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1、车载GPS导航系统的应用功能与注意事项现代人对于GPS已经不是很陌生了，虽然GPS系统一开始是为军事目的而建立的，但很快在民用方面得到了极大的发展。把GPS用于车载导航来说，有不少人恐怕还只是听说过，没有实践过吧。GPS汽车应用系统的未来似乎是无可限量，技术进步带来的梦想也是没有止境的。GPS汽车系统为地球表面上每一块土地提供了一个全新的、瞬时可知的地址这是对位置和距离制定的新的国际标准。应用在了解车载GPS之前大家应该知道车载GPS导航的结构和与车辆跟踪系统的区别。就目前的车载GPS系统终端通常由GPS模块、无线通信模块、报警控制模块、语音控制模块、显示模块和车载PC等几个部分组成： 1.G
2、PS模块：安装到车辆上的小型装置，是GPS车载单元的一部分，用来接收卫星所传递的信息。 2.无线通信模块：通常采用车载无线电话、电台或移动数据终端（MDT）以完成信息交互功能。 3.报警控制模块：向监控中心网络发出报警讯号，通报车辆异常信息。 4.语音控制模块：完成声音控制及服务等功能。 5.显示模块：用来显示位置路况等视频图象信息，可选用LCD、CRT或 TV显示。 6.车载PC：整合处理各功能模块，配合相应的软件，完成指定功能，如进行数据处理，计算出所在位置的经度，纬度，海拔，速度和时间等。由于使用环境的特殊性，作为系统核心的车载PC的必须体积小，集成度高，功耗低，处理能力强，操作简单便捷
3、。目前车载PC较多的使用嵌入式操作系统，如WINDOWS CE和嵌入式LINUX等 。根据车辆使用的频繁性以及道路的复杂性的要求，它必须可靠性要高，且扩展性和兼容性要好GPS车辆应用系统一般分为两大类：车辆跟踪系统和车辆导航系统。它们在功能上截然不同，一种是用于车辆的防盗，一种则是用于车辆的自主导航。由于“只接受，不发射”信号是GPS是接收系统的一大特点，所以用于防盗的GPS跟踪系统就是要借助通信网络以及政府配套系统给GPS车载防盗仪，提供收取使用费用的解决方案。而车载导航仪是通过接受卫星信号，配合电子地图数据，适时掌握自己的方位与目的地，自主导航的模式不收取任何使用费用，用户可以根据自己的需
4、要有选择的购买地图数据。GPS技术是利用GPS卫星信号接收的，可以24小时不间断地接收卫星发送的数据参数结算出接收的三维位置、三维方向以及运动速度和时间信息。车载导航仪是通过接受卫星信号，配合电子地图数据，适时掌握自己的方位与目的地，自主导航的模式不收取任何使用费用，用户可以根据自己的需要有选择的购买地图数据。当使用者把车载GPS安装在车上后，无论使用者身处哪个城市、城镇或是郊区，我们都能在转瞬之间找到一家餐馆或是最近的一家加油站。就我国目前已悄然兴起GPS专业玩家一族，他们大部分是户外运动和汽车越野爱好者。这些使用者还可以通过车载GPS了解车辆行使方向，这样就取代传统的高度计，还可以显示海拔
5、高度等信息。通过GPS对卫星信号的接受计算，可以测算出行驶的具体速度。对于那些热爱户外运动，汽车越野爱好者来说GPS让他们再也不会为迷失方向而苦恼，因为GPS导航仪可以让驾车者对行驶道路了如指掌。GPS导航仪还提供全程语音提示，驾车者无须观察显示界面就可能实现导航的全过程，使得行车更加安全舒适。但由于GPS车辆导航系统在中国市场刚刚起步，市场氛围不如GPS车辆跟踪系统成熟，但谁也不否认，这个方兴未艾的市场具有无限的升值潜力。随着中国汽车工业的发展，汽车电子市场的逐渐成熟，消费者也越来越追求方便实用，根据这一趋势，国内的一些知名的汽车厂家，例如一汽、二汽、上海大众与通用等均有在豪华轿车或普通轿车
6、上将GPS导航系统作为标准配置的打算和行动。功能 1.导航功能使用者在车载GPS导航系统上任意标注两点后，导航系统便会自动根据当前的位置，为车主设计最佳路线。另外，它还有修改功能，假如用户因为不小心错过路口，没有走车载GPS导航系统推荐的最佳线路，车辆位置偏离最佳线路轨迹200米以上，车载GPS导航系统会根据车辆所处的新位置，重新为用户设计一条回到主航线路线，或是为用户设计一条从性位置到终点的最佳线路。 2.转向语音提示功能车辆只要遇到前方路口或者转弯，车载GPS语音系统提示用户转向等语音提示。这样可以避免车主走弯路。它能够提供全程语音提示，驾车者无需观察起显示界面就能实现导航的全过程，使得行
7、车更加安全舒适.3.增加兴趣点功能由于我国大部分城市都处于建设阶段，随时随地都有可能冒出新的建筑物，由此，电子地图的更新也成为众多消费者关心的问题。因此遇到一些电子地图上没有的目标点，只要你感兴趣或者认为有必要，可将该点或者新路线增加到地图上。这些新增的兴趣点，与地图上原有的任何一个点一样，均可套用进电子地图查阅等功能。 4.定位GPS通过接收卫星信号，可以准确地定出其所在的位置，位置误差小于10米。如果机器里带地图的话，就可以在地图上相应的位置用一个记号标记出来。同时，GPS还可以取代传统的指南针，显示方向，取代传统的高度计，显示海拔高度等信息。 5.测速通过GPS对卫星信号的接收计算，可以
8、测算出行驶的具体速度，比一般的里程表准确很多。 6.显示航迹如果去一个陌生的地方，去的时候有人带路，回来时怎么办？不用担心，GPS带有航迹记录功能，可以记录下用户您车辆行驶经过的路线，小于10米的精度，甚至能显示两个车道的区别。回来时，用户可以启动它的返程功能，让它领着你顺着来时的路线顺利回家。 总结车载GPS技术的应用正向更深层次发展，就让我我们拭目以待吧。车载GPS系统设计的特殊要求和注意事项消费类手持设备和车载应用是GPS最大的两个应用领域，GPS系统接收来自遥远太空的微弱信号，本身对系统设计和元器件接收灵敏度的要求就很高；而相对于消费类的GPS应用，车载GPS因应用环境特殊，在设计时需
9、要注意的问题就更多了。SiGe半导体战略总监Stefan Fulga先生表示：“定位和跟踪的灵敏度、位置信息的准确度、重新定位时间等仅仅是工程师在构建车载GPS导航系统时所面对的部分难题。在严苛的环境，如城市峡谷中，维持导航质量是保持良好用户体验的关键所在。” 要解决这些难题，首先要对车载GPS导航系统的实现环境有所了解，TriQuint半导体的GPS产品市场经理Josh Raha就表示：“对射频工程师来说，在设计车载GPS导航系统时，相对于个人导航设备，他们必须考虑到三个关键的差异。首先是接收天线与GPS接收机的相对位置，其次是大小，最后运行环境也很重要。” 他进一步解释：“在个人导航设备中
10、，所有的组件都集中在一起。但在汽车中，天线可能距离GPS接收机三四米之遥，会受到额外的线路损耗和可能存在的干扰的影响，因此车顶天线必须要“有源”，也就是说它需要有内置滤波和增益功能。因此，整个射频接收链路(第一个声表面波滤波器、低噪声放大器、第二个声表面波滤波器)必须设计到车顶天线盒之内。线路的另一端(座位或仪表板下)还需要另一个表面声波滤波器，有可能还需要另一个低噪声放大器，来确保传输到GPS接收芯片组的信号清晰可靠。 除了保证芯片组接收到高质量的信号，提高接收器的灵敏度也很重要，一方面它可以进一步提高定位的效果，另一方面也可以适当降低设计师设计接收链路的难度，SiGe最新的SE4150L器
11、件就是一个好例子，O2Micro的OZE167也是一个不错的选择。此外，针对于车载环境的特殊之处，SiGe最新的RFIC器件(如SE4150L等)集成了一个高性能低噪声放大器，以及用于双天线系统的天线开关功能。当不发热的热反射挡风玻璃或挡风玻璃加热器削弱了GPS接收的性能时，双天线系统便会连接外部GPS天线，以保持导航性能。 另外，首次定位时间(Time to First Fix, TTFF)的快慢是各类GPS应用都需要关注的技术指标，有些方案在冷启动的条件下，TTFF长达30秒以上，严重影响了用户的使用体验。O2Micro的James Wang表示：“有些用户甚至会因为等待时间过长而频繁重启
12、系统，结果导致定位时间进一步被延长，由此产生对GPS设备的抱怨。”使用O2Micro的GPS芯片，在-135dBm的测试环境下TTFF已经可以被缩短至13.5秒，这是一个一般用户都乐于接受的时间。 此外一个需要考虑的重要设计因素是系统运行的环境。组件必须在较为宽广的温度范围内工作。汽车工业对于电子供应商的资格要求非常复杂。Josh Raha先生解释：“这些要求有两种：工厂资格和设备资格。汽车厂商要求半导体供应商的工厂通过TS-16969认证。TS-16969是一个ISO技术规范，规定了汽车相关产品设计、开发和生产的质量体系要求。但是，即便工厂通过了认证，每件设备还必须合格才行。汽车电子协会(A
13、utomotive Electronics Council, AEC)制定了AEC-Qxxx系列资格规范，包括防潮、温度循环和震动/冲击等测试。”汽车设计师应该选用符合AEC-Q100规范(有源组件)或AEC-Q200规范(无源组件)的电子组件。车载GPS系统对可靠性的要求更高，实现高可靠性除了选择满足汽车标准要求的元器件外，芯片的集成度、焊接技术也很重要，James Wang表示：“将IC接脚焊接到电路板上的技术，是影响生产可靠度的关键之一，因为每一个焊接点都是一个潜在的失效因子。O2Micro GPS的芯片OZE167共124个接脚。IC整合成单芯片后，电路板上的IC数目减少，也就意味着接
14、脚的数目减少，从而减少了失效的可能，即提高了电路的可靠性。” 除了传统的导航功能，将GPS系统用于汽车防盗也是非常实用的应用。Stefan Fulga先生表示：“通过结合GPS与Wi-Fi、GPRS或WiMAX技术来构建一个通信链路，用于跟踪被偷窃车辆；或当车辆不在指定区域时使其某些功能失效，就能够实现防止偷窃功能。SiGe凭借在GPS、Wi-Fi和WiMAX领域的丰富经验，能够提供在单一前端模块中结合上述技术的解决方案，从而最大限度地降低成本，并且便于集成在汽车环境中。Josh Raha则表示：“为GPS应用集成更多功能最佳作法是开发一个单一的GPS接收链路，然后由其把位置信息传送到各种应用程序中。也就是说，GPS卫星信号经过天线和射频接收链路，传输到芯片组进行方位计算。当前方位知道之后，芯片组可以把该信息传送到任何需要的应用程序中，不管是被盗车辆方位探测、道路导航，还是护送服务。”