《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

  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:精準性。精準道路信息要求車載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、工具和標準等。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

  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)的目標要素進行分析,確定產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標;同時以市場需求要素為基礎(chǔ),根據(jù)產(chǎn)業(yè)目標分析中得到的產(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。

  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枨蟆\囕dGPS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,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,動態(tài)的進入GPS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫,精準的確定車輛的當前位置,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、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)會制定標準規(guī)則,企業(yè)進行標準化生產(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,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、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、實時的道路信息技術(shù)。能為駕駛者提供精準、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)標準,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)標準的制定進程,建立并逐步完善產(chǎn)品的標準體系。(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)?!?/font>

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