1、一、引言 汽車工業已成為我國國民經濟發展的支柱產業之一，汽車技術和技術信息的融合使得汽車電子已經成為一個獨立的產業。另外，隨著汽車的普及和道路的建設，城際間的經濟往來更加頻繁，大量的商務、休閑、探險活動使我們并不局限在自己認識的一小塊區域中，不認識道路，找不到目的地的情況也屢有發生，就此，車載GPS導航系統即以合適的價位走入車主的世界，成為車上的基本裝備。車載GPS主要用途就是定位監控和導航，由于導航方面民用較廣且易于理解，所以一般提起車載GPS即指汽車里用的導航產品；而以定位監控管理為主要用途的車載GPS在國內的大量應用也是不爭的事實。因此，筆者將后者稱其為中心監控式的導航系統。 二、車載G

2、PS導航系統原理與電子地圖的應用模式 (一) 車載GPS導航系統原理 利用GIS中的導航電子地圖和GPS接收機的實時定位技術，組成GPS+GIS的各種電子導航系統。 (二) 車載導航電子地圖的應用模式 車載導航電子地圖的應用模式主要有如下兩種： 1. GPS單機定位矢量電子地圖 系統可根據目標位置（工作時輸入）和車船現位置（由GPS測定）自動計算和顯示最佳路徑，引導司機最快地到達目的地，并可用多媒體方式向駕駛員提示。 2. GPS差分定位矢量電子地圖 系統通過固定站與移動車船之間的兩臺GPS偽距差分技術，可使定位精度達到13，當采用雙向通訊方式時，則可構成車船的自動導航系統，又可將移動車船上的

3、GPS定位結果準確實時地傳送到控制中心，并在電子地圖上顯示出來，構成交通網絡監控指揮系統。為了防止在樓群遮擋時收不到足夠的GPS衛星信號，在車上除裝有GPS接收機以外，還裝有壓電振蕩陀螺。利用卡爾曼濾波算法同時處理GPS、里程計和陀螺儀的數據來進行運載體的實時定位。 三、中心監控式的導航系統和自主導航系統的系統構成、技術特征 (一) 中心監控式的導航系統的構成、技術特征、運行流程 GPS/GSM衛星定位車載系統（以下簡稱車載機）由GPS接收模塊、GSM信息收發模塊、數據處理單元MCU三部分構成。這三部分的工作流程是GPS接收模塊接收到GPS衛星發射的原始電文，并根據從三顆以上不同衛星發來的電文

4、以1秒的刷新間隔提供該車輛的狀態，如：經度、緯度、高度、時間、速度、航向等數據，送給數據處理單元MCU，單片機再對這條數據進行壓縮和加密的處理；然后通過GSM模塊將按照設定好的格式，定時（1分鐘至1440分鐘）將這條數據通過GSM無線網絡傳輸到遠端監控中心的數據接收機中。數據接收機與數據庫服務器是通過RS232口直接物理連接的，通過控制軟件，其數據便存儲到了SQL SERVER數據庫中，結合GIS系統中的電子地圖，在監控軟件中便可以直接看到車輛的位置、速度、高度等信息，從而達到監控的目的。如果車載機數量的增加和車載機不斷發送數據的增多，此數據庫將不斷擴大。通過編寫程序，再通過對數據庫的操作，從

5、而實現對車輛的調度、監控、跟蹤和查詢等操作。 MCU負責整個車載機的協調工作，它接收到控制中心發來的指令信息或采集到功能信號后，對指令進行分析，然后輸出命令到相應的執行端。數據處理單元是以MCU單片機為核心的微型計算機系統，其功能電路還具有其他功能，如免提通話、接聽、自動撥號、斷油斷電等功能；通過汽車上各種輸出的電平脈沖信號，觸發單片機的控制系統，達到各種前端信號的采集、報警等功能，此處不一一列舉。 中心監控式的車載GPS系統在汽車終端處沒有地圖顯示，只有在中央控制室有地圖，每個車上有一個GPS終端，這樣就只能在中央控制室可以知道這些汽車的地理位置。駕車者只能通過中心的幫助才能間接獲取空間地理

6、位置信息的支持（參見圖1）。 圖1     (二) 自主導航系統的構成與技術特征 GPS自主導航系統就是能夠幫助用戶準確定位當前位置，并且根據既定的目的地計算行程，通過地圖顯示和語音提示兩種方式引導用戶行至目的地的汽車駕駛輔助設備。它包括兩個重要的組成部分：一是全球定位系統（Global Positioning System）簡稱GPS，由空間衛星、地面監控和用戶接收等三部分組成；二是汽車導航系統，GPS接收設備要想實現路線導航功能還需要一套完善的包含硬件設備、電子地圖、導航軟件在內的汽車導航系統。GPS導航儀硬件包括芯芯片、天線、處理器、內存

7、、屏幕、按鍵、揚聲器等組成部分。但就目前情況看來，市場中的GPS汽車導航儀在硬件上的差距并不大，主要區別還是集中在內置的軟件和地圖上。 GPS自主導航系統實現了野外踏勘、出游旅行的數字化智能導航，具有準確的地圖、地理信息，清晰的行進路線，提供多種的數據信息，包括位置坐標、航行路程、航行時間、方位、偏航方位角、偏航距離、預設報警等。作為成熟的GPS車載導航設備，應具有的基本功能包括：GPS衛星導航定位、電子地圖瀏覽查詢、智能的路線規劃、全程的語音提示。其中，電子地圖的數據量與詳細程度最為重要，除了豐富的城市地圖外，交通信息也是不可或缺的。此外，機器的外型、安裝方式、物理性能也是值得注意的。 產品

8、核心功能： 1. 地圖查詢功能： *可以在操作終端上搜索你要去的目的地位置。 *可以記錄你常要去的地方的位置信息，并保留下來，也和可以和別人共享這些位置信息。 *模糊的查詢某個位置附近的興趣點（POI），如：加油站，賓館、取款機等信息。 2. 路線規劃功能： *GPS導航系統會根據你設定的起始點和目的地，自動規劃一條線路。 *規劃線路可以設定是否要經過某些途徑點。 *規劃線路可以設定是否避開高速等功能。 *自動導航功能 *語音導航：用語音提前向駕駛者提供路口轉向，導航系統狀況等行車信息，就像一個懂路的向導告訴你如何駕車去目的地一樣。導航中最重要的一個功能，使你無需觀看操作終端，通過語音提示就可

9、以安全到達目的地。 *畫面導航：在操作終端上，會顯示地圖，以及車輛現在的位置，行車速度，目的地的距離，規劃的路線提示，路口轉向提示的行車信息。 *重新規劃線路：當沒有按規劃的線路行駛，或者走錯路口時候，GPS 導航系統會根據現在的位置，重新規劃一條新的到達目的地的線路。 (三) 中心監控式的導航系統和自主導航系統的比較 圖2   四、國內外發展現狀 (一) 國外簡況 車載導航定位系統一經問世，即顯示出強大的生命力和廣闊的應用前景，并產生了巨大的社會和經濟效益，成為90年代至今整個世界新的經濟增長點之一。 由于巨大的市場潛力和不可估量的發展前景，日本幾乎所有的汽車生

10、產廠家都參加了這一高科技角逐，僅近幾年投入市場的車載自主導航新系統就有30多個。美國、歐洲和日本的車載導航儀產品已經日益走向成熟，形成了規?；氖袌鲂枨蟆Ｈ缛毡镜暮赀_、尼桑、本田、馬自達、三菱以及松下、先鋒、阿爾派、健伍等公司都有自己的車載導航產品。世界其它發達國家如美國、德國、荷蘭不甘落后，力圖在該市場占有一席之地。目前在歐洲，由飛利浦、西門子開發的車載導航系統1995年已在雷諾、菲亞特等大眾化民用車輛上使用；奔馳-S系列、寶馬-7系列從上世紀90年代年起，廠裝車輛已將GPS車載導航系統列在選裝清單上。此外，根據GPSWord雜志刊登的美國工業發展研究機構的數據，2007年，日本、北美和歐洲

11、每年約有2000萬套產品售出，預測在2010-2015年間，約有60-70的汽車在出廠時，就已裝備車載導航系統，在以后時間里該系統的普及率將會逐漸提高到90。 (二) 國內發展現狀 中國的車載導航技術經過十幾年的市場培育，用戶目標與需求已逐步明確，以及技術的研發、市場的培育的逐步完善，車用導航裝置應用市場業已啟動和日臻成熟，現在已逐步進入應用的高速發展時期。中國上世紀末發射、建立并逐步健全的專為交通行業應用的北斗導航定位系統，將為車輛衛星導航定位產業的發展提供良好的基礎條件和無限廣闊的空間。此外，中國的道路建設和電子地圖技術，尤其是轎車市場的發展極大的推動了車載導航技術的發展。 21世紀初，北

12、京四維測繪技術總公司成功制作了“威馳”轎車的DVD地圖軟件，2002年率先在北京、上海、廣州和天津等四城市的電子交通地圖軟件投入使用，開創了中國車載電子導航的先例，自此，在國內逐漸涌現出上海暢想、深圳賽格導航，北京合眾思壯、靈圖軟件等數十家從事導航技術研發、生產骨干科技企業。 1. 國內相關企業信息分布 根據國內62家相關企業抽樣調查，基本信息分布參見表1: 圖3   2. 自主導航系統相關產品形式、價格區間、應用市場簡況 （1）產品形式: GPS汽車導航儀的種類繁多，有汽車內置DVD系統導航儀、外置便攜式車載導航儀、手持PDA手機導航設備等，一般按安裝方式可分為

13、兩類。一類為嵌入型，這種型式只適合于汽車的中控臺內安裝。另一類為外置型，則是在中控臺內無法安裝時采用。按整合情況又可分為兩類，一種是導航系統作為單一產品銷售安排。另一種為汽車AV導航系統，即導航與AV（音頻、視頻）構成一個多媒體系統捆綁銷售。 （2）價格區間與市場應用簡況: 目前，自主車載導航系統產品壽命周期正處于投入期成長期，成本較高，導航儀硬件廠家數量仍然較少，因此價格還比較高。價格與應用市場簡況如表2。 圖4    五、我國的車載導航定位系統產業特征與產品趨勢 (一) 我國的自主車載導航定位系統產業特征 1. 中國汽車導航市場正在形成，市場容量巨大，前景誘人

14、 中國汽車導航市場需求正在形成。隨著中國汽車工業的發展， 緩解交通擁堵問題，以及解決車輛個體與交通大環境有機融合的問題變得越來越緊迫，人們需要了解交通信息，疏導交通。同時，汽車生產企業順應用戶的需求，推出了個性化服務；而政府和相關企業在衛星、遙感、空間定位、通信技術方面正構筑一個比較好的基礎設施環境，將促使一個幾百億元乃至上千億元規模的導航產業的形成，市場容量巨大，前景誘人。 2. 與發達國家相比，以定位監控管理為主要用途的中心監控式的車載GPS系統在國內的大量應用成為中國在這一技術領域特有的“技術異化”現象 與發達國家相比，中國GPS導航技術的發展速度較慢，也走過一些彎路。十幾年前引進的GP

15、S技術，主要應用于車輛及其移動目標的防盜、報警與監控等方面，而不是GPS技術原本在定位與導航上的重大作用，成為中國在這一技術領域特有的“技術異化”現象。雖然以定位監控管理為主要用途的中心監控式的車載GPS系統在國內的應用、發展符合我國的國情，也表現出較強的產品生命力，并初具產業規模，但也反映出國內導航業的上游技術的研發能力較差，基礎技術的支持力度不夠，無法進行產品的成熟銜接。這既有技術的原因，當然也有政策引導的因素。 3. 目前，我國導航產業規模不大，缺乏知名的龍頭企業 “車載導航系統”1.5升以上、車價在15萬元以上的中高檔轎車目前是車載導航儀前裝配置的主要市場，但未來排量在1.5升以下、1

16、0萬元左右的轎車將增長很快。 從整體上看，國內導航市場從中高檔轎車起步，發展初期以后裝市場為主，后期前裝市場也將超過后裝市場。 (二) 自主車載導航定位系統產品特征與趨勢 （1）功能性的增強：表現在增加語音、聲控、娛樂等功能。 （2）高科技的運用：在汽車導航表現上更多運用高科技的表現，突出表現為三維影像導航運用了三維技術。 （3）兩用型：市場上已推出手持導航的產品，實現手機和車載兩用。 （4）提供信息服務：可顯示塞車信息的車載導航系統，已經受到大眾關注。 六、 國內汽車導航業存在的阻礙因素和產業化發展的有利條件 (一) 國內汽車導航業存在的阻礙因素 1. 導航地圖的生產、維護、更新還不適應產業

17、化發展的要求 發達國家車載導航裝置使用的高精度地圖，是由政府指定的專業部門或專業機構按統一標準負責制作和定期更新的，并可自由在市場上銷售，這在很大程度上既支持了科技企業的產品研發，又極大方便了在用車輛的安裝使用。而中國幅員遼闊，數據生產企業間缺乏協調協作機制，各自為戰，“孤島”現象嚴重。同時，當前中國正處于經濟轉軌期，城市擴容、道路擴充、環境變化、特別是高速公路建設，可說是日新月異。這些實時動態信息要及時采集，要求電子地圖的軟件數據必須及時的不斷修改和更新，以保證導航系統的實用性。當前數據生產企業的導航地圖的生產模式、更新機制與頻率遠不不適應產業化發展的要求。 2. 實時動態信息的采集與發布，

18、需要構筑一個全國公用、實時、高精度、大容量的信息平臺 交通信息通常分為靜態和動態兩類，前者指不隨時間變化或較小變化的交通信息，如道路、停車場、交通附屬設施等；后者則為實時變化的交通信息，如道路狀況、交通事故、天氣變化、車輛密度與流量等。實時動態信息的采集與發布，需要構筑一個全國公用、實時、高精度、大容量的信息平臺。要完成新的信息平臺建設，絕不是任何一家科技企業在技術和財力上可以承擔的，唯有政府組織實施、科研、企業積極參與，總體的智能交通才能盡快實現。 (二) 產業化有利因素 （1）國內導航技術（軟件）在不斷突破，某些技術已經達到國際水平。統一的接收體系和標準，也已得到重視。 （2）硬件（導航儀

19、）、軟件政策門檻低，國內企業的進入、發展以及國外導航企業的進入、競爭，軟件技術更加成熟，硬件價格將下降。 （3）導航地圖數據生產的市場進入門檻較高。目前，具有導航地圖數據生產資質的企業有：四維圖新、北京高德、瑞圖萬方、靈圖軟件、長地萬方、國家基礎地理信息中心等11家企業。國外導航企業的禁入政策為國內民族工業留下了競爭的空間，在數據生產方面可以形成知識密集型和勞動密集型相結合的車載導航系統產業。 （4）汽車導航未來發展中，信息服務、智能導航會成為重要的一塊，信息服務是一個必然的趨勢。在發展導航產品的基礎上將信息服務納入未來發展的規劃中，以信息業保證收益，也即在擁有一定的市場基礎和規模之后，將以服務收費為主，將信息、媒體和服務等作為新一輪的主要收益渠道。目前國內的信息服務行業才剛剛起步，實時信息服務的市場空間巨大。 A/D轉換器國內有部分廠商和研究單位推出了一些車載導航定位系統，但是由于技術簡單，GPS定位不夠精確，陀螺儀存在誤