車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在短時(shí)間內(nèi)，DR的正確性相當(dāng)高，甚至可以高于GPS，但當(dāng)使用時(shí)間久了，DR的誤差累積效應(yīng)會(huì)愈來(lái)愈大，導(dǎo)航的精確度就會(huì)大幅下降，這時(shí)必須回歸到GPS系統(tǒng)來(lái)找出絕對(duì)的位置，才能再次使用DR。DR和GPS可說(shuō)是相輔相成的車載導(dǎo)航系統(tǒng)，但目前商品化的產(chǎn)品仍然不多，主要的瓶頸在于DR感測(cè)器的準(zhǔn)確度、成本，以及與導(dǎo)航系統(tǒng)整合的演算法開發(fā)上。
　

前瞻性技術(shù)二：Galileo
大家所熟知的GPS，其實(shí)是由美國(guó)軍方所佈建的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。目前有另一套相似的系統(tǒng)正在籌建中，也就是歐盟主導(dǎo)的Galileo計(jì)畫。Galileo的技術(shù)部分是由歐洲太空總署（ESA）所主導(dǎo)，但它的營(yíng)運(yùn)單位是屬于民營(yíng)組織。第一顆衛(wèi)星（GIOVE-A）已于2005年底成功發(fā)射升空，預(yù)計(jì)2008年將正式開放商業(yè)使用。Galileo準(zhǔn)備發(fā)射30顆衛(wèi)星到天空，讓任何地點(diǎn)都能看到4顆以上的衛(wèi)星；不過(guò)Galileo的衛(wèi)星軌道與赤道面的傾角較大（56度），因此對(duì)北歐等高緯度地區(qū)能提供更完善的服務(wù)。

由于這是屬于民營(yíng)的組織，因此獲利是很大的考量，這也是為何Galileo規(guī)劃了三個(gè)不同的頻率，包括Lower L-band的E5a和E5b，Middle L-band的E6和Upper L-band的E2-L1-E1，以提供差異化的收費(fèi)服務(wù)。它提供四種服務(wù)等級(jí)，即開放性服務(wù)（OS）、生命安全服務(wù)（SoL）、商業(yè)服務(wù)（CS）和公用法規(guī)服務(wù)（PRS），其中SoL和CS是要付費(fèi)的，免費(fèi)的民用工作頻率在1560 – 1591 MHz，可與GPS的1575.42 MHz使用相同的天線進(jìn)行接收。

Galileo採(cǎi)用特殊的調(diào)變技術(shù)，能減少多重路徑的干擾，因此能提升商用上的精確度，在水平方向的精確度可達(dá)4公尺，垂直方向則為8公尺。它與GPS及GNSS等系統(tǒng)具有互操作性，一個(gè)整合GPS和Galileo兩大系統(tǒng)的雙工模式接收機(jī)，其精確度還能夠再提升，水平方向可達(dá)3 – 4公尺，垂直方向可達(dá)6-8公尺。

項(xiàng)目 GPS系統(tǒng) Galileo系統(tǒng)衛(wèi)星數(shù) 24+3 30 （27+3）軌道面?zhèn)€數(shù) 6 3軌道高度 20200公里 23616公里運(yùn)行週期 11小時(shí)58分 14小時(shí)04分軌道傾角 55度 56度載波頻率 L1: 1575.42 MHz
L2: 1227.60 MHz
L5: 1176.45 MHz E2-L1-E1: 1560 – 1595 MHz
E5: 1164 – 1214 MHz
E6: 1260 – 1300 MHz傳輸方式 CDMA CDMA調(diào)制碼 C/A碼、P碼和M碼 代碼1-10時(shí)間系統(tǒng) UTC UTC坐標(biāo)系統(tǒng) WGS-84 GTRF（ITRF）

表一. GPS與Galileo的規(guī)格差異比較

結(jié)論
車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)雖然已有長(zhǎng)足的進(jìn)步，但面對(duì)新興的整合性技術(shù)及應(yīng)用，未來(lái)的發(fā)展挑戰(zhàn)仍然不小。尤其是當(dāng)GPS不再只是獨(dú)立（Standalone）的裝置，而需要與行動(dòng)網(wǎng)路（GPRS/3G）或網(wǎng)路相連時(shí)，它就必須是能提供多重模式（Multi-mode）的互動(dòng)系統(tǒng)。

以A-GPS系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，它能透過(guò)行動(dòng)網(wǎng)路所提供的星歷資訊來(lái)加速定位的時(shí)間，而且能降低終端器的運(yùn)算資源與功耗，但在設(shè)計(jì)上因涉及與行動(dòng)網(wǎng)路系統(tǒng)的連結(jié)，因此必須遵循不同網(wǎng)路的訊息交換標(biāo)準(zhǔn)，其中GSM/GPRS是RRLP，UMTS是RRC，CDMA則是IS-801A。為了簡(jiǎn)化這種復(fù)雜性，OMA組織定義了SUPL標(biāo)準(zhǔn)，先包裹RRLP、RRC或IS-801A訊號(hào)后再以一致的規(guī)格發(fā)送出去。

車載GPS將與通訊系統(tǒng)更密切的整合，以提供即時(shí)性的互動(dòng)功能或服務(wù)，例如交通狀況、景點(diǎn)資訊等LBS服務(wù)；它與DR的整合，即能提供無(wú)間斷的定位導(dǎo)航功能；在下一代的導(dǎo)航系統(tǒng)中，則會(huì)是GPS加Galileo的雙系統(tǒng)模式。這些都是車載GPS未來(lái)的挑戰(zhàn)，也是商機(jī)所在。