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(xiàn)了24顆GPS衛(wèi)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(wèi)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(wèi)星上搭載了原子鐘，并且不斷報告：
偽隨機碼：每顆衛(wèi)星的ID
星歷數(shù)據(jù)：當前日期和時間，衛(wèi)星是否健康或不健康（“不健康”可能意味著衛(wèi)星正在重新定位或重新校準，不是指它飛走了）
年鑒數(shù)據(jù)：定位衛(wèi)星在什么時間到達什么位置的數(shù)據(jù)（每個GPS衛(wèi)星都有年鑒數(shù)據(jù)）
GPS內部的接收器會從衛(wèi)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(fā)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(shù)據(jù)會呈現(xiàn)在導航系統(tǒng)里。衛(wèi)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(tǒng)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(wèi)星數(shù)量越多（最多應該是十二個，因為一共二十四顆衛(wèi)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(wèi)星是在1978年發(fā)射升空的，目前很多GPS衛(wèi)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(wèi)星動力的太陽能電池板的話，長度可以達到17英尺。這些衛(wèi)星的發(fā)射器能超過產生不到50瓦特的輸出，當然，很多新的衛(wèi)星也在開發(fā)，發(fā)射，全世界很多國家現(xiàn)在都有自己的GPS衛(wèi)星。更新一些的GPS系統(tǒng)（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。還有其他一些研究人員開發(fā)了很多技術，目的是提升GPS計時功能和衛(wèi)星時鐘的準確度。這些研究的主要目的，是讓昂貴的GPS系統(tǒng)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(tǒng)里面.
GPS接收器有多準確？
GPS一開始軍事衛(wèi)星系統(tǒng)，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(xiàn)了民用化，但是精確度有些降低。發(fā)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(qū)那么遠。
差分GPS技術的開發(fā)，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(lián)邦航空局、海岸警衛(wèi)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(tǒng)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?！?/span>
如今，汽車內的GPS接收器(核心為GPS模塊)可以精準定位到10至15米的范圍，而且其中的衛(wèi)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(wèi)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Total Station GPS系統(tǒng)，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(tǒng)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(tǒng)，它的定位精準度大概在15米范圍左右，那么這個導航系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)，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(fā)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(yī)療救援直升機（主要出于成本考慮，因為使用一次醫(yī)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(xiàn)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）?，F(xiàn)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(jù)悉福特汽車公司正在試運行一款根據(jù)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(shù)據(jù)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(tǒng)里的數(shù)據(jù)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(tǒng)，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(jù)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(fā)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(lián)邦監(jiān)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(tǒng)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(fā)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(tǒng)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(tǒng)（LDW）可能不是表現(xiàn)的很好，并提醒車主。如果是下雨或是下雪天，視覺系統(tǒng)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(xù)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(fā)出警報。在未來的五年時間里，雖然讓自動駕駛汽車實現(xiàn)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(xiàn)。
