我国车载GPS导航系统发展技术路线图探讨

我国车载GPS导航系统发展技术路线图探讨 时间:2011年07月12日汽车物联网 字体: 大中小 关键词:GPS车载GPS导航技术路线图 关键字:GPS车载GPS导航技术路线图 GPS,即全球卫星导航系统(Global Positioning System),是以全球24颗定位人造卫星为基础,向全球各地全天候地提供三维位置、三维速度等信息的一种无线电导航定位系统。目前,GPS技术已经发展成为多领域、多模式、多用途、多机型的国际性高新技术产业。车载GPS导航系统的研制,极大的加快了汽车向电子化、智能化方向前进的步伐,不仅提高了汽车的经济性和安全性,还改善了驾驶的稳定性和舒适性,使汽车功能更加齐全、服务更加人性化,顺应了时代发展的潮流。 车载GPS导航系统发展现状 在发达国家,车载GPS导航系统技术已经非常成熟,可以根据客户的需要及车辆的实际情况,方便自由地在车上装置该系统。在全球来看,日本和美国GPS导航产品是领先的。日本的车载GPS导航系统技术和使用覆盖率均处于全球霸主地位,日本导航软件和地图数据还在不断发展和更新版本,车载GPS导航仪的占有量已达数百万台。在美国,车载GPS导航系统系列产品品种和类型应有尽有,完全能够满足不同用户的需求。此外,德国、新加坡等国家也很早就开展了汽车自主导航的应用,有着雄厚的技术基础。 我国卫星导航技术的发展起步较晚,20世纪90年代以后我国开始引进卫星导航定位技术,国家将其列为重点发展产业。目前,我国卫星导航业主要针对大众市场,应用于车载GPS导航、便携式GPS导航、手机导航中。2009年7月,在中国政府举办的全国地理信息产业峰会上,中国全球定位系统技术应用协会会长常志海在以“导航产业的现状与发展趋势”为主题的演讲中指出,随着国际市场的快速发展,中国导航产业面临极大机遇。目前,中国正处于高速发展期,城市变化快、公路建设速度快、汽车保有量增长快,对导航产品的需求也就不断增大。有数据明,截止2008年底,中国民用汽车保有量达6467万辆,但车载导航加载率非常低,仅为2%。因此,我国车载GPS导航系统有着广阔的发展空间。 市场需求及发展目标 市场需求 采用技术路线图分析方法,以市场为导向,以专家意见为基础,通过调研和专题研讨会,结合德尔菲法和头脑风暴法对我国车载GPS导航系统市场需求情况进行了分析。结果表明,车载GPS导航系统近期(1~3年)、中期(3~5年)、长期(5~10年)的市场需求如下: 近期需求:低成本。目前很多高档汽车在出厂时就配备有车载GPS导航系统装备,但车价也会因此而大幅度提高。目前,我国车载GPS导航系统的安装率不足3%,市场前景可观,但高昂的价格制约着GPS的快速普及。如何降低导航系统的制造成本,已经成为市场最为迫切的需求。 中期需求:精准性。精准道路信息要求车载GPS导航系统必须具备优良的性能。目前,市场上车载GPS 导航系统产品琳琅满目,但质量参差不齐。在高速行驶过程中,如果GPS导航系统出现迟滞、失灵等状况时,不仅会给驾驶者提供错误信息、产生误导,甚至会在关键时候带来致命性的灾难。因此,保证车载GPS导航系统在颠簸、高温、湿度大等环境下都能够稳定运行,并能自动建立空间索引、查询和分析数据库的历史数据和道路空间动态数据等信息,已经成为车载GPS导航系统的中期需求。 远期需求:人性化。随着汽车电器及电子市场需求的不断拓展,消费者对更为人性化的GPS导航系统的需求将会不断加大。先进的分层、分块地图信息内部结构,增量式智能地图块调度算法,大大提高人机界面响应感受;多媒体语音合成技术在性能和合成效果上达到国际一流水平;通用的抽象地理和定位信息模型和分层组件式的软件体系结构,便于扩充功能和根据行业要求对产品的垂直定制;智能化路径选择算法,寻径时间小于2秒;完整有效的地图制作和维护流程,贯穿地理信息采集、信息格式转化、纠图、地图和地理信息发布和更新等各个环节的全生命周期的方法、工具和标准等。具有更人性化功能和鲜明时代特征的车载GPS系统不仅有着广阔市场前景,而且将是车载导航技术的发展方向。 发展目标 结合市场需求分析,通过市场调研和专题研讨,对车载GPS导航系统产业的目标要素进行分析,确定产业发展目标;同时以市场需求要素为基础,根据产业目标分析中得到的产业优先序列,构建分析矩阵,得出车载GPS导航系统需要优先实现的产业目标。 与蓝牙技术的完美结合。车载GPS导航系统使节能、环保、安全、便捷等新时代需求变得简单易得,但席卷全球的金融危机再次使车载GPS导航系统的价格受到严峻挑战,高成本再次成为GPS进入消费者市场的瓶颈。蓝牙无线技术的出现使车载GPS导航系统的低成本成为可能。蓝牙耳机、蓝牙手机等通讯设备技术的日臻成熟,则可以成功的替代GPS部件传输信号的功能,车载GPS 导航系统只需要接收和处理卫星信号,显示装置则负责地图的存储和位置的重叠。这样不仅大大地降低了车载GPS导航系统的生产成本,还简化替代了GPS 的部分功能,为其在短期内批量生产提供了可能。 手机将成为车载GPS替代品。伴随着手机电视、手机上网、手机多媒体、手机蓝牙等技术的日臻完善,手机的优势也在不断凸显。更令人惊喜的是,3G 手机、3G网络全球覆盖的时代已经到来,手机将逐渐成为车载GPS导航系统的替代品。目前,内置GPS系统的手机大量面市,它以体积小巧、性能稳定、价格低廉、携带方便等优势成为导航系统市场上的新秀。 信息终端实时化、多样化、融合化。车载GPS导航技术与汽车电子技术的高度融合将是未来技术发展的主要趋势。高端车载GPS导航系统将成为集导航、娱乐、通信与信息服务功能于一体的综合信息终端,可以实时提供动态交通信息、行驶状况信息,兼备播放、可视化倒车监控、车载电话、车载笔记本、互联网以及车载办公等功能,可满足人们全方位的信息需求。车载GPS导航系统还可以与汽车电子防盗系统完美结合,提供被盗车辆的具体位置、动态信息等,联手出击打击盗窃犯罪活动。届时,车载GPS导航系统将真正成为汽车电子技术的“集大成者”,独分一方天下。 关键技术 为了达到上述的发展目标,车载GPS导航系统产业还必须克服一系列的技术问题。 动态位移误差小。影响车载GPS导航系统信息精准性的关键技术是缩小系统动态位移误差,系统必须持续不间断保证卫星数据与地面同步监测数据获取的动态配准,动态的进入GPS系统数据库,精准的确定车辆的当前位置,并且与实际偏差不能超过10m,同时还能进行偏离规划路段报警提示,当车辆行驶偏离路线时能及时地报错提示。 迟滞缓冲时间短。在车辆高速行驶过程中能具有预见性的提示动态信息,尽可能的缩短迟滞缓冲时间,同时还需改变导航系统对卫星导航的过度依赖,积极研发地磁导航、惯性导航等技术,全方位地为驾驶者提供精准、实时的道路信息。 电子地图全自动实时更新。由于我国出于安全、政治等多方面考虑,电子地图的开放程度较低,获得电子地图的成本高居不下,加上我国的道路基础设施在不断的完善之中,道路等信息变化较快。因此,如何研发新型技术,为车载GPS导航系统提供实时更新的电子地图,系统能够自动实时更新高精准的电子地图也成为了车载GPS导航系统的技术瓶颈。 多媒体平滑无缝衔接。GPS背景音乐播放,菜单、图标选择以及警告信息的语音录入、输出系统,多媒体平滑无缝衔接技术的研究,是实现信息终端实时化、多样化、融合化的关键技术,一方面需要科学解决语音接口技术、阵列麦克风技术,蓝牙免提通信技术,手机蓝牙替代接口技术。另一方面需要行业协会制定标准规则,企业进行标准化生产,以增强不同多媒体间的平滑无缝衔接。 研发重点 开展对车载GPS导航系统产业前景影响最大的R&D重点领域课题的研究,是解决该产业技术瓶颈问题的最有效途径。从而实现不同阶段车载GPS导航系统产业目标,满足市场的需求。 车载GPS专用高精度电子地图技术。车载GPS导航系统专用高精度电子地图技术是导航系统为驾驶者提供精准、实时道路信息的技术瓶颈,属于高新技术产品,有着广阔的消费市场,尽管它的开发难度较大、成本较高,政府管制较为严格,但由于属高端高利润市场,应尽早进入。 提供精准、实时的道路信息技术。能为驾驶者提供精准、实时的道路信息是车载GPS导航系统的迫切需求,如何摆脱对卫星唯一导航的依赖性,积极研发地磁导航技术、惯性导航技术,弥补卫星导航时滞时间较长的缺陷。由于该项技术产品属于高端技术产品,有着广阔的需求市场和丰厚的利润回报,因此,在解决经费问题后应重点研发,以提前占领市场。 多媒体平滑无缝衔接技术。虽然多媒体信息终端实时化、多样化、融合化属于中远期需求,但是由于多媒体的衔接是大势所趋,能够极大的满足消费者的娱乐需求,属于较高层次的精神娱乐消费,加上该产品的消费目标群体均为高端消费者,因此,市场前景广阔。另外,由于多媒体平滑无缝衔接技术尚未成熟,目前缺乏较为统一的行业标准,提前涉入该技术的研究,可以获得行业统一规则的制定权,有利于实现行业技术的垄断地位。因此,该技术需要近期或中期提前投入。 实施建议 目前我国车载GPS导航系统产业市场还有待进一步规范,需要国家、行业协会、企业等各个部门分工协作、各司其职,推动行业间的大联合。主要需要做好以下工作:(1)国家主管部门需要加强对导航行业规范性的管理与领导,推行准入制和许可证制,废除小作坊、低质量的生产制造,出台择优支持和大力扶持的行业政策,从源头上保证行业技术的高起点,逐步形成有序竞争和良性发展的局面。(2)行业协会积极发挥中间桥梁作用,加强与政府、企业的沟通合作,积极推进行业标准的制定进程,建立并逐步完善产品的标准体系。(3)企业对外需要加强与国外企业、技术机构等相关部门的合作,保持技术交流与信息的沟通;对内还需要加大技术研发投资力度,加强企业间及产业上下游之间技术、信息的共享,努力提升我国车载GPS导航行业的整体水平。(4)进一步开放、更新电子地图。目前,我国电子地图制作成本高、更新速度慢,严重影响了我国车载 GPS导航系统的发展,制约了其市场化运作的进程,如何克服这一难题已成为政府、行业协会、企业等部门的首要任务。