GPS車載導航定位技術研究

郭宏

摘要：隨著經濟的快速發展，人們對生活品質的要求越來越高，汽車也越來越普及，而在汽車上，車載導航是必不可少的一項重要功能。本文首先介紹了車載導航與定位技術在國內外的發展現狀及發展趨勢，并對其技術與檢測手段進行了討論，以期為我國汽車導航與定位技術的更新與規范化提供一定的借鑒。

關鍵詞：車載導航;定位技術;發展趨勢

引言：隨著汽車的普及和交通需求的日益增加，造成交通堵塞、交通事故、環境污染等消極影響，逐漸成為世界各國的經濟與社會發展問題。作為汽車的關鍵部件，汽車導航系統是解決該問題的一個重要方法。

1.車載導航定位概述

目前市面上的車載終端以TELEMATICS為主，它是一個由電信和信息化組成的術語，它的意思就是讓司機可以通過無線通訊技術，與外界的信息進行互動，從而為使用者提供針對性的位置的服務。該系統具有導航、定位、通訊、遠程監控、車輛狀態上傳等多種功能。在這些功能中，最常用的就是導航，它可以為用戶提供定位、路況查詢和導航等各種基于地理位置的服務。通過使用ONSTAR等前置設備，可以實現導航和定位。汽車導航終端一般可以向使用者提供定位搜索業務，它可以查找所需要的目標地點，也可以對周圍的合適的地址進行查詢，從而進行線路的計算和指導，為使用者提供最優的路線戰略，以及提供動態的路況。一旦遇到突發事件，它的定位和報警功能就會自動發送位置，從而提高了救援的速度。

2.系統設計

汽車導航系統由導航計算機、天線、GPS接收器、控制面板、速度傳感器、陀螺傳感器、揚聲器、液晶顯示器、CD-ROM驅動器、存儲器、網絡通訊接口、語音和紅外線遙控。GPS接收機通過天線接收GPS信號，通過串口發送給導航電腦，通過GPS采集到需要的經度、緯度、速度、航向等數據，然后利用速度傳感器和陀螺傳感器組成的DR系統，通過坐標轉換、精度分析、糾錯等方法獲取車輛的位置，并通過GIS軟件生成的導航地圖將其位置顯示出來，并通過語音的提示，指導司機選擇最佳的行車路徑。其中，電子地圖不僅能顯示車輛的位置，還能提供諸如加油站、醫院、學校等交通工具的地理信息。此外，該系統還可以通過與駕駛員通信模塊進行無線通信，對駕駛員進行遙控。

3.定位方法分析

由于車載導航與定位技術的迅速發展，目前世界上已有許多不同的車輛導航系統，但是GPS、慣性導航系統、DR、地圖匹配、地面無線電頻率定位等傳統的GPS、DR、、地面無線電頻率定位等傳統的GPS/DR/DR聯合定位系統都有其缺點。本文介紹了GPS/DR/MM組合導航系統的基本硬件構成。DR系統由車速傳感器、角速率陀螺、數據采集卡等組成。車速傳感器通過信號處理電路對車輛的轉速進行調整，并將其傳輸至數據采集卡，同時，通過角度率陀螺測量到的轉速信號經過調制后，再發送到數據采集卡中。然后用數據采集卡把這個信號傳給導航電腦，再把GPS接收到的GPS信號和DR算法結合起來。DR系統的工作原理是：在有足夠的衛星數量，也就是GPS接收器可以接收4個以上的GPS/DR/MM組合;如果沒有接收到足夠的衛星信號，比如載具進入了城市或地下通道，那么，該導航系統就進入DR模式，把衛星信號消失之前的最后一個點作為初始點，利用它的座標和航向值作為初始資料，利用航位計算來實現自動導航，同時，由于GPS定位精度的問題，在與數字地圖分析相結合的過程中，可能會發生軌道偏差，這時，利用地圖匹配技術，得到了與道路相結合的軌道描述。

4.導航定位性能測試項目

4.1首次定位時間

首次定位時間是用來測量接收器的信號搜尋速度，確定接收器的首次定位時間是由初始條件決定的，根據使用者在啟動設備之前的情況，分為冷啟動、溫啟動和熱啟動首次定位時間。

4.2定位精度

定位精度是指在給定信號條件下，由接收衛星信號的導航系統計算出的位置與實際位置的誤差。所謂的測速精度，就是由接收的衛星導航系統所算出的速度與實際速度的誤差。常用R95法和RMS法進行精度分析。由于采用了不同的統計方法，所得的結果也有很大差異。

4.3失鎖重捕時間

失鎖重捕時間是指當接收端不能收到信號時，在終端裝置獲得與標準定位結果一致之前，再一次收到信號開始計時。這個參數表示接收信號不能鎖定，不能完成定位直至位置確定。失鎖重捕時間愈短，則說明接收器的定位能力較強，因此可以評價終端的功能。

4.4跟蹤靈敏度

跟蹤靈敏度是評價終端性能的關鍵指標，它是指在接收到信號后，被檢測裝置能夠連續地輸出高精度、高精度的電力信號。它的主接收端在完成位置時，需要的最低功率，以確保定位精度。

5.車載導航定位射頻性能測試方法

5.1通用方法

多個系統導航所需信號的來源都是模擬衛星信號，待測終端利用射頻線實現跟信號源的連接，車載終端利用串口線實現定位數據信息的反饋。車載終端導航定位射頻性能測試系統利用天線實現衛星信號的接收，隨后進行測試，完成對天靜態和動態性能的測試，以獲取到的衛星信號和位置數據為基礎，能夠開展虛擬路測。可以利用實驗室、場地、虛擬路測等不同的方法，針對冷、熱啟動首次定位時間、靈敏度、失鎖重捕時間、定位精度等開展性能測試。基本的測量手段跟一般民用終端導航定位性能測試手段差別很小。

5.2緊急狀況下車載定位警報系統定位測試方法

汽車定位報警系統的位置檢測方法是在緊急情況下進行汽車導航和定位報警系統的試驗。目前，國際上常用的導航參數格式為NMEA-0183，并根據NMEA-0183進行了比較試驗。RAIM是檢測終端接收到故障衛星信號后，根據非故障信號進行識別的能力。脈沖干擾的抗干擾試驗是指在有標準的脈沖信號干擾情況下，終端能否對衛星信號進行跟蹤

結束語

目前，GPS車載導航的性能還處于探索階段，相比于傳導測試，它能夠更好的反映用戶的使用體驗，是未來的發展趨勢。

參考文獻

[1]張永強，張永健.嵌入式GPS/GPRS車載定位技術研究[J].儀器儀表學報，2007（S1）：4.

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