GPS车辆定位系统设计

汽车和卡车司机需要知道到达目的地的路线以及何处可以停车。如果道路网错综复杂，那么，司机就很容易迷路，这种情况，既令人焦急，又浪费宝贵的时间。

　　车辆导航系统就像一个自信的领航员坐在汽车的副驾驶位置上，指引司机一点也不用费劲即可按时到达目的地。即使有了导航系统，如果司机的方向辨别能力太差，也是容易迷路的。如果将你目前所处的位置和目的地在显示屏上标出来，那么，事情就好办了。显示屏上的箭头表明你的当前位置，并向你建议朝哪个方向行驶，可以到达目的地。有的导航系统具有声音导航提示功能，如前面向右拐，或者你离目的地还有一半的路程。因此，司机就不需要频繁地看显示器了。导航系统的另一个具有吸引力的性能，是资料信息软件库，该软件库将饭店、高尔夫球场和其他娱乐场所等当地的道路信息集合在一起。

　　所谓GPS 车辆导航系统，就是利用接收GPS 信号对机动目标进行监控和定位，并根据航迹情况对其运动进行优化和指导的系统。使用车用导航系统可带来缩短行车时间、快速到达目的地、减少能源消耗、保障行车安全等多方面的利益。

　　车辆GPS 定位导航系统的正常运转至少需要覆盖全球的GPS 卫星系统、轻便可靠的GPS 接收机、快速强大的运算系统、覆盖面广内容详实的电子地图以及无线通讯网络等附属设施。

　　3.2.1 车辆定位技术

　　车辆定位技术是整个车辆导航系统的基础，系统中几乎所有的功能都以车辆定位的精确度为前提。车辆定位的精确度和实时性直接关系到一个智能交通系统的实用价值和整体性能。由于车辆定位技术在车辆导航系统中特殊且有重要的作用，车辆定位技术一直是各种车辆导航系统研究和开发机构的重点课题。GPS 全球定位系统是由美国提出并实施的一项庞大的宇宙及航天工程，其最初的目的是为美国军方服务，但随着近年来GPS 技术的民用化，它逐渐成为了一个全球性的工具。在陆地上的移动信息系统方面，GPS 逐步被应用到安全保障、车辆导航领域。GPS 定位精度高、实时性好，基本上能够满足未来ITS 中车辆导航系统的精度要求。因此，基于GPS 的车辆自动定位/ 导航与管理系统的开发与应用正日益受到国内外各部门的高度重视，并将显示出巨大的经济和社会效益。

　　3.2.2 GPS 车辆定位系统硬件设计

　　车载设备的具体工作环境要求GPS 车辆定位系统的体积要尽可能小，可靠性要尽可能高。因此，系统硬件核心部分适宜选择某种嵌入式计算机。随着计算机技术的飞速发展，在产品中嵌入微机作为控制器已开始随处可见。由于PC 体系结构的广泛流行，与PC 兼容的软件、硬件、外设和开发工具都比其它体系结构更丰富、更便宜，将PC 体系结构用于嵌入式应用就意味着能够大幅度地降低开发成本、减小风险及缩短开发周期，而且减少了许多令人头疼的系统维护和技术支持。PC/104计算机可以满足以上要求，它体积小、集成度高，提供与PC 总线在体系结构、硬件和软件上的完全兼容，而且结构紧凑的栈接式模块很适合嵌入式控制应用的独特要求。由于使用CMOS 器件，PC/104 模块功耗低，不存在散热问题，工作温度范围宽（0- 700℃）；结构紧固，非常紧凑，所占面积只有90mm&TImes;96mm，超小的体积使安装和携带都很方便；减少了产品部件的数量；由模块构成的系统，直接叠装，无需机箱和底板；具有良好的抗冲击、抗震特性。己有的PC/104 模块为构造嵌入式系统提供了种类繁多的各种构件，它高集成性和可模块化的结构适用于多种应用。

3.2.3 基于GPS 导航技术的电子地图

　　电子地图是GPS 导航系统的重要组成部分，它是导航系统与用户的界面，它把接收到的导航定位信号和机动目标行驶范围的地理特征相结合，动态而直观的对目标的运动进行管理和指导，而使用户无须了解接收到的数据的含义就可以方便简洁的使用导航系统。电子地图还是对导航系统性能的扩展，由于电子地图是由相应软件组成，它可方便的实现各种功能，最大程度的发挥导航系统的潜能，做到方便、准确、快捷，而无须进行硬件方面的调整。

　　3.2.4 地图匹配技术

车辆在电子地图上显示的行驶路径是定位技术测得的。然而，不论是哪种定位技术都有其无法克服的局限性。无线电导航技术依赖于外界设备，其定位精度或受无线网覆盖面积的限制（如Sign PoST）或受定位信号精确度的影响（如GPS）；推测导航技术的精确度则受方向探测仪及车速脉冲设备精度的限制，且其存在积累误差，即随着车辆行驶距离的增加，误差越来越大。由于这些误差，使车辆的位置出现偏差。地图匹配是一项确定车辆在地图上位置的技术，其纠错技术恰