300年前，航海者为了避免迷失方向，发明了三样航海必备导航产品，包括：经纬仪、航海图及罗盘（指南针）。经纬仪的功能在于给船队引导方向，以此制定出航线，航海图提供地理信息，罗盘则是指引方向。过去所使用的经纬设备最多只是提供粗精度定位，一旦要提供更精确的定位模式，就必需要仰赖更先进的技术，也就是GPS导航及卫星定位技术。
■新世代GPS导航设备技术产品大比拼
当GPS卫星定位技术与产品开始与汽车结合后，使得导航产品与人们日常生活更为拉近。举凡用于汽车指引导航、车间跟踪、汽车防盗到车队调度管理…等应用，都能看到GPS导航技术与设备逐渐在市场中显露头脚。在面对到GPS卫星定位的应用在汽车产业及消费性产品中，正呈现向上攀升之势，而在包罗万象的GPS设备中，「卫星导航」究竟能实现什么功能？卫星导航、车间跟踪、车队管理在导航应用上有何差异性？用户如何选择适合自己的GPS导航系统？设计者如何设计出符合市场潮流的导航产品？…等等都是探索GPS对于电子应用市场与改变传统汽车产业的重要关键。
▲最新一代的手持式产品已经可以充当游戏机、MP3播放器、照相机和PDA，下一步就是一些新兴手持式设备的业务推出；比方说：定位服务（LBS）将提供一系列基于用户目前地理位置定位的服务，从定位发出紧急呼叫的用户。（数据源：www.ldeo.columbia.edu）
根据全球各地研究统计数据表示，车用GPS导航产品的销售额占各类GPS市场应用之首；主要是因为汽车定位、卫星导航已进入成熟阶段，加上车辆跟踪、汽车防盗及车队管理等另类导航市场，也获得广大应用。一般就目前应用市场来看，较为成熟的GPS导航产品主要可分为：车用卫星导航、改装式卫星定位导航，以及融合了GPS功能的PDA，在功能上与价格和定位也有其差异。在功能专业的车用GPS导航中，这几年的技术已经发展相当成熟，产品也越来越多元化，从数百美金（低阶导航产品）到数千美金（高阶导航产品）种类繁多，从传统的卫星导航指引功能，到以容量较大的硬盘为主要硬件，甚至是结合了DVD多媒体影音、MP3音乐播放功能；另外，也外加陀螺仪、速度传感器等附加组件，即使当车子行驶在隧道内，也能持续保持导航信息的畅通。
■导航整合信息与服务系统 建构交通信息加值服务平台
过去，汽车厂原装标准配备中GPS导航主要应用优势，在于专业性卫星定位功能，不论定位和导航功能都较一般后装市场上或手持式GPS来的强。但主要缺点则是功能单一，除GPS导航的功能之外，并无太多附加功能。不过，据了解目前已整合出GSM／GPRS移动通讯技术、GPS全球定位技术、GIS地理信息技术和智能语音技术…等多项技术纳入整合之下，在市场上已经出现「下世代车用GPS导航设备」，并归纳出以下几项新型应用，包括：远程防盗抢、GPS精确定位、车用蓝芽传输及智能型语音导航系统。
以目前导航新开发及整合动态导航应用技术而言，是以语音与影像的人机接口开发、移动式车内动态行程导引技术、手持式设备与车用单元的动态行程规划功能等功能为主要软件架构开发；另外，也以开发「交通信息服务系统」，以及功能整合测试为主体，将目前路况侦测系统规划建议整合到整合「交通信息加值服务平台功能」，提供结合信息中心、车辆间与本车的信息，以计算精确行车时间；依现在位置提供相关周边活动信息服务；及透过GSM、GPRS、DAB、WLAN等多方式导引服务数据传输技术。更进一步地往前看，目前导航设备已开发出新型自动导航路线规划功能（Automatic Routing）；在用户设定终点目标之后，就能依照过去行驶路线的道路条件，评估出一条建议路线，当依此路线行进时，每遇到路线建议的转弯路口时，GPS导航就能即能同时提供音效与画面箭头指向的双重提示（Turn By Turn）功能，纵使驾驶者迷路导航系统也会自动重新规划出一条正确的路线。
▲新式导航应用技术研发分项。（数据源：财团法人信息工业策进会）
■未来导航新应用－防盗、监测、跟踪
单就字面上解释「Globle Positioning System」，也就是GPS缩写，其涵义代表「全球定位系统」，主要是由5个地面卫星讯号接收站及24颗人造卫星所构成，从而提供精确定位功能。在这个架构基础上，衍生出许多不同的附加功能，再达到车间跟踪、汽车防盗及卫星导航的新兴功能。虽然，该架构是经由导航观念发展而来，但…在架构与基础却有很大的差异处。
比方说：在导航电子地图信息储存在信息服务中心和车用导航设备上，此种设计将可针城市建设道路快速变化而有所应用，在电子地图信息老化或过时，服务中心能够及时更新网络所有的电子地图，并透过无线传输技术使车用导航产品能自行下载新的电子地图。
在路况导航方面，驾驶者也不用跟过去一样需要经由停车设定，而是只要按车用导航按键，告知信息中心欲前往的地方，在等待3∼5秒后，导航语音便会开始启动工作，为驾驶者选择正确的道路进行道路导航。
在防盗抢方面，目前已有许多定位产品加装GPS精确定位追踪、远程遥控警示、电子车库…新型的防盗功能。一旦汽车被窃时，倘若加装了GPS终端系统，就能够透过服务中心监控系统与车上GPS系统、无线通信设备，便能实时得知汽车的所在之处，达到防窃与协寻的主要功能。
另一方面，在车间跟踪系统的应用方面，还具有辅助车辆调度、指挥、监控等管理功能，这对出租车、公交车、物流配送等领域具有比较强的实用性，适用于商务使用者，因此车辆跟踪并非适用所有用户。通常这一整套系统，包括：车间跟踪与车队管理是需要向车控中心缴纳服务费，才能提供用户相关信息服务。
诸如上述，不论GPS导航设备或技术，不再只是强调基本的导航功能，进而注重于汽车行驶状况，及道路信息收集等；因此，信息车辆（Probe Car）的时代即已宣告来临，除基本功能之外，附加了新通车道路进行调查、识别单行线等道路管制情况，实时更新车用导航系统地图的系统。基于信息车的数据更新地图，可以大幅削减目前实地调查所耗费的巨额费用。受益者不单只是日本地区，在今后全球各地如有大规模建设基础设施地区，一旦导入信息车辆功能，将节省的地图数据开发费用将不可估量。此外，若运用信息车的数据，可以将现在每年更新一次地图数据增加至每季度更新一次。
■如何运用导航内建技术提高GPS预测精度
在早期，GPS是因应军事国防需要所发展出来的导航产品，至今发展到消费性市场后，为区别其差异性，由美国军方发展出来S/A效应（Selective Availability）误差及AS效应（Anti-spoofing），用来控制虚拟距离量测的精度，使其卫星讯号获得不精确的虚拟距离。另外，应用GPS卫星所记录的相位观测中含有多种误差，例如：卫星轨道误差（Orbit error）、卫星及接收器时钟误差（Clock error）、电离层延迟误差（Ionospheric delay）、对流层延迟误差（Tropspheric delay）、固定站坐标误差（Fixed station error）、周波脱落（Cycle slips）、周波未定值（Cycle ambiguity）、噪声（noise）、多路径效应（Multipath effect）、天线相位中心误差（Antenna phase center）等。
一般来说，目前较为先进的导航设备都建置有WAAS及预留DGPS计算功能，假设用户在不同的地区使用，即能利用WAAS功能，使本机定位精度达到3公尺以内（甚至精度小至公分）。也可应用标准RTCM SC 104协议，搭配实时性之差分定位接收机，即可获得3∼5公尺的平均定位精度。因此，当计算基线向量与处理资料时，必须将上述的误差数据尽可能消除，但并非所有误差都能消除，有些误差则透过差分方式（Differentail）消除；或在误差数据经由研究之后，利用设在基站（base station）之固定接收器所接收的卫星讯息来求得改正值，再与未知位置－移动站（remote station）之接收器所接收的数据合并计算以求得较高精度的坐标定位。不过…作为车用导航设备的主要预测功能，行车所需时间的预测精度的要求较高。因此，发展出导航设备藉以提高预测精度，并兼具以下特点：
（1）从过去行车过程中大量收集道路信息，并依照统计学方式运算出多余数据，比方说：区分某辆信息车是否在休息状态或遇到了堵车情况。
（2）利用服务器所提供的数据，对过去实际数据进行修正，可使用业者所提供的互联网系统研究所开发的行车时间预测函数等。
（3）VICS（道路交通信息通信系统）和信息车收集的信息与原有的路线来计算行车所需时间时，对优先采用哪类收集数据进行了定义。比方说，以探测器方式与道路交通信息通信系统所收集的数据相比，则会优先采用经过处理的收集数据。
▲传统GPS设备是以模块方式与终端系统进行整合的设计方式，而在产品体积、电源消耗等手持式设备规格要求严苛下，不只应用不同，设计上也有所不同。（图片来源：Dell）
再紧接下来，GPS导航技术将会因为区域的变化，而出现不同的系统，就像欧盟已经逐步完成「伽利略」卫星导航系统，并且中国也加入了此一计划，预计在2008年开通使用，这使得过去一值依赖美国GPS系统的情况出现了市场分裂性的变化。不过可以相信的是，以目前市场的规模来看，GPS导航系统产品的成长已逐渐增高，根据欧洲市场调查公司的数据显示，到2020年全球GPS导航系统市场规模将达到2,700亿欧元，这其中欧洲市场的部分占了将近1/3的比例，显示出欧洲不只积极架设自我的卫星系统，事实上，市场的需求也相当的强烈。此外，包括中国等等的亚太地区市场也出现成长的态势。相信在未来，GPS导航系统不在是汽车需要额外增添的设备，而将会被列入选用或标准的配备之一。
▲预估将会有愈来愈多的新款车配有GPS导航系统。（图片来源：裕隆日产汽车）
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