車載GPS導航系統(tǒng)的應(yīng)用功能與注意事項

1、車載 GPS 導航系統(tǒng)的應(yīng)用功能與注意事項現(xiàn)代人對于GPS已經(jīng)不是很陌生了，雖然 GPS系統(tǒng)一開始是為軍事目的而建立的，但 很快在民用方面得到了極大的發(fā)展。把GPS用于車載導航來說，有不少人恐怕還只是聽說過，沒有實踐過吧。 GPS汽車應(yīng)用系統(tǒng)的未來似乎是無可限量，技術(shù)進步帶來的夢想也是 沒有止境的。GPS汽車系統(tǒng)為地球表面上每一塊土地提供了一個全新的、瞬時可知的地址 這是對位置和距離制定的新的國際標準。應(yīng)用在了解車載 GPS 之前大家應(yīng)該知道車載 GPS 導航的結(jié)構(gòu)和與車輛跟蹤系統(tǒng)的區(qū)別。就目前的車載GPS系統(tǒng)終端通常由 GPS模塊、無線通信模塊、報警控制模塊、語音控 制模塊、顯示模塊和車載

2、PC 等幾個部分組成：1. GPS模塊：安裝到車輛上的小型裝置，是GPS車載單元的一部分，用來接收衛(wèi)星所傳遞的信息。2. 無線通信模塊：通常采用車載無線電話、電臺或移動數(shù)據(jù)終端（MDT ）以完成信息交互功能。3. 報警控制模塊：向監(jiān)控中心網(wǎng)絡(luò)發(fā)出報警訊號，通報車輛異常信息。4. 語音控制模塊：完成聲音控制及服務(wù)等功能。5顯示模塊：用來顯示位置路況等視頻圖象信息，可選用LCD、CRT或TV顯示。6車載PC:整合處理各功能模塊，配合相應(yīng)的軟件，完成指定功能，如進行數(shù)據(jù)處理， 計算出所在位置的經(jīng)度，緯度，海拔，速度和時間等。由于使用環(huán)境的特殊性，作為系統(tǒng)核心的車載PC的必須體積小，集成度高，功耗低，

3、處理能力強，操作簡單便捷。目前車載 PC 較多的使用嵌入式操作系統(tǒng)，如 WINDOWS CE 和嵌入式 LINUX 等 。根據(jù)車輛使用的頻繁性以及道路的復(fù)雜性的要求，它必須可靠性要 高，且擴展性和兼容性要好GPS車輛應(yīng)用系統(tǒng)一般分為兩大類：車輛跟蹤系統(tǒng)和車輛導航系統(tǒng)。它們在功能上截 然不同，一種是用于車輛的防盜，一種則是用于車輛的自主導航。由于“只接受，不發(fā)射 ”信號是GPS是接收系統(tǒng)的一大特點，所以用于防盜的GPS跟蹤系統(tǒng)就是要借助通信網(wǎng)絡(luò)以及政府配套系統(tǒng)給 GPS車載防盜儀，提供收取使用費用的解決方案。而車載導航儀是通過 接受衛(wèi)星信號， 配合電子地圖數(shù)據(jù)， 適時掌握自己的方位與目的地， 自

4、主導航的模式不收取 任何使用費用，用戶可以根據(jù)自己的需要有選擇的購買地圖數(shù)據(jù)。GPS技術(shù)是利用GPS衛(wèi)星信號接收的，可以24小時不間斷地接收衛(wèi)星發(fā)送的數(shù)據(jù)參數(shù)結(jié)算 出接收的三維位置、三維方向以及運動速度和時間信息。車載導航儀是通過接受衛(wèi)星信號， 配合電子地圖數(shù)據(jù)，適時掌握自己的方位與目的地，自主導航的模式不收取任何使用費用， 用戶可以根據(jù)自己的需要有選擇的購買地圖數(shù)據(jù)。當使用者把車載GPS安裝在車上后，無論使用者身處哪個城市、 城鎮(zhèn)或是郊區(qū)， 我們都能在轉(zhuǎn)瞬之間找到一家餐館或是最近的一家 加油站。就我國目前已悄然興起 GPS 專業(yè)玩家一族， 他們大部分是戶外運動和汽車越野愛好者。 這些使用者還

5、可以通過車載 GPS 了解車輛行使方向，這樣就取代傳統(tǒng)的高度計，還可以顯 示海拔高度等信息。通過 GPS 對衛(wèi)星信號的接受計算，可以測算出行駛的具體速度。對于 那些熱愛戶外運動， 汽車越野愛好者來說 GPS 讓他們再也不會為迷失方向而苦惱， 因為 GPS 導航儀可以讓駕車者對行駛道路了如指掌。 GPS 導航儀還提供全程語音提示，駕車者無須 觀察顯示界面就可能實現(xiàn)導航的全過程，使得行車更加安全舒適。但由于 GPS 車輛導航系統(tǒng)在中國市場剛剛起步， 市場氛圍不如 GPS 車輛跟蹤系統(tǒng)成熟， 但誰也不否認， 這個方興未艾的市場具有無限的升值潛力。 隨著中國汽車工業(yè)的發(fā)展， 汽車 電子市場的逐漸成熟，

6、 消費者也越來越追求方便實用， 根據(jù)這一趨勢， 國內(nèi)的一些知名的汽 車廠家，例如一汽、二汽、上海大眾與通用等均有在豪華轎車或普通轎車上將 GPS 導航系 統(tǒng)作為標準配置的打算和行動。功能1. 導航功能使用者在車載 GPS 導航系統(tǒng)上任意標注兩點后，導航系統(tǒng)便會自動根據(jù)當前的位置， 為車主設(shè)計最佳路線。另外，它還有修改功能，假如用戶因為不小心錯過路口，沒有走車載GPS導航系統(tǒng)推薦的最佳線路，車輛位置偏離最佳線路軌跡200米以上，車載 GPS導航系統(tǒng)會根據(jù)車輛所處的新位置， 重新為用戶設(shè)計一條回到主航線路線， 或是為用戶設(shè)計一條從 性位置到終點的最佳線路。2. 轉(zhuǎn)向語音提示功能車輛只要遇到前方路口

7、或者轉(zhuǎn)彎，車載 GPS 語音系統(tǒng)提示用戶轉(zhuǎn)向等語音提示。這樣 可以避免車主走彎路。 它能夠提供全程語音提示， 駕車者無需觀察起顯示界面就能實現(xiàn)導航 的全過程，使得行車更加安全舒適 .3. 增加興趣點功能由于我國大部分城市都處于建設(shè)階段， 隨時隨地都有可能冒出新的建筑物， 由此， 電子 地圖的更新也成為眾多消費者關(guān)心的問題。 因此遇到一些電子地圖上沒有的目標點， 只要你 感興趣或者認為有必要， 可將該點或者新路線增加到地圖上。 這些新增的興趣點， 與地圖上 原有的任何一個點一樣，均可套用進電子地圖查閱等功能。4. 定位10 米。如果機GPS 還可以取GPS通過接收衛(wèi)星信號，可以準確地定出其所在的

8、位置，位置誤差小于器里帶地圖的話，就可以在地圖上相應(yīng)的位置用一個記號標記出來。同時， 代傳統(tǒng)的指南針，顯示方向，取代傳統(tǒng)的高度計，顯示海拔高度等信息。5. 測速通過 GPS 對衛(wèi)星信號的接收計算，可以測算出行駛的具體速度，比一般的里程表準確 很多。6. 顯示航跡如果去一個陌生的地方，去的時候有人帶路，回來時怎么辦？不用擔心， GPS 帶有航 跡記錄功能，可以記錄下用戶您車輛行駛經(jīng)過的路線，小于 10 米的精度，甚至能顯示兩個 車道的區(qū)別。回來時，用戶可以啟動它的返程功能，讓它領(lǐng)著你順著來時的路線順利回家?？偨Y(jié)車載 GPS 技術(shù)的應(yīng)用正向更深層次發(fā)展，就讓我我們拭目以待吧。車載GPS系統(tǒng)設(shè)計的特

9、殊要求和注意事項消費類手持設(shè)備和車載應(yīng)用是 GPS 最大的兩個應(yīng)用領(lǐng)域， GPS 系統(tǒng)接收來自遙遠太空的微 弱信號， 本身對系統(tǒng)設(shè)計和元器件接收靈敏度的要求就很高； 而相對于消費類的 GPS 應(yīng)用， 車載GPS因應(yīng)用環(huán)境特殊，在設(shè)計時需要注意的問題就更多了。 SiGe半導體戰(zhàn)略總監(jiān) Stefan Fulga 先生表示： “定位和跟蹤的靈敏度、 位置信息的準確度、 重新定位時間等僅僅是工程師 在構(gòu)建車載 GPS 導航系統(tǒng)時所面對的部分難題。在嚴苛的環(huán)境，如城市峽谷中，維持導航 質(zhì)量是保持良好用戶體驗的關(guān)鍵所在。 ”TriQuint 半導體的GPS 導航系統(tǒng)時，GPS 接收機的要解決這些難題，首先

10、要對車載 GPS導航系統(tǒng)的實現(xiàn)環(huán)境有所了解, GPS產(chǎn)品市場經(jīng)理Josh Raha就表示：對射頻工程師來說，在設(shè)計車載 相對于個人導航設(shè)備，他們必須考慮到三個關(guān)鍵的差異。首先是接收天線與 相對位置，其次是大小，最后運行環(huán)境也很重要。 ”他進一步解釋： “在個人導航設(shè)備中，所有的組件都集中在一起。但在汽車中，天線可能 距離GPS接收機三四米之遙，會受到額外的線路損耗和可能存在的干擾的影響，因此車頂 天線必須要 “有源 ”，也就是說它需要有內(nèi)置濾波和增益功能。因此，整個射頻接收鏈路（第一個聲表面波濾波器、 低噪聲放大器、 第二個聲表面波濾波器 ）必須設(shè)計到車頂天線盒之內(nèi)。 線路的另一端 （座位或儀

11、表板下 ）還需要另一個表面聲波濾波器，有可能還需要另一個低噪聲放大器，來確保傳輸?shù)?GPS接收芯片組的信號清晰可靠。除了保證芯片組接收到高質(zhì)量的信號，提高接收器的靈敏度也很重要，一方面它可以進一步提高定位的效果，另一方面也可以適當降低設(shè)計師設(shè)計接收鏈路的難度，SiGe最新的SE4150L 器件就是一個好例子， O2Micro 的 OZE167 也是一個不錯的選擇。 此外，針對于車 載環(huán)境的特殊之處，SiGe最新的RFIC器件（如SE4150L等）集成了一個高性能低噪聲放大器， 以及用于雙天線系統(tǒng)的天線開關(guān)功能。 當不發(fā)熱的熱反射擋風玻璃或擋風玻璃加熱器削弱了 GPS接收的性能時，雙天線系統(tǒng)便會

12、連接外部GPS天線，以保持導航性能。另外，首次定位時間（Time to First Fix, TTFF）的快慢是各類 GPS應(yīng)用都需要關(guān)注的技術(shù)指標，有些方案在冷啟動的條件下， TTFF 長達 30 秒以上，嚴重影響了用戶的使用體驗。 O2Micro 的 James Wang 表示：“有些用戶甚至會因為等待時間過長而頻繁重啟系統(tǒng)，結(jié)果導致定位時間進一步被延長，由此產(chǎn)生對 GPS 設(shè)備的抱怨。 ”使用 O2Micro 的 GPS 芯片，在 -135dBm 的測試環(huán)境下 TTFF 已經(jīng)可以被縮短至 13.5 秒，這是一個一般用戶都樂于接受的時間。此外一個需要考慮的重要設(shè)計因素是系統(tǒng)運行的環(huán)境。組件

13、必須在較為寬廣的溫度范圍 內(nèi)工作。汽車工業(yè)對于電子供應(yīng)商的資格要求非常復(fù)雜。Josh Raha 先生解釋： “這些要求有兩種：工廠資格和設(shè)備資格。汽車廠商要求半導體供應(yīng)商的工廠通過 TS-16969 認證。 TS-16969 是一個 ISO 技術(shù)規(guī)范，規(guī)定了汽車相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計、開發(fā)和生產(chǎn)的質(zhì)量體系要求。 但是，即便工廠通過了認證， 每件設(shè)備還必須合格才行。 汽車電子協(xié)會 （Automotive Electronics Council, AEC） 制定了 AEC-Qxxx 系列資格規(guī)范，包括防潮、溫度循環(huán)和震動/沖擊等測試。汽車設(shè)計師應(yīng)該選用符合 AEC-Q100 規(guī)范（有源組件 ）或 AEC-Q

14、200 規(guī)范 （無源組件 ）的電子組 件。車載 GPS 系統(tǒng)對可靠性的要求更高，實現(xiàn)高可靠性除了選擇滿足汽車標準要求的元器 件外，芯片的集成度、焊接技術(shù)也很重要， James Wang 表示： “將 IC 接腳焊接到電路板上 的技術(shù)，是影響生產(chǎn)可靠度的關(guān)鍵之一，因為每一個焊接點都是一個潛在的失效因子。O2Micro GPS的芯片OZE167共124個接腳。IC整合成單芯片后，電路板上的IC數(shù)目減少, 也就意味著接腳的數(shù)目減少，從而減少了失效的可能，即提高了電路的可靠性?！背藗鹘y(tǒng)的導航功能，將GPS系統(tǒng)用于汽車防盜也是非常實用的應(yīng)用。Stefan Fulga先生表示：通過結(jié)合GPS與Wi-Fi、GPRS或WiMAX 技術(shù)來構(gòu)建一個通信鏈路，用于跟蹤被 偷竊車輛；或當車輛不在指定區(qū)域時使其某些功能失效，就能夠?qū)崿F(xiàn)防止偷竊功能。SiGe憑借在 GPS、 Wi-Fi 和 WiMAX 領(lǐng)域