开发"，从而开始了实用的车载导航系统的研究。车载导航系统原理样机已完成，并已进行了实际跑车。已发表相关研究论文多篇。目前正在就降低系统成本、增加系统可靠性、提高系统的定位精度方面展开研究。四、 国内外市场前景据统计，全世界用于车载导航系统的投资在1994年为8亿美元，比1993年增加了80％，从1995年到2000年平均每年的增长率达到8％。美国一家咨询公司（决策咨询公司）所提出的一项新报告表明，汽车导航系统代表了GPS的最大潜在市场。美国的福特和克莱斯勒公司等企业正在开发先进的系统，以满足潜力无限的市场需求。据日本专家研究，车辆导航系统是民间企业最有希望的领域。在日本，导航系统的开发到目前已创造出2000亿日元规模的市场，并且随着ITS的推进，在相关的汽车、电子、通讯领域，今后20年间预计将创造出50兆亿日元（约500亿美元）的新市场。通过我们的调查发现，近年来，我国的汽车销售总量和私人购车数量逐年上升。见表1。 表1 1994-1999年国内汽车市场销售总量 1994 1995 1996 1997 1998 1999汽车销售总量（万） 110 120 130 145 160 170私人购车总量（万） 63 44 22 98 76 52私人购车百分比 3％ 2％ 4％ 4％ 6％ 6％我国虽然是一个发展中国家，但是正像计算机和移动电话一样，在车载导航系统方面具有极为广阔的发展机遇。例如仅在交通部门，若我国境内的高级轿车的10％装上导航系统，就会有数亿的利润。车载导航系统在当今中国有着千载难逢的发展机遇，这是因为车辆导航系统中包含有数字地图，而生产和加工数字地图要受到每个国家的各种限制，这就为国内民族工业的振兴留下了一是时没有竞争的空间。此外，在软件开发和数据采集方面我们有着自己独特的优势。我国拥有丰富的技术人员和劳动力资源，可以形成强大的知识密集型和劳动密集型的车载导航系统产业。加之现代科技的飞速发展，使得硬件生产技术不断成熟和完善。因此，发展我国的车载导航系统产业适逢其时，机不可失。五、 关键技术、技术性能及达到的水平我们研制的GPS/DR车辆组合导航系统采用了先进的导航定位技术，具有成本低、体积小和可靠性高等特点。本系统最大特点是将两种优势互补的导航系统（GPS、DR）组合到一起，实现高精度连续导航定位。下面研究中的关键技术，便是研究降低组织系统阶数时系统所能达到的技术精度。要降低系统的成本，就必须对系统进行必要的简化，以使用低廉的单片机实现。同时还要能达到一定的精度，有较好的重复性和机动性等等。六、 实施产业化的途径 在实施产业化过程中，合作方法可以有以下两种。 （1）以技术入股。由于车载导航系统是一个高新技术产业，技术含量相当高，所以以技术入股，比较合适。 （2）根据对方所提出的产品技术要求，我们负责产品的开发研究，设计完成后，可以一次性转让，不享受利润的分成。具体合作方式，可以一同再商量，正如上面简单分析的那样，发展我国的车载导航产业适逢其时，机不可失。作为高校的一个研究室，我们有责任为了我国的车载导航产业作出应有的贡献。诚邀国内的有识之士，共同开创我国的车载导航事业。七、投资概算对于本项目的产业化实施、大概可以分为以下几个阶段。各个阶段的投资也不同。有关的计划进度，初步安排如下：（1）将目前已初步完成的第一代"低成本GPS/DR车载定位系统"推向市场，它可以实时提供用户车辆的位置、速度、时间，并能将用户的位置显示在数字地图上（以液晶屏方式显示）。这一步可以在一年内转入产业化。这一阶段，估计需要资金10万元便可完成生产前的有关技术工作。生产所需设备、场所很简单。每台硬件成本初步估计在2000元左右。（2）智能可视车载GPS/DR导航定位系统。在此系统中我们将现有的GPS/DR系统和地理信息系统进行整合，不但实现导航定位，而且能够实现大量城市或地区地图的存储与自动切换，使得汽车向着智能型方向迈进。以目前的市场估计，将会有远远超出第一代产品的市场前景。（3）智能汽车综合GPS/DR导航定位接入系统。由于我们的第三代产品能够实现真正意义上的智能汽车的概念，因此它必将具有广阔的市场前景，它的应用领域将是每一个汽车的车主。同时由于在前期已经占有足够的市场份额，这时就可以着手建立自己的控制中心，并在此基础上提供独有的信息或其它类型的服务。这样，一方面可以扩大产品的竞争力，另一方面还可以在此基础上将信息服务纳入未来公司发展的规划中，以信息业保证公司赚取高额的利润，也即在拥有一定的市场基础和规模之后，将以服务收费为主，在继续吸引顾客的同时，将信息、媒体和服务等作为新一轮的收益主要渠道。目前国内的信息服务行业才刚刚起步，信息服务的市场空间巨大，从另一方面来讲，还可以拓展国际市场。总之未来发展是有着广阔前景的。 普及车载GPS导航教育GPS卫星定位导航系统，在民用方面，作为一种新概念的高尚个人消费品，在日常生活中，特别是地理信息服务、城市导航、驾车出游、户外运动等方面，给人们带来了越来越多的方便和激情！GPS车辆导航系统由显示处理系统（显示屏）、GPS接收机、导航软件等组成，根据导航软件的文件大小，考虑到系统的数据存储容量有限，有的需要配备存储卡来存放地图文件。 显示处理系统可以是PDA（掌上电脑）、笔记本电脑或者专用显示屏，导航软件常见的有“天行者”、“领航星”、“一路通”、“MAPKING”等等。 用于车辆自主导航的GPS，按数据通信接口分类，可分为：CF GPS，USB GPS，PS2 GPS，RS232GPS，背夹GPS和蓝牙GPS等等。 如何选择一套适合自己的GPS导航系统？ 1、如果你没有PDA和笔记本电脑 只要你喜欢，最容易实现的方案就是买个合适的PDA，再买个GPS，选择喜欢的导航软件。2、已经有了PDA 根据你的PDA所提供的扩展接口，选择适合的GPS（CF、背夹或蓝牙接口）和能配套的导航软件。3、已经有了笔记本电脑 需要配备一个CF接口GPS，或USB接口GPS等，外加与之兼容的导航软件。4、若以上配置都不适合你，还可以考虑买个GPS手持机，同样内置全国主要城市电子导航地图，小巧玲珑，便于携带，在登山，旅游或其他户外活动都可以用到。可根据需求，选择不同型号，详细请参考本站“GPS手持机”相关资料，或咨询中业宇通公司，你将获得更满意的服务。不同数据通信接口的GPS相对应的外型也不一样。目前，大多采用掌上电脑PDA同GPS结合的硬件组合方式，常用的几种配置如下：参考配置配置一：有CF扩展口的PDA+CFGPS+导航软件 其中惠普H2210，神达Mio528，宏基N10等型号的PDA是双插槽（一个CF接口和一个SD接口），在GPS占用CF接口的同时，还有一个SD接口，可插入SD储存卡来扩展存储空间，用于存放地图数据等。 配置二：具有蓝牙功能的PDA+蓝牙GPS+导航软件 具有蓝牙功能的PDA有HP H5550，HP H2210，HPH1940，HP H4150，华硕A620BT以及部分带有蓝牙功能的智能手机； 蓝牙GPS包括NAVMANGPS4400，EMTAC蓝牙GPS，HP蓝牙GPS，Rikaline GPS-6031-X7，HOLUX GR230等等。配置三：iPAQH3800/3900/5400 PDA+ NAVMAN背夹GPS NAVMAN背夹GPS是专为iPAQH3800/3900/5400等系列设计的GPS接收机，背夹侧面还留有一个CF扩展口，兼容TYPE1和TYPE2型CF设备，如CF存储卡、GPRS等设备。 配置四：笔记本电脑+ CF GPS（或USB接口、PS2接口、RS232接口等）+导航软件 一般的笔记本电脑都有PCMCIA接口，通过PC转CF的转换卡，可以把CFGPS同笔记本连接起来，当然USB、RS232、PS2等接口的GPS也能同笔记本连接。再选择你喜欢的导航地图软件，一套大屏幕的车载导航系统就这样出炉了。第八届北京国际汽车工业展览会于2004年6月9日在中国国际展览中心隆重举行。北京国际车展每两年举办一届，本次展会是历年来面积最大，参展商户最多的一届。正如以往各届，这又是一次汽车厂商与车迷共同的节日。作为2004年汽车展会的重头戏，各大汽车厂商将这个展会作为向中国大陆地区消费者展示自己的大舞台；广大车迷也能在第一时间了解全球汽车的最前沿科技，一睹靓车美女的傲人风范。 在今年的车展上，除了靓车美女外，又爆出一条热闻。一直以移动DVD雄霸全球市场的新科，此次突然出现在北京车展上，隆重推出了全球GPS定位系统的移动DVD，既“新科GPS导航器。”据了解，一、新科GPS导航器可拥有全欧美洲及全中国的电子地图，无论你在哪个国家，哪个城市，你都不会迷路。以智能导航；其二、快速的路经检索。只需要输入地方名称、新科GPS就会自动设计路线。省时、更省心；其三、独特的语音提示，在国内可选择不同的地方方言进行导航，在国外有十几种不同的语音，让你没有语言障碍；其四、方便快捷的大屏幕触摸液晶屏，让操作界面更轻松、更愉快；其五、声音调频发射，可将导航语音或者碟片的音频信号，发射到汽车收音机调频，通过汽车音响放大播出；其六、新科GPS不但可以导航，还可以播放DVD大片，目前也是GPS的创新产品，新科拥有自主知识产权。 GPS全球定位系统一向给人的印象是属于高科技中的高科技产品，一般用于国防、军警、航空等与一般人生活相距甚远的领域中。随着数码行动生活时代的来临，生活化的个人消费类GPS电子产品已跃升为行动生活的主流工具之一。 近年来，我国的汽车销售总量和私人购车数量逐年上升。随着人们生活水平的不断提高，汽车逐渐进入家庭，并成为生活必须品，有专家估计，未来几年内汽车的增长速度将会有更大幅上升趋势。作为汽车电子产品GPS系统，它巨大的市场潜力和不可估量的发展前景，让各大家电业巨头看到了商机，纷纷将目光转向了汽车行业。新科作为全球移动DVD的巨头，自然也不会放弃这块丰腴的市场，当然，新科此次亮相车展也绝非偶然。未雨绸缪了三年之久的新科车载GPS导航，导航＋移动DVD不但国内头一家，而且拥有自己的知识产权。 随着科技人性化时代的到来，GPS车载导航系统逐渐显示出其强大的生命力和广阔的应用前景，市场潜力巨大。新科强大的技术实力，将不断推出更多人性化、时尚化的新品上市。诸如PDAGPS等的技术融合也将会成为现实。GPS导航系统将成为人们休闲、娱乐、旅游探险不可缺少的必备工具。新科NV-G70GPS导航系统集科技时尚化于一体，作为行业巨头，新科将引领时尚前沿消费市场。

一、电子地图是GPS的灵魂:　　电子地图对于车载GPS就如同windows对于电脑一般的意义。在国内，生产电子地图的企业不但必须要取得国家测绘局的相关许可，而且要按照我国关于出版物管理的现行规定进行开发，这样就使得电子地图的厂家门槛很高，许多希望介入电子地图产品的企业难以直接从事开发和销售的相关工作。　　在市场上，一般正版的电子地图售价都在万元以上，而有些盗版电子地图仅卖15元，用这样的电子地图装备出来的GPS产品的可信度便大打折扣。这种电子地图只是利用盗用原版电子地图甚至过期的电子地图和产品简单相加在一起的方法，产品的正确性和售后服务很差，消费者在决定购买之前一定要了解清楚。另外，随着城市建设的快速发展，电子地图的升级是否有保障，也是消费者应该关注的问题之一。　　二、不要用GPS当作车辆防盗装置？　　GPS技术在车辆跟踪与调度方面的应用，兴起于20世纪80年代末的欧美发达国家，至今已有十几年的历史。从应用实践看，利用GPS技术对移动目标进行跟踪监控能够为车辆应用单位带来管理上、经济上的效益。这些国家的政府部门也对GPS在车辆应用方面从政策上，经费上给予支持，因此，GPS在车辆应用方面越来越普及。在我国GPS技术应用于车辆管理断断续续也将近十年了，但效果却远远不如国外成功。　　大部分消费者都知道“GPS”，但对“GPS”的了解仅仅停留在名词的概念上，而“GPS跟踪”．“GPS防盗”．“GPS防劫”“远程断油断电”“远程开启车门”等一些安防用语的频繁使用，更给人们一种印象：GPS是一种车辆跟踪防盗器。殊不知，在车辆出险时，GPS车辆跟踪系统能够根据报警信息所包含的由GPS提供的时空属性来确定报警车辆的位置，从而做出相应的反应。但这绝不意味着GPS等于车辆防盗装置。GPS在车辆上应用功能朝两个方向发展：一是监控管理，一是导航。GPS技术应用于车辆监控管理上的产品是大众所熟知的车辆GPS技术＋防盗器。而导航产品则成为了越野发烧友的最爱。　　三、车载GPS只能作为你行车的辅助工具：　　前面已经提到，GPS技术最初是作为军用技术出现的，而现在民用级的GPS工具不论是车载GPS还是其他产品仍然使用的是美国24星定位系统，美国对于民用级别的GPS的使用是有严格限制的，而且会在信号中加入许多屏蔽和干扰，使得定位精度不会象GPS生产厂家所说得那样高，有时候误差有可能会达到数十公里。　　另外车载GPS的使用条件也会影响定位精度，我们知道GPS的工作原理是通过卫星信号的发射和接受来确定位置的，在允许角度下接受的卫星信号越多越强自然地位精度也就越高。但是在今天的条件下，无论是城市中的钢筋混凝土还是乡村的高山森林，都会影响和吸收一部分信号，从而会造成定位的偏差。所以说，车载GPS的定位精度并不象广告所描述的那样，而是受到众多客观因素制约的。　　GPS只能作为行车的一个辅助的工具，有一篇文章虽然很风趣，但也反映了一些实际问题：　　四、各种品牌GPS产品存在差别　　从设计从原理上来说，GPS车用产品看起来不是十分复杂，但并不是任何具备电子工程背景知识的技术员和企业都可以设计制造GPS车载产品。　　据专家介绍，GPS车辆应用产品是集GPS技术、CIS技术、通讯技术和计算机网络技术为一体的高科技产品，而应用于汽车上的产品，更需要其在技术上、质量上适应于汽车的恶劣环境。国际上有名的车载设备生产厂家的经验表明，任何一种新型GPS车载设备从投产到真正的稳定，一般要经过两年到三年时间的“使用——改进——再使用——再改进”这样一个过程。这种在使用中不断改进产品的设计，使产品趋于稳定的过程是任何厂家也不能跳过的过程，这种经验本身就是一种宝贵的财富。　　而在国内许多GPS车用设备生产厂家，往往忽略了这种经验积累过程的重要性，为了占领市场，常常是产品刚从实验室出来就开始规模产品营销，结果安装到车上后根本无法正常使用，不得不派技术人员常驻调试或批量返回。国内目前还没有关于GPS车载设备的标准，一些公司急功近利，对于车辆安装GPS设备缺少真正的理解，买来GPS接收芯片进行组装。因此车载设备开发不足存在很多问题，返修率非常高。厂家疲于应付设备的返修，如何改变产品的质量和科技含量？　　五、该花多少钱装GPS？　　随着GPS应用领域的不断扩大，人们对于GPS车用产品的热情也随之增长。然而，国内用户对GPS车载设备的价格要求也是相当苛刻。最近几年，随着市场的逐步展，用户对于车载GPS的价格的预期值直线下降，从最初的1万元左右的价格到现在期望用几百元就可以得到功能齐全的产品。　　当然，我们并不是说只有高价的产品才是功能齐全、质量可靠的。但是这种价格要求使得不少车载GPS生产厂家疲于满足用户的价格期望而不断地改变产品设计和选用的部件，不能有足够的时间和经费完善产品的技术设计和提高产品的质量，而GPS车用产品是一种工业用产品，应该采用工业用的部件，而工业用元器件与普通民用元器件在价格上可以有几倍的差异。由于产品质量不过关，销售初期的GPS车用产品的返修率和更换率奇高，售后服务跟不上，其结果是用户对应用GPS设备的积极性受到打击。实际上在技术和产品还没有得到实践验证和用户认可的阶段，就开始打价格战是一种不成熟的行为。