车载GPS导航系统可行性分析报告

 
 

　　　　  

    一、 项目简介 近年来，汽车工业已成为我国的支柱产业，汽车在日常生活和生活中起的作用也越来越突出。而如何实现各类车辆的有效指挥、协调控制和管理已经成为交通运输和安全管理部门面临的一个重要问题。根据统计资料显示，西方发达国家由于公路堵塞而造成的直接和间接经济损失十分惊人。所以为了满足提高运输效率和安全保障的需要，各国都相继开展了对车辆导航定位系统的研究。改革开放后，随着我国交通运输事业的迅速发展，如何研究一套适合我国国情的车载导航和定位系统，使之能满足国内运输和车辆管理的需要，这对我国的国民经济建设有重要的现实意义和经济价值。正是基于此，我们开展了GPS/DR导航定位系统的研究。

    众所周知，全球定位系统（GPS）是一种广泛使用的最新卫星定位系统，在地球上空分布有24颗卫星，用户通过GPS接收机接收卫星的信号，就可以实时地获得高精度的三维位置/速度和时间信息。但就目前陆地车辆导航系统而言，无论是在城市还是在郊区，GPS卫星信号都有可能会受到高楼或者隧道等障碍物的遮挡，因此仅用现有GPS导航定位系统来实现连续不间断的定位是很困难的甚至是不可能的；而本文研究的GPS/DR，正是基于车辆航位推算（Dead Reckoning-DR）的一种自主式的车辆导航系统，它能利用陀螺及里程仪的传感信息来实时地记录和推算出当前的位置，具有短时间内精度高，但导航误差随时间积累的特点。因此，将现有的GPS系统和DR系统组合来构成车载导航系统，既可以很好的解决车辆短时间内会丢失GPS卫星信号的问题，又可以避免DR系统的误差随时间积累性，从而有效的确定车辆移动的位置。


    二、 国内外相关技术、产品、产业发展的现状和趋势 智能车载导航系统一经问世，即显示出强大的生命力和广阔的应用前景，并产生了巨大的社会和经济效益，可能成为90年代整个世界新的经济增长点之一。
由于巨大的市场潜力和不可估量的发展前景，日本几乎所有的汽车生产厂家都参加了这一高科技角逐，仅近几年投入市场的新系统就有30多个。如日本的宏达、尼桑、本田、马自达、三菱以及松下、先锋、阿尔派、健伍等公司都已开发出自己的车载导航产品。世界其它发达国家如美国、德国、荷兰不甘落后，力图在该市场占有一席之地。目前在欧洲，由飞利浦、西门子开发的车载导航系统1995年已在雷诺、菲亚特等大众化民用车辆上使用；奔驰-S系列、宝马-7系列。从1994年起，厂装车辆已将GPS车载导航系统列在选装清单上。此外，根据《GPSWord》杂志刊登的美国工业发展研究机构的预测，到2005年，日本、北美和欧洲每年将有1500-2500万套产品售出，在2010-2015年间，约有50％的汽车在出厂时，就已装备了车载导航系统，在以后时间里该系统的普及率将会逐渐提高到100％。

    国内也已有部分厂商和研究单位推出了一些车载导航定位系统，但要么由于技术简单，定位精度不够，要么由于成本昂贵，不能为一般用户所承受，因而不能在实际车载系统中得到广泛的应用。要将这种系统实用化，则必须在提高精度的同时大幅度降低成本。


    三、 现有基础和条件 我大学长期从事导航和组合导航及GPS领域的研究，先后完成了GPS惯性组合导航系统研究、容错组合导航系统研究、以及多项国防预研项目。其中GPS惯性组合导航开发系统获得部级科技进步二等奖。所研制生产的HJL-1捷联惯性航姿系统获部级科技进步三等奖以及省国防科技进步一等奖。此外还与众多单位合作，完成了十多项组合导航方面的研究工作。该系这一研究小组在国内有着广泛的影响。

    随着GPS应用领域的扩大，我校早就开始对GPS在汽车上的应用进行了研究，并进行了大量的软件仿真工作。1998年与香港某大学共同成立了"导航研究中心"，该中心的一个主要内容是共同研究开发"车辆定位系统在智能交通系统上的研究与开发"，从而开始了实用的车载导航系统的研究。

    车载导航系统原理样机已完成，并已进行了实际跑车。已发表相关研究论文多篇。目前正在就降低系统成本、增加系统可靠性、提高系统的定位精度方面展开研究。


    四、 国内外市场前景 据统计，全世界用于车载导航系统的投资在1994年为1.8亿美元，比1993年增加了80％，从1995年到2000年平均每年的增长率达到60.8％。美国一家咨询公司（决策咨询公司）所提出的一项新报告表明，汽车导航系统代表了GPS的最大潜在市场。美国的福特和克莱斯勒公司等企业正在开发先进的系统，以满足潜力无限的市场需求。

    据日本专家研究，车辆导航系统是民间企业最有希望的领域。在日本，导航系统的开发到目前已创造出2000亿日元规模的市场，并且随着ITS的推进，在相关的汽车、电子、通讯领域，今后20年间预计将创造出50兆亿日元（约500亿美元）的新市场。

    通过我们的调查发现，近年来，我国的汽车销售总量和私人购车数量逐年上升。

    我国虽然是一个发展中国家，但是正像计算机和移动电话一样，在车载导航系统方面具有极为广阔的发展机遇。例如仅在交通部门，若我国境内的高级轿车的10％装上导航系统，就会有数亿的利润。 车载导航系统在当今中国有着千载难逢的发展机遇，这是因为车辆导航系统中包含有数字地图，而生产和加工数字地图要受到每个国家的各种限制，这就为国内民族工业的振兴留下了一是时没有竞争的空间。此外，在软件开发和数据采集方面我们有着自己独特的优势。我国拥有丰富的技术人员和劳动力资源，可以形成强大的知识密集型和劳动密集型的车载导航系统产业。加之现代科技的飞速发展，使得硬件生产技术不断成熟和完善。因此，发展我国的车载导航系统产业适逢其时，机不可失。


    五、 关键技术、技术性能及达到的水平 我们研制的GPS/DR车辆组合导航系统采用了先进的导航定位技术，具有成本低、体积小和可靠性高等特点。本系统最大特点是将两种优势互补的导航系统（GPS、DR）组合到一起，实现高精度连续导航定位。
下面研究中的关键技术，便是研究降低组织系统阶数时系统所能达到的技术精度。要降低系统的成本，就必须对系统进行必要的简化，以使用低廉的单片机实现。同时还要能达到一定的精度，有较好的重复性和机动性等等。


     六、 实施产业化的途径 在实施产业化过程中，合作方法可以有以下两种。
    （1） 以技术入股。由于车载导航系统是一个高新技术产业，技术含量相当高，所以以技术入股，比较合适。
    （2） 根据对方所提出的产品技术要求，我们负责产品的开发研究，设计完成后，可以一次性转让，不享受利润的分成。 具体合作方式，可以一同再商量，正如上面简单分析的那样，发展我国的车载导航产业适逢其时，机不可失。作为高校的一个研究室，我们有责任为了我国的车载导航产业作出应有的贡献。诚邀国内的有识之士，共同开创我国的车载导航事业。


    七、投资概算 对于本项目的产业化实施、大概可以分为以下几个阶段。各个阶段的投资也不同。有关的计划进度，初步安排如下：
    （1） 将目前已初步完成的第一代"低成本GPS/DR车载定位系统"推向市场，它可以实时提供用户车辆的位置、速度、时间，并能将用户的位置显示在数字地图上（以液晶屏方式显示）。这一步可以在一年内转入产业化。 这一阶段，估计需要资金10万元便可完成生产前的有关技术工作。生产所需设备、场所很简单。每台硬件成本初步估计在2000元左右。
    （2） 智能可视车载GPS/DR导航定位系统。在此系统中我们将现有的GPS/DR系统和地理信息系统进行整合，不但实现导航定位，而且能够实现大量城市或地区地图的存储与自动切换，使得汽车向着智能型方向迈进。以目前的市场估计，将会有远远超出第一代产品的市场前景。
    （3） 智能汽车综合GPS/DR导航定位接入系统。由于我们的第三代产品能够实现真正意义上的智能汽车的概念，因此它必将具有广阔的市场前景，它的应用领域将是每一个汽车的车主。同时由于在前期已经占有足够的市场份额，这时就可以着手建立自己的控制中心，并在此基础上提供独有的信息或其它类型的服务。这样，一方面可以扩大产品的竞争力，另一方面还可以在此基础上将信息服务纳入未来公司发展的规划中，以信息业保证公司赚取高额的利润，也即在拥有一定的市场基础和规模之后，将以服务收费为主，在继续吸引顾客的同时，将信息、媒体和服务等作为新一轮的收益主要渠道。目前国内的信息服务行业才刚刚起步，信息服务的市场空间巨大，从另一方面来讲，还可以拓展国际市场。总之未来发展是有着广阔前景的。