開車最難過的就是迷路不過自從有了GPS很多道路問題都能迎刃而解它可以部署在汽車導航系統或便攜式導航設備里也可以部署進汽車中控臺甚至是車主的智能手機里只需打開地圖你就能輕松的知道自己在什么位置不過如果汽車導航界面做的比較粗糙輸入數據就會比較麻煩特別是在駕駛汽車的過程中會很難完成地址的輸入操作

本文將給大家介紹下什么是GPS它可以為汽車做些什么未來它又會有哪些可能的用途GPS會讓你更加安全地駕駛幫助你了解周邊交通情況尋找附近的服務甚至還可以幫助商店推銷服務

GPS是如何工作的（可能比你想知道的還要多）

從1994年開始地球上空就出現了24顆GPS衛星他們被分成了六組在1.3萬英尺的高空中圍繞地球飛行它們是同步軌道衛星但并不是靜止的而是以每小時8千英里的速度從西向東飛行每天可以繞地球兩次每顆衛星上搭載了原子鐘并且不斷報告

偽隨機碼每顆衛星的ID

星歷數據當前日期和時間衛星是否健康或不健康（不健康可能意味著衛星正在重新定位或重新校準不是指它飛走了）

年鑒數據定位衛星在什么時間到達什么位置的數據（每個GPS衛星都有年鑒數據）

GPS內部的接收器會從衛星捕捉到達時間（TOA）和飛行時間（TOF）給定光速（恒定）以及信號在什么時候什么地方發生GPS接收器便會計算出你的車你的便攜式導航儀徒步GPS或是智能手機在地球上哪個位置當設備沿著高速公路移動它還會計算行駛速度和羅盤航向不過GPS的速度通常會比汽車里程表顯示的時速慢幾英里行駛數據會呈現在導航系統里衛星信號從地球大氣層從40-600英里高空穿過電離層會產生延遲而GPS系統會應用校正因子

一般而言我們需要三個GPS信號來確定（三角定律）接收器的位置然后用第四個信號來計算高度當然接收器接收的衛星數量越多（最多應該是十二個因為一共二十四顆衛星另外十二個在地球的另一邊）定位的質量就會越高如果原子時鐘不準確或是其他不準確的信息進入GPS可以進行修正

第一顆GPS衛星是在1978年發射升空的目前很多GPS衛星都能很好地運行工作時間長達十年他們的重量約為2千磅（按地球上重量計）如果算上支持衛星動力的太陽能電池板的話長度可以達到17英尺這些衛星的發射器能超過產生不到50瓦特的輸出當然很多新的衛星也在開發發射全世界很多國家現在都有自己的GPS衛星

更加新一些的GPS系統（接收器在地球上）定位會更加準確而且能夠定位更小的對象價格也更便宜它們甚至還能定位室內GPS接收器美國國防部高級研究計劃局曾經展示過一個芯片它比一美分硬幣還要小但是卻內置了三個陀螺儀三個加速度計以及一個內置時鐘（見上圖）還有其他一些研究人員開發了很多技術目的是提升GPS計時功能和衛星時鐘的準確度這些研究的主要目的是讓昂貴的GPS系統能夠進一步提升準確度并且能夠把這種準確度應用在普通人的汽車中控系統里面

GPS接收器有多準確?

GPS一開始軍事衛星系統主要是希望提升飛機潛艇以及其他武器設備的定位準確度直到2000年GPS才實現了民用化但是精確度有些降低發送給非軍事用戶的未加密的時間信號會隨機抵銷讓定位誤差在100米左右人們這種情況稱為選擇可用性SA當你定位一輛汽車也許它的實際位置可能會和你有一到兩個街區那么遠

差分GPS技術的開發使用了基于地面參考站來糾正精準度這種技術可以將SA信號定位在15米范圍內大約2到3輛汽車的長度如果在最好的情況下其精準度甚至可以達到10厘米或四英寸這種情況已經非常不錯了它甚至可以用來測試定位樁是否足夠準確與此同時美國聯邦航空局海岸警衛隊以及交通運輸部卻要求停止使用SA信號2000年時任美國總統的比爾克林頓命令提升民用GPS質量不再允許所謂的選擇可用性美國政府的GPS網站上說美國沒有意圖再使用選擇GPS可用性了

如今汽車內的GPS接收器可以精準定位到10至15米的范圍而且其中的衛星接收器模塊成本也只有幾美元而已單獨的GPS接收器精準度可以達到3米范圍如果你使用的是價格更貴質量更好的衛星接收器模塊甚至可以精準定位到幾厘米的范圍美國天寶公司推出的TotalStationGPS系統售價高達2.5萬美元它的精準度可以控制在一英寸范圍內這意味著在高精度GPS系統的控制下你甚至可以遠程控制道路施工設備整平并修整地面最終鋪設一條公路出來

如果你有一個老式汽車導航系統它的定位精準度大概在15米范圍左右那么這個導航系統會做些小把戲如果你的高速公路上向北行駛附近沒有其他道路位置圖標會與道路對齊如果你在雙向之間有分車帶的公路上開車那么導航系統就會對齊到向北的道路上如果你轉彎或是繞圈行駛導航也會進行自我校正GPS導航也會使用一個內置的羅盤運動傳感器以及測速儀它會準確判斷出你是否進入到隧道（如果你在一個隧道里那么會看到當前位置圖標在隧道中間精準度可以達到一輛汽車長度的范圍非常完美）

除了顯示地圖GPS還能為汽車做什么?顯然汽車里的GPS可以在地圖上準確定位但實際上它還可以做很多其他事情下面就舉幾個例子

自動碰撞通知在汽車事故中如果汽車裝配了車載資訊處理系統比如通用的安吉星（OnStar）汽車會自動向車載資訊遠程呼叫中心報告所在位置然后呼叫距離你最近的公共安全應答點（PSAP）或幫你撥打緊急電話此外使用Ford&Sync還可以通過藍牙連接的手機直接撥打電話通常路過的司機也會幫忙撥打緊急電話但如果車禍發生在一個比較偏僻的地方說不定好久才有一輛汽車路過

增強型的自動天體導航添加了很多非GPS信息比如失事的地理位置和車輛破損程度還有如果汽車翻車了乘客是否有系安全帶寶馬和通用汽車正在研究相關算法可以預測當汽車出車禍時乘客嚴重受傷的可能性這些汽車公司相信他們的算法足夠準確能夠幫助處理安全事故的工作人員判斷是否需要派遣醫療救援直升機（主要出于成本考慮因為使用一次醫療救援直升機的費用大約是5千到1.5萬美元）上面提到的這一切如果沒有GPS信號都是無法實現的

可預測前照燈首先是前照燈然后是好的前照燈（包括氙氣大燈LED大燈以及激光大燈）再下來是轉向大燈（當你的方向盤朝右打的時候車輪向右右轉燈就會打開）現在如果有了GPS信號當你駛向路口時汽車就會預先判斷出你要轉向繼而打開車燈據悉福特汽車公司正在試運行一款根據GPS信號判斷的轉向燈

延長混合動力汽車電動汽車的行駛里程電動汽車或者是混合動力汽車需要盡可能的保持電量充足才能行使更長的里程但是很多爬坡或是路況不好的地段往往特別耗電舉個例子如果讓你的電動車在略微有些坡度的高速公路上行駛一段時間貌似不會有太大問題但是如果地圖數據顯示了GPS位置然后告訴你目前的充電量在完成上坡路段之后只能再開2.5公里那么或許你在上坡之前就該考慮一下是不是要給自己的汽車充電了

服務當你搜索附近距離最近的漢堡王時就得依靠GPS來幫忙了不過GPS服務仍然需要做的更好一些很多第三方App還有車載導航系統里的數據庫真的需要思考一下如何提供用戶想要的服務要知道人們想要的是距離最近的漢堡王而不是20里外的漢堡王

智能手機App如果你的汽車里有車載資訊處理系統那么肯定會有與之配套的App你可以在自己的手機上操作很多功能比如遠程啟動汽車或是遠程關閉車門據說還有一款基于GPS的定位App應用如果你把車停在一個巨大的商場停車場購物之后想不起來具體停在哪個車位上此時這款App應用就會將你引導到自己的汽車邊上

智能車庫門開啟器許多汽車有HomeLink車庫門開啟器汽車的中控臺已經被各種各樣的按鍵占滿了如果讓車主在手工去操作打開車庫門似乎還真的有點兒low了此時GPS的作用就發揮出來了當你距離車庫還有半英里的時候中控顯示屏上的右邊就會彈出一個按鍵你只需觸摸點擊一下車庫門就會自動打開

校準車速里程表美國聯邦監管機構要求汽車的車速里程表不能少報車速集成GPS可以把你的車速里程表校準到最準確的速度上如果你有一個便攜式導航設備通常可以顯示出你的車速

提供最佳車道建議如今一些好的導航系統具有車道出口顯示功能告訴司機哪些是直通車道哪些是駛出車道哪些既能直通又能駛出一些定位更準確的GPS甚至會在你需要駛出車道或是需要變道之前給司機進行提示

GPS和自動駕駛汽車自動駕駛汽車依靠視覺（或雷達）傳感器和三維地圖來準確定位也能因此判斷出哪些地方有危險此時如果GPS能夠精準定位到英寸級別的范圍而不是一米或五米范圍那么將會發揮更大的作用事實上這種技術已經誕生了至少自動駕駛汽車需要把自己放在一個12英尺寬的車道中間并且車輛來回搖晃幅度的范圍不能超過一英尺帶有后視鏡的汽車大約有六到七英尺寬如果考慮到里中心位置存在一定的偏離度那么可以在汽車兩邊在延長出1.5到2英尺的安全距離如今利用相關視覺輔助系統可以通過定位車道標記來跟蹤汽車的位置

當汽車搭載上超精準的GPS就可以扮演汽車傳感器的獨立審計員GPS可以判斷出車道偏離警示系統（LDW）可能不是表現的很好并提醒車主如果是下雨或是下雪天視覺系統的功能可能會略有下降因為有些車道標線可能會被雨雪給覆蓋掉此時GPS將會繼續幫助汽車保持在車道中央行駛

在惡劣天氣里有些車輛仍然需要外出工作比如掃雪車此時如果有GPS不僅可以引導車輛方向超速時提醒司機保持中速行駛還可以在偏離既定路線時發出警報在未來的五年時間里雖然讓自動駕駛汽車實現每小時60英里的速度有些困難但是每小時30英里應該不難實現

購買建議上世紀90年代中期世界上首款嵌入式車載導航系統出現在了寶馬7系車上成本約為2500美元（放在2015年相當于4千美元）如今超過1千美元的導航系統已經是鳳毛麟角了一般的導航系統售價基本是在500美元（或以下）部署這些導航設備的汽車售價基本上都是在5萬美元以上另外值得一提的是現在汽車中控裝載彩色LCD屏幕已經是標配了因此導航也成為了汽車必不可少的一項服務功能嵌入式導航系統的主要優點就是屏幕大（對角線為7英寸到10英寸）二級導航顯示一般會放在儀表盤或是擋風玻璃顯示屏上相對于便攜式導航已和智能手機導航車載導航的控制旋鈕和操作按鍵更大此外汽車車頂都會裝上鯊魚鰭式天線這樣可以更快速的啟動定位汽車導航系統幾乎從來不會被人偷掉而且也沒有煩人的電線

智能手機通常具有較強的語音識別功能比如你會使用Siri說Siri告訴我去球場的方向很多導航App應用要么非常便宜要么就是免費的甚至連升級都是免費的相比而言一般汽車導航升級需要花費一百美元到兩百美元不等

蘋果的CarPlay和Google的AndriodAuto則都具有整合優勢他們的導航系統幾乎都有內置的地圖應用即蘋果地圖和谷歌地圖當你把這些應用連接到汽車上之后GPS導航便可以顯示在汽車LCD顯示屏上并通過汽車的按鈕和旋鈕進行操控