浅谈汽车用GPS卫星导航系统的发展应用和发展趋势

来源 :中国科技博览 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xuxiaoxiu
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  [摘 要]全球卫星定位系统(GPS)已广泛应用在陆路交通上,以此为提供汽车现在位置和运动轨迹的信息,以此提高了交通运输的效率,减少交通阻塞,降低排放污染和交通事故,节约了出行时间,近年有向C2C(车对车的信息交流)、C2I和ADAS(先进驾驶辅助系统)等应用发展的趋势。本文将简要介绍汽车用GPS卫星导航系统的发展应用和发展趋势。
  [关键词]汽车 GPS卫星导航系统 发展应用 发展趋势
  中图分类号:U461 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)12-0156-02
  汽车导航技术的应用极大地改变着人们的出行和生活方式,使行驶中的汽车不再是道路上的孤立物体,因而很快受到广大用户的重视和欢迎,在全球发达国家的应用普及极快,目前各国的汽车公司纷纷将其作为正常配置或选装件面向顾客进行提供。它利用用户设备,以空间卫星进行无线电自动导航。驾驶者只要在出行前向系统输入起始地点、选路原则,即可根据汽车装载的行驶系统到达目的地。这样,既可以提高交通运输的效率,减少交通阻塞,还可以降低排放污染和交通事故,节约了出行时间。与此同时,汽车导航技术近年还有向C2C(车对车的信息交流)、C2I和ADAS(先进驾驶辅助系统)等发展的趋势。
  一、汽车用GPS卫星导航系统的组成
  完整的汽车导航系统应该包括全球卫星定位系统(GPS)和车辆自动导航系统两部分。
  1、全球卫星定位系统(GPS)
  GPS是英文Global Positioning System (全球定位系统)的缩写,全球卫星导航定位系统是由美国和前苏联各自单独发展起来的,美国称之为全球卫星定位系统GPS,前苏联的则称为卫星导航系统 GLONASS,两者的作用实质是相同的。其主要任务是使海上舰船、空中飞机、地面用户及目标、近地空间飞行的导弹,以及其他卫星和飞船等,实现各种条件下连续实时的高精度三维定位和速度测定,还可用于大地测量和高精度卫星授时等。GPS定位系统由空间卫星、地面监控和用户接收设备三部分组成。
  2、车辆自动导航系统
  车辆自动导航系统一般是由GPS天线、显示屏、带功能按键的主机,以及语音输出设备构成的。实际中一般都是利用用户输入目的地、在车载屏幕上显示电子地图,通过汽车音响系统来输出语音提示信息来实现行驶中的导航。
  二、GPS在汽车導航及交通管理方面的应用
  汽车导航及定位是在全球卫星定位系统的基础上发展起来的一门新型技术,1994年 GPS转为民用以来,它在汽车上的应用获得迅猛进展。日本为提高汽车的定位精度,采用修正式D-GPS技术,利用FM频道进行误差修正,使定位精度提高十倍,即可达到10M精度的定位等级。它再辅以道路交通通信技术及自导式电子地图光盘,其覆盖率已达80%的日本地区,装车使用率已近半数。在欧洲和美国正在形成巨大的市场,它们主要采用中央导航式,即使用地面监控中心进行导航等多方面服务,如在防盗、追捕罪犯和治安巡逻都派上用场。
  全球第一台汽车导航装置首次安装在1987年的丰田皇冠轿车,受限于当时的技术水平,这种尝试性装置只能使用安装在车上的行驶转向和车速传感信号,即为完全的自主导航。1990年出现了具有实用价值的汽车导航装置,首次使用了GPS卫星定位信号,并与地图匹配计算显示出车辆的行驶路线。1994年又问世了具有道路交叉路口语音提示功能的导航装置。1993年,全世界车载导航装置销售量只有13万套,1997年则上升到200万套,2000年超出400万套。到2006年全球车载导航系统销售量就达到约750万台,比上年增长16.2%,2010年,全球车载导航系统的市场规模达到1300多万台,其年复合成长率为11.8%。
  从发展的进程可以看出GPS在汽车导航及交通管理方面的应用主要体现在以下几个方面:
  1、在汽车上应用的基本特点:第一,具有全天候、全球性的精确测定汽车的三维位置,即经度、纬度和高度的能力,而基本上不受天气变化、地理环境和时间的影响;第二测量快捷,只需几秒钟就可准确定位;第三,它的隐蔽性强,在测量定位时,只接收卫星信号而不发射任何信号。
  2、给汽车提供出行路线规划和进行导航:提供出行路线规划是汽车导航系统的一项重要功能,它包括自动线路规划和人工线路设计。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。人工线路设计是由驾驶者根据自己的目的地设计起点、终点和途径点等,自动建立线路数据库。线路规划完毕后,显示器能够在电子地图上显示设计线路,并同时显示汽车运行路径和运行方法。
  3、对车辆跟踪:利用GPS和电子地图可以实时显示出车辆的实际位置,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。利用该功能可对重要车辆和货物进行跟踪运输。
  4、对车辆实行调度指挥和紧急援助:中心可以监测区域内车辆运行状况,对被监控车辆进行合理调度,指挥中心也可随时与跟踪目标通话,实行管理;通过GPS定位和监控管理系统可以对遇有险情或发生事故的车辆进行紧急援助。监控台的电子地图显示求助信息和报警目标,规划最优援助方案,并以报警声光提醒值班人员进行应急处理。比如警车、救护车、出租车的导航系统的使用。
  5、可在车上进行信息查询:可为用户提供主要目标物,如对景点、宾馆、医院、加油站等建立数据库,用户能够在电子地图(GIS)上根据需要进行查询,查询资料可以文字、语言及图象的形式显示,并在电子地图上显示其位置。同时,监测中心可以利用监测控制台对区域内的任意目标所在位置进行查询,车辆信息将以数字形式在控制中心的电子地图上显示出来。
  三、汽车用GPS卫星导航系统在我国的应用和发展   我国2002年在国产威驰轿车上成功安装了电子导航装置,揭开了汽车导航装置在中国应用的序幕,标志着中国在实施智能交通上又迈出了实质性的坚实一步。 2011年中国汽车导航销售量约1212.5万套,环比增长31.37%,预计未来两三年内,一些新兴产业对前、后装导航市场的促进作用明显,因此,综合看来,汽车导航的整体销售市场仍然是上升态势。预计到2015年,中国大陆市场的车辆导航将会达到1700万台的规模。
  1、汽车用GPS导航车载装置以及系统在我国的应用发展。
  1)汽车用GPS导航车载装置生产能力迅速提高,其功能、质量也在不断提升。价格与国外同类产品相比具有很高的性价比,发展前景诱人。
  2)已积累了相当多的可借鉴的应用技术,如邮运车、金融运钞、警车指挥、防讯跟踪、公交调度等等,有的 GPS已运行了数年。现在GPS建站十分快捷,有的只需2-3天就可完成,基地控制已拓展到直径达1500~2000公里的范围。
  3)借用了 GSM通讯网络技术,既保证了系统容量扩充,又节省了大笔建设专用通讯平台的费用,大大降低了系统成本和使用费,使广大消费者用得起,也用得放心。
  2、我国车用GPS的近期目标和远期目标
  考虑我国轿车的保有量迅速增大,这使得我国发展车用GPS的步骤已十分明确:近期目标应该是汽车导航、电子地图实施、汽车的防盗、监控、跟踪、调度和指挥,即集中在与汽车当前所处位置有关的信息服务项目;远期目标则是诸如车辆行驶前方交通信息、交通管制及停车场动态信息;C2C(车对车的信息交流)和C2I和ADAS(先进驾驶辅助系统)的发展。
  3、不断提升我国自主开发的“北斗导航系统”的应用
  北斗卫星导航系统简称北斗系统,英文名称为BeiDou Navigation Satellite System,缩写为BDS。北斗系统是中国自主建设、独立运行,与世界其他卫星导航系统兼容共用的全球卫星导航系统,可在全球范围内全天候、全天时,为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务。中国卫星导航系统建设是国家科技重大专项,它在按照计划实施“三步走”的发展战略。第一步,2000年建成了北斗卫星导航试验系统,解决了我国自主卫星导航系统的有无问题;第二步,建设北斗卫星导航系统,2012年形成区域覆盖能力;第三步,2020年左右,形成全球覆盖能力。
  我国自主研发的基于北斗导航系统的GPS车载导航终端发展迅猛,并且具有了更多亮点:一是具有了更高的定位精度和可用性,产品基于北斗+GPS组合定位技术,可接收所有可见的北斗与GPS卫星信号,可实现更高的定位精度和可用性;二是北斗导航定位系统独有的可传多达120个汉字信息的通信功能,使远离城市的车主在通信信号无法覆盖的区域也能通过短信进行通讯。产品可完全替代GPS车载导航终端,可广泛使用于国防、野外勘测、野外探險等专业领域,也可用于公务车、私家车等领域。该产品的推出,打破了GPS系统在我国车载导航产业垄断地位,将有力推动我国北斗导航产业在民用及行业应用领域的发展,基于北斗的汽车导航终端设备研制成功,为后续推进基于北斗的汽车物联网服务及应用也奠定了坚实的基础。
  四、汽车用GPS导航市场的发展趋势
  目前可用于车用GPS系统可大致分为两种,车载用GPS导航系统和便携式导航(PND)系统,一个是可以通过手机等移动网络设备提供定位服务,另一个方向是瞄准了汽车应用,例如C2C(车对车的信息交流)、C2I和ADAS(先进驾驶辅助系统)等。
  汽车导航市场中,据估计,2008年PND的出货量同比将增长43%,从2007年的3200万件增长到4600万件。主要增长动力依然来自车载导航市场的低于水准的普及率,对市场的教育和推广的力度依然不够。低成本的OEM导航仪(两用便携导航仪)将会在中级汽车中开辟新的市场,预计到2012年在欧美新售的汽车中,车载导航仪占有率将超过25%。2007-2013年OEM仪表板内置导航仪的年均增长率将达到15%,便携式导航仪的增长速度为16%,预计到2015年导航市场规模将达到汽车保有量的50%(如图1)。
  导航技术发展到今天已经超越了简单的点到点式的路线指南,基于地图的独立驾驶辅助系统和汽车间的协作式安全系统将是下一步的发展目标。
  集成先进驾驶辅助系统(ADAS)和紧急救援呼叫于导航系统中,将是所有高档汽车的标准配置。ADAS包括适应性航速调节器(Adaptive Cruise Control,ACC)、适路性车头灯照明系统(Adaptive Frontlight System,AFS)、车道偏移指示(Lane Departure Warning,LDW)、行车盲点监控(Blind Spot Monitoring,BSM)、停车辅助系统(parking assistance)与防撞安全系统(pre-crash safety systems)。不过ADAS的导入,除了要考虑ADAS设备对于汽车成本可能造成的影响之外,设备运作的稳定性与安全性,也是重点,因此汽车电子厂商在设计相关产品上,必须在成本与稳定运作两大条件要求下,取得平衡点,才能打入车厂供应链。
  紧急呼叫是当前远程信息市场中的典型应用,欧盟提出了泛欧紧急救援服务eCall系统的提案。一旦发生交通事故,车载eCall发送器就会自动发送紧急呼叫到最近的救援中心。美国的ON Star和日本也已经开展了类似的服务。现在装载eCall系统的车辆还不是很多,但预计2010年将开始告诉增长。尤其是欧洲市场,2013年超过70%的新车将安装该系统,美国也会有一般的车加入ON-Star,而日本的安装比例将达到30%(如图2)。
  纵观导航市场的发展趋势,低成本、联网的车载导航系统(两用便携导航仪)将会在中低档汽车市场占据一定的份额。集成ADAS和紧急救援呼叫的导航系统将是所有高档汽车的标准配置。此外,为了给车厢带来家中客厅的感受,WMA、MP3 、DIVX、 MPEG等格式的音视频内容播放和文件下载功能将会集成到汽车导航系统中。
  五、结语
  中国的汽车导航技术经过十年的市场培育,用户目标与需求逐步明确,技术的研发、市场的培育逐步完善,汽车导航技术应用市场业已启动和日趋成熟,现已逐步进入道路交通行业应用的高速发展时期。我国的高速公路通车里程已据世界第三位,公路总里程也已达400万公里,高速公路近8万公里,我国汽车保有量近7400万辆,为GPS市场提供了广阔的市场空间,当前的问题是相关行业要不断创新,不断有前瞻性地发展车载导航系统的集成产品来满足市场的深度需求。
  参考文献
  [1] 钱岳明,汽车装潢与美容技术,北京:人民交通出版社,2007,12.
  [2] 张劲松,吴政清,赵江涛;汽车导航原理及其应用,军用汽车管理,2004,6(113).
  [3] 百度网站资料.
  [4] GPS报.
其他文献
[摘 要]文章试图对高职兼职教师队伍的研究与管理,以便尽快建立一支具有过硬的素质、均衡的结构、高尚的师德、较高教学水平和较强实践能力的兼职教师队伍。  [关键词]兼职教师;聘任机制;激励机制  中图分类号:G451.42 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)12-0157-01  一、社会需要为兼职教师营造良好的聘任环境  首先,高职院校要坚持服务地方经济,服务企业,办出质量和
期刊
[摘 要]答疑是任何一种教学方式都具有的重要环节,对于网络远程教学来说,也是如此。本文提出基于本体论的网络教育智能答疑系统模型和相关技术,以期解决在远程教育实践中,答疑系统智能性、交互性和资源共享性3个方面的问题。  [关键词]智能答疑、本體  中图分类号:TB381 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)12-0155-01  一、研究意义和国内外研究概况:  本体是近几年来的
期刊
[摘 要]为了丰富人们的生活,广播也开始走向多样灵活化的形式进行发展,特别是调频广播的发展很是受到人们的追捧,为了让人们更好地了解调频广播,本文选择调频广播发射技术特点及发展趋势作为研究课题。  [关键词]调频广播,发射技术,特点与发展趋势  中图分类号:C931 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)12-0150-02  调频广播由于其自身优越性,受到越来越多人的关注;伴随着
期刊
[摘 要]笔者通过对列宁新经济政策与中国市场经济的主要内容、获得成果和实质的比较,否定了学术界关于列宁的新经济政策是社会主义发展过程中的“历史倒退”这一观点。得出中国的市场经济是对列宁的经济政策的继承和发扬,是对马克思恩格斯的社会主义理论构想的否定之否定的观点。大力发展生产力是经济文化落后国家走上社会主义道路的普遍规律。坚持对外开放是我国市场经济体制改革的重要前提。  [关键词]新经济政策;市场经
期刊
[摘 要]目的 考察注射用头孢替安的细菌内毒素检查方法。方法 按《中国药典》2005年版二部收载的细菌内毒素检查方法进行试验。结果 实验表明当头孢替安稀释成2mg/ml时,对鲎试剂的凝集反应无抑制作用。结论 可以用细菌内毒素检查法替代家兔热原法来注射用头孢替安的质量。  [关键词]注射用头孢替安;鲎试剂;细菌内毒素  中图分类号:R9 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)12-
期刊
[摘 要]随着社会度对人才的转型,高职院校要适应社会发展就必须顺应人才需求,教学上也就必然要随之而改革。而高职院校的化学实验是学生将理论付诸于实践的平台,其重要性不言而喻。但是从现状来看,一些高职院校实验教学课程结构不合理、教学内容陈旧及和其他学科间沟通不畅,因此改革是培养人才必须方案。本文对高职院校的化学实验教学改革做了一些思考,从中发现存在的问题并采取合理改进措施。  [关键词]教学改革 化学
期刊
[摘 要]随着计算机网络技术的快速发展,网络安全日益成为人们关注的焦点。本文分析了影响网络安全的主要因素及攻击的主要方式,从管理和技术两方面就加强计算机网络安全提出了针对性的建议。  [关键词]计算机网络、安全、管理、技术  中图分类号:G633.67 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)12-0162-01  计算机网络是一个开放和自由的空间,它在大大增强信息服务灵活性的同时
期刊
[摘 要]坚持能力本位是高等职业教育课程改革与建设的必然趋势和本质要求。电气设备作为供用电技术和电力工程管理专业的优质核心课程,在高素质技能型人才培养的过程中占有举足轻重的位置。电气设备课程教学团队以精品课程建设为契机,坚持以能力本位为核心,结合校企合作,在树立教育理念、构建课程体系、创新教学方法和建设教学情境等方面进行了有益的尝试与探索,取得明显效果。  [关键词]能力本位 电气设备 校企合作 
期刊
[摘 要]近年来基层班组人员调动较多,新员工比例逐年上升,同时班组工作强度加大,工学矛盾较为严重,管理、技能知识的延续性和传递效率不能满足需要,在一定程度上影响了班组(专业)整体工作效率和管理、技能水平的提高,也影响到“三集五大”体系建设成效的显现。嘉兴电力局调控中心二次运行组深化“知识管理”理念,结合班组建设要求和实际工作,创新班组(专业)管理模式,构建全新的“知识管理型”班组管理模式,达到知识
期刊
[摘 要]数学教育的目的无非是为了追求一种学习对另一种学习的促进作用。因此,在数学教学中研究迁移问题,有其特殊的、深刻的意义。  [关键词]高中数学 数学教学 迁移思想  中图分类号:G623.5 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)12-0160-01  作为教师,我们是教学活动的导演,要时刻提醒自己,永远不要让自己导演的教学活动背离了“为迁移而教”的主题,不但自己要切实做到
期刊