《電子技術(shù)應(yīng)用》
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我國車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展技術(shù)路線圖探討
汽車物聯(lián)網(wǎng)
摘要: GPS,即全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GlobalPositioningSystem),是以全球24顆定位人造衛(wèi)星為基礎(chǔ),,向全球各地全天候地...
Abstract:
Key words :

關(guān)鍵字:GPS  車載GPS 導(dǎo)航技術(shù) 路線圖

  GPS,即全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(Global Positioning System),,是以全球24顆定位人造衛(wèi)星為基礎(chǔ),向全球各地全天候地提供三維位置,、三維速度等信息的一種無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng),。目前,GPS技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為多領(lǐng)域,、多模式,、多用途、多機型的國際性高新技術(shù)產(chǎn)業(yè),。車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的研制,,極大的加快了汽車向電子化、智能化方向前進的步伐,,不僅提高了汽車的經(jīng)濟性和安全性,,還改善了駕駛的穩(wěn)定性和舒適性,使汽車功能更加齊全,、服務(wù)更加人性化,,順應(yīng)了時代發(fā)展的潮流。

  車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

  在發(fā)達國家,,車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)非常成熟,,可以根據(jù)客戶的需要及車輛的實際情況,方便自由地在車上裝置該系統(tǒng),。在全球來看,,日本和美國GPS導(dǎo)航產(chǎn)品是領(lǐng)先的。日本的車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù)和使用覆蓋率均處于全球霸主地位,,日本導(dǎo)航軟件和地圖數(shù)據(jù)還在不斷發(fā)展和更新版本,,車載GPS導(dǎo)航儀的占有量已達數(shù)百萬臺。在美國,,車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)系列產(chǎn)品品種和類型應(yīng)有盡有,,完全能夠滿足不同用戶的需求。此外,,德國,、新加坡等國家也很早就開展了汽車自主導(dǎo)航的應(yīng)用,有著雄厚的技術(shù)基礎(chǔ),。

  我國衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展起步較晚,,20世紀(jì)90年代以后我國開始引進衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù),國家將其列為重點發(fā)展產(chǎn)業(yè),。目前,,我國衛(wèi)星導(dǎo)航業(yè)主要針對大眾市場,應(yīng)用于車載GPS導(dǎo)航,、便攜式GPS導(dǎo)航,、手機導(dǎo)航中。2009年7月,,在中國政府舉辦的全國地理信息產(chǎn)業(yè)峰會上,,中國全球定位系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用協(xié)會會長常志海在以“導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢”為主題的演講中指出,隨著國際市場的快速發(fā)展,,中國導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)面臨極大機遇,。目前,中國正處于高速發(fā)展期,,城市變化快,、公路建設(shè)速度快、汽車保有量增長快,,對導(dǎo)航產(chǎn)品的需求也就不斷增大,。有數(shù)據(jù)表明,截止2008年底,,中國民用汽車保有量達6467萬輛,,但車載導(dǎo)航加載率非常低,僅為2%,。因此,,我國車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)有著廣闊的發(fā)展空間。

  市場需求及發(fā)展目標(biāo)

  市場需求

  采用技術(shù)路線圖分析方法,,以市場為導(dǎo)向,,以專家意見為基礎(chǔ),通過調(diào)研和專題研討會,,結(jié)合德爾菲法和頭腦風(fēng)暴法對我國車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)市場需求情況進行了分析,。結(jié)果表明,車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)近期(1~3年),、中期(3~5年),、長期(5~10年)的市場需求如下:

  近期需求:低成本。目前很多高檔汽車在出廠時就配備有車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)裝備,,但車價也會因此而大幅度提高,。目前,我國車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的安裝率不足3%,,市場前景可觀,,但高昂的價格制約著GPS的快速普及。如何降低導(dǎo)航系統(tǒng)的制造成本,,已經(jīng)成為市場最為迫切的需求,。

  中期需求:精準(zhǔn)性。精準(zhǔn)道路信息要求車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)必須具備優(yōu)良的性能,。目前,,市場上車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)產(chǎn)品琳瑯滿目,但質(zhì)量參差不齊,。在高速行駛過程中,,如果GPS導(dǎo)航系統(tǒng)出現(xiàn)遲滯、失靈等狀況時,,不僅會給駕駛者提供錯誤信息,、產(chǎn)生誤導(dǎo),甚至?xí)陉P(guān)鍵時候帶來致命性的災(zāi)難,。因此,,保證車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)在顛簸、高溫,、濕度大等環(huán)境下都能夠穩(wěn)定運行,,并能自動建立空間索引、查詢和分析數(shù)據(jù)庫的歷史數(shù)據(jù)和道路空間動態(tài)數(shù)據(jù)等信息,,已經(jīng)成為車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的中期需求,。

  遠期需求:人性化。隨著汽車電器及電子市場需求的不斷拓展,,消費者對更為人性化的GPS導(dǎo) 航系統(tǒng)的需求將會不斷加大,。先進的分層、分塊地圖信息內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計,,增量式智能地圖塊調(diào)度算法,,大大提高人機界面響應(yīng)感受;多媒體語音合成技術(shù)在性能和合 成效果上達到國際一流水平,;通用的抽象地理和定位信息模型和分層組件式的軟件體系結(jié)構(gòu),,便于擴充功能和根據(jù)行業(yè)要求對產(chǎn)品的垂直定制;智能化路徑選擇算 法,,尋徑時間小于2秒,;完整有效的地圖制作和維護流程,貫穿地理信息采集,、信息格式轉(zhuǎn)化,、糾圖、地圖和地理信息發(fā)布和更新等各個環(huán)節(jié)的全生命周期的方法,、工具和標(biāo)準(zhǔn)等,。具有更人性化功能和鮮明時代特征的車載GPS系統(tǒng)不僅有著廣闊市場前景,,而且將是車載導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展方向。

  發(fā)展目標(biāo)

  結(jié)合市場需求分析,,通過市場調(diào)研和專題研討,,對車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的目標(biāo)要素進行分析,確定產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標(biāo),;同時以市場需求要素為基礎(chǔ),,根據(jù)產(chǎn)業(yè)目標(biāo)分析中得到的產(chǎn)業(yè)優(yōu)先序列,,構(gòu)建分析矩陣,,得出車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)需要優(yōu)先實現(xiàn)的產(chǎn)業(yè)目標(biāo)。

  與藍牙技術(shù)的完美結(jié)合,。車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)使節(jié)能、環(huán)保,、安全,、便捷等新時代需求變得簡單易得,但席卷全球的金融危機再次使車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的價格受到嚴峻挑戰(zhàn),,高成本再次成為GPS進入消費者市場的瓶頸。藍牙無線技術(shù)的出現(xiàn)使車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的低成本成為可能,。藍牙耳機,、藍牙手機等通訊設(shè)備技術(shù)的日臻成熟,則可以成功的替代GPS部件傳輸信號的功能,,車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)只需要接收和處理衛(wèi)星信號,,顯示裝置則負責(zé)地圖的存儲和位置的重疊。這樣不僅大大地降低了車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的生產(chǎn)成本,,還簡化替代了GPS的部分功能,,為其在短期內(nèi)批量生產(chǎn)提供了可能。

  手機將成為車載GPS替代品,。伴隨著手機電視,、手機上網(wǎng)、手機多媒體、手機藍牙等技術(shù)的日臻完善,,手機的優(yōu)勢也在不斷凸顯,。更令人驚喜的是,3G手機,、3G網(wǎng)絡(luò)全球覆蓋的時代已經(jīng)到來,,手機將逐漸成為車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的替代品。目前,,內(nèi)置GPS系統(tǒng)的手機大量面市,,它以體積小巧,、性能穩(wěn)定,、價格低廉、攜帶方便等優(yōu)勢成為導(dǎo)航系統(tǒng)市場上的新秀,。

  信息終端實時化,、多樣化、融合化,。車載GPS導(dǎo)航技術(shù)與汽車電子技術(shù)的高度融合將是未來技術(shù)發(fā)展的主要趨勢,。高端車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)將成為集導(dǎo)航、娛樂,、通信與信息服務(wù)功能于一體的綜合信息終端,,可以實時提供動態(tài)交通信息、行駛狀況信息,,兼?zhèn)洳シ?、可視化倒車監(jiān)控、車載電話,、車載筆記本,、互聯(lián)網(wǎng)以及車載辦公等功能,可滿足人們?nèi)轿坏男畔⑿枨?。車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)還可以與汽車電子防盜系統(tǒng)完美結(jié)合,,提供被盜車輛的具體位置、動態(tài)信息等,,聯(lián)手出擊打擊盜竊犯罪活動,。屆時,車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)將真正成為汽車電子技術(shù)的“集大成者”,,獨分一方天下,。

  關(guān)鍵技術(shù)

  為了達到上述的發(fā)展目標(biāo),車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)還必須克服一系列的技術(shù)問題,。

  動態(tài)位移誤差小,。影響車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)信息精準(zhǔn)性的關(guān)鍵技術(shù)是縮小系統(tǒng)動態(tài)位移誤差,,系統(tǒng)必須持續(xù)不間斷保證衛(wèi)星數(shù)據(jù)與地面同步監(jiān)測數(shù)據(jù)獲取的動態(tài)配準(zhǔn),動態(tài)的進入GPS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫,,精準(zhǔn)的確定車輛的當(dāng)前位置,,并且與實際偏差不能超過10m,同時還能進行偏離規(guī)劃路段報警提示,,當(dāng)車輛行駛偏離路線時能及時地報錯提示,。

  遲滯緩沖時間短。在車輛高速行駛過程中能具有預(yù)見性的提示動態(tài)信息,,盡可能的縮短遲滯緩沖時間,,同時還需改變導(dǎo)航系統(tǒng)對衛(wèi)星導(dǎo)航的過度依賴,積極研發(fā)地磁導(dǎo)航,、慣性導(dǎo)航等技術(shù),,全方位地為駕駛者提供精準(zhǔn),、實時的道路信息,。

  電子地圖全自動實時更新。由于我國出于安全,、政治等多方面考慮,,電子地圖的開放程度較低,獲得電子地圖的成本高居不下,,加上我國的道路基礎(chǔ)設(shè)施在不斷的完善之中,,道路等信息變化較快。因此,,如何研發(fā)新型技術(shù),,為車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)提供實時更新的電子地圖,系統(tǒng)能夠自動實時更新高精準(zhǔn)的電子地圖也成為了車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的技術(shù)瓶頸,。

  多媒體平滑無縫銜接,。GPS背 景音樂播放,菜單,、圖標(biāo)選擇以及警告信息的語音錄入,、輸出系統(tǒng),多媒體平滑無縫銜接技術(shù)的研究,,是實現(xiàn)信息終端實時化,、多樣化、融合化的關(guān)鍵技術(shù),,一方面 需要科學(xué)解決語音接口技術(shù),、陣列麥克風(fēng)技術(shù),藍牙免提通信技術(shù),,手機藍牙替代接口技術(shù),。另一方面需要行業(yè)協(xié)會制定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則,,企業(yè)進行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn),以增強不 同多媒體間的平滑無縫銜接,。

  研發(fā)重點

  開展對車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)前景影響最大的R&D重點領(lǐng)域課題的研究,,是解決該產(chǎn)業(yè)技術(shù)瓶頸問題的最有效途徑。從而實現(xiàn)不同階段車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)目標(biāo),,滿足市場的需求,。

  車載GPS專用高精度電子地圖技術(shù)。車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)專用高精度電子地圖技術(shù)是導(dǎo)航系統(tǒng)為駕駛者提供精準(zhǔn),、實時道路信息的技術(shù)瓶頸,,屬于高新技術(shù)產(chǎn)品,有著廣闊的消費市場,,盡管它的開發(fā)難度較大,、成本較高,政府管制較為嚴格,,但由于屬高端高利潤市場,,應(yīng)盡早進入。

  提供精準(zhǔn),、實時的道路信息技術(shù),。能為駕駛者提供精準(zhǔn)、實時的道路信息是車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的迫切需求,,如何擺脫對衛(wèi)星唯一導(dǎo)航的依賴性,,積極研發(fā)地磁導(dǎo)航技術(shù)、慣性導(dǎo)航技術(shù),,彌補衛(wèi)星導(dǎo)航時滯時間較長的缺陷,。由于該項技術(shù)產(chǎn)品屬于高端技術(shù)產(chǎn)品,有著廣闊的需求市場和豐厚的利潤回報,,因此,,在解決經(jīng)費問題后應(yīng)重點研發(fā),以提前占領(lǐng)市場,。

  多媒體平滑無縫銜接技術(shù),。雖然多媒體信息終端實時化、多樣化,、融合化屬于中遠期需求,,但是由于多媒體的銜接是大勢所趨,能夠極大的滿足消費者的娛樂需求,, 屬于較高層次的精神娛樂消費,,加上該產(chǎn)品的消費目標(biāo)群體均為高端消費者,因此,,市場前景廣闊,。另外,,由于多媒體平滑無縫銜接技術(shù)尚未成熟,目前缺乏較為統(tǒng) 一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),,提前涉入該技術(shù)的研究,,可以獲得行業(yè)統(tǒng)一規(guī)則的制定權(quán),有利于實現(xiàn)行業(yè)技術(shù)的壟斷地位,。因此,,該技術(shù)需要近期或中期提前投入。

  實施建議

  目前我國車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)市場還有待進一步規(guī)范,,需要國家,、行業(yè)協(xié)會、企業(yè)等各個部門分工協(xié)作,、各司其職,,推動行業(yè)間的大聯(lián)合。主要需要做好以下工作:(1)國家主管部門需要加強對導(dǎo)航行業(yè)規(guī)范性的管理與領(lǐng)導(dǎo),,推行準(zhǔn)入制和許可證制,,廢除小作坊、低質(zhì)量的生產(chǎn)制造,,出臺擇優(yōu)支持和大力扶持的行業(yè)政策,,從源頭上保證行業(yè)技術(shù)的高起點,逐步形成有序競爭和良性發(fā)展的局面,。(2)行業(yè)協(xié)會積極發(fā)揮中間橋梁作用,加強與政府,、企業(yè)的溝通合作,,積極推進行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定進程,建立并逐步完善產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)體系,。(3)企業(yè)對外需要加強與國外企業(yè),、技術(shù)機構(gòu)等相關(guān)部門的合作,保持技術(shù)交流與信息的溝通,;對內(nèi)還需要加大技術(shù)研發(fā)投資力度,,加強企業(yè)間及產(chǎn)業(yè)上下游之間技術(shù)、信息的共享,,努力提升我國車載GPS導(dǎo)航行業(yè)的整體水平,。(4)進一步開放、更新電子地圖,。目前,,我國電子地圖制作成本高、更新速度慢,,嚴重影響了我國車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展,,制約了其市場化運作的進程,,如何克服這一難題已成為政府、行業(yè)協(xié)會,、企業(yè)等部門的首要任務(wù),。 

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