车载GPS系统分析与设计

　　DR技术可做为GPS的补充性暂时导航工具，其原理是通过测量与计算距离与方向等影响位移的物理量来推算出车辆的相对位置改变。一般线性距离通过里程表（Odometer）或加速度传感器（Accelerometer）来进行量测；高度的变化需要气压计（ Barometer）等装置；而磁罗盘（Compass）、陀螺仪（Gyrometer）或差分里程计（Differential Odometer）则用来测量转动角度。

　　由于DR采用计算的方式获得定位信息，因此虽然在在短时间内其正确性相当高，甚至可以高于GPS；但较长时间后，由于累积误差的影响，其导航定位精度大幅度下降。这时重新利用GPS系统来找出绝对的位置，才能再次使用DR。DR和GPS是相辅相成的车载导航系统，而高准确度的定位不能单纯依靠DR。目前受DR传感器的准确度、成本，以及与导航系统整合的算法开发等方面的影响，商品化的DR产品仍然不多。

图五　集成里程表与陀螺仪的GPS模块

　　里程表（Odometer）是车辆的基本配置，现代汽车电子技术可通过CAN总线来把里程表与GPS接收器相连接，来实现辅助定位，但里程表的准确性会因为长时间的使用而降低。

GPS与先进的MEMS技术的结合可克服精度差的缺点。加速度传感器和陀螺仪基于MEMS技术，具有很小的尺寸，十分容易集成至GPS系统。但要提升DR系统的精度，要时常进行在线传感器的校准，这时就需要GPS的定位讯号来修正DR传感器的参数项目；另外，MEMS虽然可实现高精度，但由于其造价较高，由此造成的成本上升也不可避免。

　　前瞻性技术2：伽利略计划

　　GPS目前已被大家熟知并被广泛应用，但可能有人并不知道其实际是美国军方所搭建的全球卫星导航系统。世界其他国家处于商业和国家安全等因素的考虑，也在纷纷筹建类似的导航系统。

　　伽利略（Galileo）计划由欧盟主导，其运营单位属于民营组织，主要技术来自欧洲太空总署（ESA）。由于该计划由民营机构经营，市场和盈利是其最大的考虑，因此伽利略计划共规划了三个不同的频：Lower L-band的E5a和E5b，Middle L-band的E6和Upper L-band的E2-L1-E1，以提供差异化的收费服务。

　　伽利略共提供四种服务等级，即开放性服务（OS）、生命安全服务（SoL）、商业服务（CS）和公用法规服务（PRS），其中SoL和CS是要付费的，免费的民用工作频率在1560 – 1591MHz之间，可与GPS的1575.42 MHz使用相同的天线进行接收。伽利略采用特殊的调变技术以减少多重路径的干扰，和提高商用上的精度，其在水平和垂直方向分别可达到4米和8米的精确度。

　　伽利略与GPS及GNSS等系统具有互操作性，一个整合GPS和伽利略两大系统的双工模式接收机的精确度比上文提到数值还能再提升一级，即水平方向可达3~4米，垂直方向为6~8米。

　　伽利略计划共需要发射30颗卫星，让任何地点都能看到4颗以上的卫星；不过伽利略的卫星轨道与赤道面的倾角较大，达到56度，因此对北欧等高纬度地区能提供更完善的服务。伽利略计划的第一颗卫星（GIOVE-A）已于2005年底成功发射升空，预计2008年将正式开放商业使用。

表一　GPS与伽利略的规格差异

　　结论

　　车载GPS导航系统目前十分具有市场前景，但在未来的服务与技术的融合中，也面临许多挑战。GPS与通讯系统更紧密的结合是未来的趋势之一。整合之后的系统可提供交通情况、旅游景点信息等LBS服务。引入DR功能后，系统将可实现无间断定位导航。此外，由于伽利略计划的实施，预计在下一代导航系统中，其将与GPS结合形成双模。

　　服务的整合给导航系统带来了商机，但也是其未来的挑战所在，尤其是GPS与GPRS/3G或网络等相连时对多模的支持。