車輛GPS應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展研究

楊嘯

（信息技術(shù)公司無線分公司，黑龍江 大慶 163000）

GPS是全球定位系統(tǒng)，也就是當(dāng)前在全球范圍內(nèi)所應(yīng)用最為廣泛的導(dǎo)航系統(tǒng)，而這項技術(shù)最早應(yīng)用于軍事，隨著科技的發(fā)展與人們的生活進步，GPS在日常生活中車輛中的應(yīng)用也已經(jīng)逐漸成熟，并對人們的生活提供了極大的便利。在目前，車輛中GPS的應(yīng)用方向主要集中在導(dǎo)航、安全控制、自動駕駛以及參數(shù)評估四個方面，綜合分析這幾個方面中GPS的應(yīng)用，有效地體現(xiàn)出了該技術(shù)高精度、連續(xù)性、實時的優(yōu)勢特點，同時，GPS與各種傳感器的結(jié)合也為車輛的進一步研究與進一步發(fā)展提供了新的方向與思路。

1 GPS在車輛組合導(dǎo)航中的應(yīng)用現(xiàn)狀討論

GPS在車輛中的應(yīng)用最初的作用就是通過該技術(shù)實現(xiàn)導(dǎo)航的作用與功能，隨著近年來技術(shù)的不斷成熟與發(fā)展，GPS技術(shù)也開始與更多的技術(shù)、系統(tǒng)與傳感器進行組合，形成了組合導(dǎo)航系統(tǒng)，這些系統(tǒng)豐富了原有GPS在車輛中的作用，也提高了GPS的可靠性，解決了單一GPS技術(shù)存在的一些不足與問題，本文就首先討論GPS在車輛組合導(dǎo)航系統(tǒng)中的作用與應(yīng)用現(xiàn)狀。

1．1 GPS-DR組合導(dǎo)航系統(tǒng)

DR系統(tǒng)是自主式行位推算系統(tǒng)，該系統(tǒng)在單獨應(yīng)用過程中不能長時間應(yīng)用，并且精度與可靠性較差，而GPS系統(tǒng)在單獨應(yīng)用過程中容易出現(xiàn)的信號評比或者信號中斷的情況，這兩種技術(shù)的缺點在長期以來都是令相關(guān)研究人員頭疼的問題。隨著不斷的研究，將GPS與DR系統(tǒng)相組合，形成GPSDR的組合導(dǎo)航系統(tǒng)，基于自主適應(yīng)聯(lián)合或者擴展卡爾曼濾波算法開展丟算法的改進，減小了誤差，提高了精度，同時也避免了線性化的誤差情況，在車輛導(dǎo)航中作用明顯。

1．2 地圖匹配的形成與應(yīng)用

在傳統(tǒng)的GPS系統(tǒng)以及GPS-DR系統(tǒng)中，車輛有時在密集的街道中很難實現(xiàn)精準(zhǔn)的街道定位，這就需要與電子地圖技術(shù)相匹配，電子地圖技術(shù)可以保障導(dǎo)航系統(tǒng)的精準(zhǔn)度更高，細化導(dǎo)航結(jié)果，同時通過GPS-DE系統(tǒng)實現(xiàn)對車輛信息的準(zhǔn)確定位與矯正。如果將GPS-DR的技術(shù)系統(tǒng)與電子地圖技術(shù)相匹配，可以更好地提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與可靠性，跟蹤精度也就會更高。

1．3 捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)

捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)上通過三個陀螺儀與加速度計構(gòu)成的一個定位導(dǎo)航系統(tǒng)，該系統(tǒng)的有點主要是提高精度，由于系統(tǒng)本身采用激光陀螺進行定位，導(dǎo)航精度與傳統(tǒng)的GPS相比更高，可以達到定位精度10米以內(nèi)，與GPS相結(jié)合就成為了目前該領(lǐng)域內(nèi)研究的重點與發(fā)展的方向，但是目前該系統(tǒng)成本過高，經(jīng)濟效益相對較低。

1．4 GPS-MMS 組合導(dǎo)航系統(tǒng)

MMS系統(tǒng)是微慣性測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)的體積、重量、成本與功耗、使用耐久度等都較長，這主要是由于其使用微機械陀螺與電子線路構(gòu)成，比任何其他傳統(tǒng)的線路系統(tǒng)都有優(yōu)勢，通過GPS接收，配合MMS組合可以提高數(shù)據(jù)更新率，進而防止定位導(dǎo)航誤差在長時間使用中受到的干擾情況。但是目前該系統(tǒng)技術(shù)在制造過程中存在較大的噪聲與漂移誤差，導(dǎo)致在具體應(yīng)用中仍然存在問題。

1．5 GPS-GLONASS 組合導(dǎo)航系統(tǒng)

GLONASS系統(tǒng)是俄羅斯研發(fā)并開展應(yīng)用的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，功能與GPS大致相似，優(yōu)缺點也大致相同，二者結(jié)合的應(yīng)用可以起到增多可視衛(wèi)星樹木與衛(wèi)星幾何位置配置增強的效果，并且資金投入較少。

1．6 GPS與其他傳感器組合的導(dǎo)航系統(tǒng)

除了上述組合導(dǎo)航系統(tǒng)外，在近年中，車輛GPS的應(yīng)用還與許多傳感器相關(guān)聯(lián)建設(shè)組合成了導(dǎo)航系統(tǒng)，比如，GPS與里程計的組合與模糊邏輯規(guī)則的組合、與ABS輪速傳感器的組合等都有所應(yīng)用與研究。

2 GPS在車輛主動安全控制中的應(yīng)用現(xiàn)狀討論

GPS在實現(xiàn)導(dǎo)航的基礎(chǔ)上還結(jié)合各種汽車安全系統(tǒng)，對車輛的主動安全控制領(lǐng)域也起到了重要的作用，這是由于GPS定位精度的不斷提高，車輛的縱向、橫向、轉(zhuǎn)向等多方面控制效果也會增強，然后通過GPS與其他傳感器的共同組合效果，形成了對車輛的綜合有效控制，提高了車輛的安全性與可靠性。

2．1 監(jiān)控車輛的運行軌跡與運行動態(tài)

由于GPS的定位精度更高，所以在研究中，許多學(xué)者就基于C/A碼的精準(zhǔn)度與準(zhǔn)確性開展了對汽車多方面控制功能的研究，在深入研究后并將研究出的技術(shù)投入應(yīng)用，應(yīng)用效果明顯。早在1999年開始，DGPS就已經(jīng)作為車輛測量的唯一傳感器，實現(xiàn)了對車輛的橫向與縱向的控制。在精準(zhǔn)定位的前提下，通過對車輛動態(tài)運行軌跡的監(jiān)控，然后配合車輛動態(tài)控制系統(tǒng)，有效地實現(xiàn)了對車輛的監(jiān)控定位與跟蹤。

2．2 增強對車輛穩(wěn)定性的控制力度

在車輛運行過程中經(jīng)常會出現(xiàn)各種性格不穩(wěn)定或者行駛安全事故，因此，通過GPS技術(shù)中的監(jiān)控與定位，可以實現(xiàn)對車輛安全性與車輛穩(wěn)定性能的提升，充分發(fā)揮對車輛的控制效果，避免出現(xiàn)各種安全事故。同時，通過GPS技術(shù)可以實現(xiàn)對車輛各個環(huán)境下以及各個時間狀態(tài)上的參數(shù)評估，進而更加準(zhǔn)確地掌握車輛本身與外部的情況，保障車輛行駛過程中的穩(wěn)定性與安全性。

3 GPS在車輛智能交通與自動駕駛中的應(yīng)用現(xiàn)狀討論

智能交通與自動駕駛是基于GPS技術(shù)開展的較新的思路與方向，通過GPS技術(shù)可以實現(xiàn)智能交通與自動駕駛的效果，更好地推動我國車輛智能化與交通智能化的發(fā)展。

3．1 在智能交通系統(tǒng)中GPS的運用

目前，智能交通系統(tǒng)在世界以及在我國已經(jīng)基本形成，系統(tǒng)中包括多個領(lǐng)域多個行業(yè)，只有通過GPS技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的準(zhǔn)確應(yīng)用，才能促進多行業(yè)內(nèi)智能化的發(fā)展。通過GPS技術(shù)可以有效地測量在某一道路中的車流量與車流數(shù)等數(shù)據(jù)，測量后的數(shù)據(jù)在相關(guān)部門與相關(guān)人員的勘測下可以進一步開展對主干道路以及各道路的分析測算，更好開展交通工作。

3．2 在自動駕駛中GPS的運用

自動駕駛技術(shù)在車輛中的應(yīng)用也已經(jīng)不再稀奇，雖然目前并沒有完全應(yīng)用成熟，但是在研究與應(yīng)用中取得了明顯的成果，這使得車輛以后可以實現(xiàn)自動駕駛并且穩(wěn)定性更高，通過將GPS技術(shù)與RTK技術(shù)的結(jié)合，加強對車輛的分布式控制，避免行駛中出現(xiàn)誤差。

4 GPS在對車輛狀態(tài)參數(shù)評估過程中的應(yīng)用

另外，GPS技術(shù)的發(fā)展也為車輛的參數(shù)評估提供了更多的思路與方向，參數(shù)評估的作用是幫助提高車輛的穩(wěn)定性與可靠性，而對參數(shù)的評估也主要分為車輛本身與車輛外部兩方面參數(shù)，通過GPS技術(shù)有效的評估這兩方面參數(shù)，實現(xiàn)更精準(zhǔn)的測量，加強對車輛的評價效果。

4．1 GPS對車輛本身狀態(tài)的參數(shù)評估

車輛本身在形式過程中會出現(xiàn)各種參數(shù)與狀態(tài)的改變，而通過GPS技術(shù)與RTK技術(shù)的結(jié)合，可以實現(xiàn)對車輛自身參數(shù)狀況的評估與了解，對車輛本身進行準(zhǔn)確測量，加強對車輛運動性能的評價效果，實現(xiàn)動態(tài)參數(shù)的監(jiān)測與分析。

4．2 GPS對車輛外部環(huán)境的參數(shù)評估

車輛外部的環(huán)境也是影響車輛穩(wěn)定性與可靠性的重要因素，而在GPS的應(yīng)用中，通過對車輛外部環(huán)境參數(shù)的評估，更好地掌握車輛行駛過程中的路面摩擦系數(shù)、道路坡度、道路特點等,然后結(jié)合ABS系統(tǒng)，保障車輛更加穩(wěn)定。

5 車輛GPS的應(yīng)用存在的不足與發(fā)展趨勢探究

車輛GPS的應(yīng)用在目前已經(jīng)發(fā)展成熟并且得到了廣泛、全面的應(yīng)用，在具體應(yīng)用過程中的成本還是較高，并且算法也受到了局限，這兩點問題影響了信GPS技術(shù)的進一步應(yīng)用與深入開展。而在以后的發(fā)展過程中，GPS不僅要擔(dān)負未來交通智能化的認(rèn)為，還要在發(fā)展中充分考慮宏觀與微觀等多方面的問題，增強精準(zhǔn)度與精度，降低成本，滿足更多方面的需求，這樣才能提高效率，使其在車輛系統(tǒng)中得到更加靈活的應(yīng)用，更好地推動我國交通智能化與車輛智能化的發(fā)展。

6 結(jié)語

總而言之，現(xiàn)階段GPS在車輛中的應(yīng)用主要集中在組合導(dǎo)航、安全控制、自動駕駛、智能交通以及參數(shù)評估等方面，其中，GPS充分發(fā)揮出其獨特的優(yōu)點與作用，為車輛的出行、安全性、穩(wěn)定性、定位等多個方面提供了便利。但是隨著GPS技術(shù)的不斷提高與人們的需求增強，GPS的應(yīng)用也存在一些問題，應(yīng)對這些問題，只有借鑒國外更先進的技術(shù)經(jīng)驗，就能進一步降低車輛智能化的成本，提高GPS技術(shù)的作用效果，這對我國的車輛智能化發(fā)展有著非常重要的意義。