原理
GPS系統的組成
GPS由三個獨立的部分組成：
空間部分：21顆工作衛星，3顆備用衛星。
地面支撐系統：1個主控站，3個注入站，5個監測站。
用戶設備部分：接收GPS衛星發射信号，以獲得必要的導航和定位信息，經數據處理，完成導航和定位工作。
GPS接收機硬件一般由主機、天線和電源組成。
GPS定位原理
GPS定位的基本原理是根據高速運動的衛星瞬間位置作為已知的起算數據，采用空間距離後方交會的方法，确定待測點的位置。如圖所示，假設t時刻在地面待測點上安置GPS接收機，可以測定GPS信号到達接收機的時間△t，再加上接收機所接收到的衛星星曆等其它數據可以确定以下四個方程式：
上述四個方程式中待測點坐标x、y、z和Vto為未知參數，其中di=c△ti(i=1、2、3、4)。
di(i=1、2、3、4)分别為衛星1、衛星2、衛星3、衛星4到接收機之間的距離。
△ti(i=1、2、3、4)分别為衛星1、衛星2、衛星3、衛星4的信号到達接收機所經曆的時間。
c為GPS信号的傳播速度（即光速）。
四個方程式中各個參數意義如下：
x、y、z為待測點坐标的空間直角坐标。
xi、yi、zi(i=1、2、3、4)分别為衛星1、衛星2、衛星3、衛星4在t時刻的空間直角坐标，
可由衛星導航電文求得。
Vti(i=1、2、3、4)分别為衛星1、衛星2、衛星3、衛星4的衛星鐘的鐘差，由衛星星曆提供。
Vto為接收機的鐘差。
由以上四個方程即可解算出待測點的坐标x、y、z和接收機的鐘差Vto。
構成
目前的車載GPS系統終端通常由GPS模塊、無線通信模塊、報警控制模塊、語音控制模塊、顯示模塊和車載PC等幾個部分組成：
1、GPS模塊：安裝到車輛上的小型裝置，是GPS車載單元的一部分，用來接收衛星所傳遞的信息。
2、無線通信模塊：通常采用車載無線電話、電台或移動數據終端（MDT）以完成信息交互功能。
3、報警控制模塊：向監控中心網絡發出報警訊号，通報車輛異常信息。
4、語音控制模塊：完成聲音控制及服務等功能。
5、顯示模塊：用來顯示位置路況等視頻圖象信息，可選用LCD、CRT或TV顯示。
6、車載PC：整合處理各功能模塊，配合相應的軟件，完成指定功能，如進行數據處理，計算出所在位置的經度，緯度，海拔，速度和時間等。
由于使用環境的特殊性，作為系統核心的車載PC的必須體積小，集成度高，功耗低，處理能力強，操作簡單便捷。目前車載PC較多的使用嵌入式操作系統，如WINDOWSCE和嵌入式LINUX等。根據車輛使用的頻繁性以及道路的複雜性的要求，它必須可靠性要高，且擴展性和兼容性要好．
應用
GPS車輛應用系統一般分為兩大類：車輛跟蹤系統和車輛導航系統。它們在功能上截然不同，一種是用于車輛的防盜，一種則是用于車輛的自主導航。由于“隻接受，不發射”信号是GPS是接收系統的一大特點，所以用于防盜的GPS跟蹤系統就是要借助通信網絡以及政府配套系統給GPS車載防盜儀，提供收取使用費用的解決方案。而車載導航儀是通過接受衛星信号，配合電子地圖數據，适時掌握自己的方位與目的地，自主導航的模式不收取任何使用費用，用戶可以根據自己的需要有選擇的購買地圖數據。
GPS技術是利用GPS衛星信号接收的，可以24小時不間斷地接收衛星發送的數據參數結算出接收的三維位置、三維方向以及運動速度和時間信息。車載導航儀是通過接受衛星信号，配合電子地圖數據，适時掌握自己的方位與目的地，自主導航的模式不收取任何使用費用，用戶可以根據自己的需要有選擇的購買地圖數據。當使用者把車載GPS安裝在車上後，無論使用者身處哪個城市、城鎮或是郊區，我們都能在轉瞬之間找到一家餐館或是最近的一家加油站。
在中國，目前已悄然興起GPS專業玩家一族，他們大部分是戶外運動和汽車越野愛好者。這些使用者還可以通過車載GPS了解車輛行使方向，這樣就取代傳統的高度計，還可以顯示海拔高度等信息。通過GPS對衛星信号的接受計算，可以測算出行駛的具體速度。對于那些熱愛戶外運動，汽車越野愛好者來說GPS讓他們再也不會為迷失方向而苦惱，因為GPS導航儀可以讓駕車者對行駛道路了如指掌。GPS導航儀還提供全程語音提示，駕車者無須觀察顯示界面就可能實現導航的全過程，使得行車更加安全舒适。
但由于GPS車輛導航系統在中國市場剛剛起步，市場氛圍不如GPS車輛跟蹤系統成熟，但誰也不否認，這個方興未艾的市場具有無限的升值潛力。随着中國汽車工業的發展，汽車電子市場的逐漸成熟，消費者也越來越追求方便實用，根據這一趨勢，國内的一些知名的汽車廠家，例如一汽、二汽、上海大衆與通用等均有在豪華轎車或普通轎車上将GPS導航系統作為标準配置的打算和行動。
車載導航地圖
車載導航地圖是車載導航的核心部分，無論是GPS車載導航還是北鬥車載導航，都需要有地圖作為承載。一般GPS導航地圖，北鬥剛剛開始。随着中國私家車保有量的穩定增長以及智能手機銷售量的激增，與之共同發展的中國GPS導航市場也保持了持續高速的增長。未來幾年，随着中國汽車保有量的提升以及GPS設備的進一步普及，中國GPS導航市場将迎來更廣闊的發展空間。
運用于北鬥系統的電子導航地圖在北鬥民用化發展中的具有開拓性意義。各類民用車載、導航終端上的北鬥地圖，配合專用北鬥芯片進行定位、導航，在大衆化應用上展現了巨大潛力
功能
導航功能
使用者在車載GPS導航系統上任意标注兩點後，導航系統便會自動根據當前的位置，為車主設計最佳路線。另外，它還有修改功能，假如用戶因為不小心錯過路口，沒有走車載GPS導航系統推薦的最佳線路，車輛位置偏離最佳線路軌迹200米以上，車載GPS導航系統會根據車輛所處的新位置，重新為用戶設計一條回到主航線路線，或是為用戶設計一條從新位置到終點的最佳線路。
轉向語音提示功能
車輛隻要遇到前方路口或者轉彎，車載GPS語音系統提示用戶轉向等語音提示。這樣可以避免車主走彎路。它能夠提供全程語音提示，駕車者無需觀察起顯示界面就能實現導航的全過程，使得行車更加安全舒适
增加興趣點功能
由于中國大部分城市都處于建設階段，随時随地都有可能冒出新的建築物，由此，電子地圖的更新也成為衆多消費者關心的問題。因此遇到一些電子地圖上沒有的目标點，隻要你感興趣或者認為有必要，可将該點或者新路線增加到地圖上。這些新增的興趣點，與地圖上原有的任何一個點一樣，均可套用進電子地圖查閱等功能。
定位
GPS通過接收衛星信号，可以準确地定出其所在的位置，位置誤差小于10米。如果機器裡帶地圖的話，就可以在地圖上相應的位置用一個記号标記出來。同時，GPS還可以取代傳統的指南針，顯示方向，取代傳統的高度計，顯示海拔高度等信息。
測速
通過GPS對衛星信号的接收計算，可以測算出行駛的具體速度，比一般的裡程表準确很多。
顯示航迹
如果去一個陌生的地方，去的時候有人帶路，回來時怎麼辦？不用擔心，GPS帶有航迹記錄功能，可以記錄下用戶您車輛行駛經過的路線，小于10米的精度，甚至能顯示兩個車道的區别。回來時，用戶可以啟動它的返程功能，讓它領着你順着來時的路線順利回家。
最新發展趨勢
車載導航系統的最新發展趨勢是利用藍牙(Bluetooth)無線技術，接收車載GPS傳送過來的信号。這樣，車載系統隻需要接收和處理衛星信号，顯示裝置則負責地圖的存儲和位置的重疊。所以，如果已經有了掌上型電腦，隻需要購買一個信号接收器和成圖軟件就可以了；掌上電腦就做到了一機多用。其實，很多手機已經具備了GPS的功能，若是加上了地圖的重疊功能，就可以變成一套移動導航系統。
車載導航系統除了可以用來指路導航之外，還可以發展出許多其它的用途，比如說尋找附近的加油站，自動提款機，酒店，或者其它一些商店。有的還可以提醒司機如何避免危險地區或是交通堵塞。
大多數的車載導航系統利用視覺顯示系統，作為人機交流的接口。有些則提供語音系統，讓人們直接與導航系統對話，用語音來提醒駕車人何時該轉彎，何時該退出高速公路。有的還可以跟你提供一個行經路線的地圖，以便回程之用，或是走錯了路需要倒回去。
有的車載導航系統還可以有不同的語言顯示。有的還可以告訴你當地的限速、路況和你的平均速度，為你估計達到目的地的時間。
中國市場發展前景
目前中國的消費者多為第一次購買，傾向選擇基本型、低價的車款（如近來熱銷的QQ車），消費者普遍對價格高度敏感，加上中國内地缺乏完整的地圖内容支持，目前導航系統的功能較難适當發揮。然而中國幅員遼闊，一旦汽車使用普及至一般大衆，日漸升高的區域間商業活動往來将創造大量導航需求，而此需求預計将從商業活動最為頻繁的大型都市（如上海、北京、天津、廣州等）向外擴散。
在OE市場方面，2006年搭載導航功能的車載影音系統需求量約14.7萬台，占車載影音系統的2.7%，預計2013年将增長到174.3萬台，增長率遠高于基本型影音系統，搭載比例也将上升至14%。顯示未來車載影音系統仍以附導航功能之整合式系統為主要增長産品。
基于對導航影音系統的樂觀預期，目前日本與中國台灣廠商正積極布局。在OEM市場方面，可分為三種進入模式：第一，直接在中國設立制造工廠，供應合資廠，如Denso在天津設立制造車用導航系統的工廠，2006年2月開始生産，預期年産達60,000台，專供當地生産的Toyota車輛使用，預計2010年可增長到500,000台。
第二，與中國公司合資（中國公司股份超過50％），由中國公司提供地圖内容，如Aisin AW于2002年8月與Golden SOFTWARE（北京公司）、FUJITSU Ten、及Yamada合資成立的北京ADF導航科技公司，預計2006年銷售量達到60,000台，該公司以設計及營銷中國車用衛星導航系統為主要業務，由Aisin AW與FUJITSU Ten負責提供技術與營運經驗，由Golden SOFTWARE負責提供圖資内容。Aisin AW、FUJITSU Ten與Yamada各占13.1%的股份，Golden SOFTWARE占55%，FUJITSU Ten中國子公司占5.7%。
第三，直接進口導航産品，透過中國通路銷售，如Sanyo與海爾合作發展導航系統，該産品于日本制作完成後，再運送到中國以海爾的品牌進行推廣與銷售。Clarion已于2004年開始在中國生産車載導航系統。
在AM市場方面，2006年搭載導航功能的車載影音系統需求量約0.7萬台，搭載導航功能的影音系統比例占總影音系統需求量的2.7%，預計2013年将增長到約70萬台，搭載比例上升到18.67%，附導航功能的影音系統年複合增長率為92%，遠高于基本型影音系統的42%。基本上，OE市場與AM市場需求量增長趨勢大緻相同，2009年後AM市場裝載比例略高于OE，此乃因舊車車主将車載影音系統升級之需求。
中國AM市場附導航功能影音系統需求量與搭載導航功能比例在車載機方面，Clarion已在2006年6月宣布進入車載導航系統售服市場，銷售整合導航功能的車載影音娛樂系統，企圖借此拉擡在全球市場的占有率。另外Pioneer也在2006年2月推出附導航功能的整合式産品，價格約20,000元人民币。地圖信息包括北京、上海、天津、廣州以及20個省份與2個自治區。台灣廠商則由Garmin為代表。
在可攜式産品方面，Garmin在全球導航系統市場表現亮眼，尤其在北美地區擁有5成左右市占率，在建構幅員遼闊市場的導航系統上，有長足之經驗。其中國地圖内容由北京合衆思壯公司（Beijing UniStrong Corp.）提供。合衆思壯目前是中國領導GPS産品廠商，過去與軍方合作密切，多提供國防産品，近年來與Garmin及Magellan等大型國際廠商合作，轉進一般消費者市場。
選購
概況
在目前汽車電子産品中，車載DVD導航所占比例越來越大,将近40%的新車車主都有安裝車載DVD導航需求。因此，生産、貼牌各種DVD導航産品大量湧現，而産品的質量差異也超乎你的想象。
很多DVD産品剛一裝上車，一踩油門音響喇叭就會發出尖叫聲，聲音和圖像都非常差，因此39汽配網提醒網友在選購車載DVD導航産品時要重點注意如下幾點。
音質
DVD是用來播放音樂的，因此音質好壞非常重要。因此，選購DVD之前一定要問清楚這台DVD機的前量輸出是幾“V”，或者把這台機器和其他DVD機進行音質對比。如果DVD機的音質能和CD機音質一比高下，價錢當然也不會便宜到哪裡。
圖像和DVD機配量
DVD屏幕有模拟屏和數字高清屏2種。模拟屏的像素一般是240*240或480*240像素，而高清屏一般都是800*480像素或更高。另外，好的DVD都是采用雙光驅配量，即DVD、CD兩種光驅。
導航的準确性和使用便捷
好的DVD廠家都會套用比較好的導航軟件，較差的DVD導航容易在導航的過程中死機，或導航速度慢，導航的準确性也比較差。因為好的DVD導航采用的是“雙核”模式，即采用兩個獨立的CPU處理系統，這樣兩個系統互不幹擾，導航速度快，準确性高，使用方便。
主要是為船舶，汽車，飛機等運動物體進行定位導航。例如：
系統設計
在車載系統中，除了與行車操控密切相關的車體、傳動及安全系統開始導入更多的電子功能外，資通娛樂系統也越來越多地應用電子技術。當這個結合信息、通信和娛樂的車載應用系統被轉移到汽車市場時，也發展出其獨到的應用特點。
Telematics是指整合通信與信息的新興車載應用。在産品定位上，可以分為可攜式設備和車裝式設備兩種。GPS導航定位在Telematics中具有關鍵性的地位，車載GPS系統除了可為駕駛提供導航信息外，當它與無線通信技術（如GPRS/3G）結合時，可提供定位信息給Telematics的服務供貨商，當這些供貨商的服務中心收到個别汽車的位置信息後，就能夠為車主提供道路救援、失車找回等服務。另外，出租車、公交車或遊覽車也可采用GPS來發揮車隊追蹤及控管的功能。
GPS系統架構分析
在客戶端的GPS裝置是一個單向的GPS信号接收機，它可以接收來自天空導航衛星的定位信号，這20多顆衛星可傳送L1及L2兩種信号，使用的頻率分别為1575.42MHz和1227.60MHz，一般民用的GPS接收機隻需接收L1于1575.42MHz的頻率。
GPS定位系統利用衛星基本三角定位原理，由GPS接收裝置先找到3顆以上空中衛星的所在位置，再計算每顆衛星與接收器之間的距離，即可得出接收器在三維空間中的坐标值。
進一步來看GPS接收器的系統運作流程（見圖1），GPS衛星信号先由GPS天線來接收，再經由RF射頻前端将高頻信号轉為中、低頻數字信号，再傳送到GPS基頻組件，此組件的核心技術在于相關器的設計，也就是透過相關器來比對找出正确的衛星編号，進而對照取得多顆衛星的萬年曆和廣播星曆等資料。通道的相關器越多意味着找到衛星位置的速度越快，目前一般的GPS接收器至少提供12個通道的相關器，更高階的接收器則具有16個，甚至是32個通道的相關器。
GPS接收器的控制功能由微處理器或微控制器來實現，此處理核心可以來自外部，也可嵌入在GPS基頻組件當中。目前較初階的GPS接收器産品常用ARM7作為核心，高階的機種則會升級到ARM9核心。此外，這類組件也具備微處理器支持功能，例如UART和實時時鐘（RTC）。
星曆數據會以NMEA0183或RTCM等格式輸出到主處理器，進一步與GIS地圖引擎整合以顯示所在街道位置，或透過無線通信接口傳出位置信息，讓遠程服務器能夠提供進一步的相關位置服務。NMEA0183是GPS慣用的一種标準通信協議，它采用簡化ASCII的序列通信協議來定義數據傳送的格式。
當GPS采用差分定位（DGPS）的輔助定位模式，如美國的WAAS或歐洲的EGNOS系統時，則需輸出RTCM或NTRIP1.0的協議格式。此外，由于不同的接收器所提供的原始數據格式通常會不同，當有需要針對不同型号接收器收集的數據進行統一處理時，就必須建立GPS通用數據交換格式。
GPS硬件架構選擇要領
綜上所述，一部車載GPS的硬件系統架構中，主要單元包括天線、RF前端、基頻/相關器、處理器核心，此外，還包括内存、總線接口。這些單元可以采用離散式的方法來提高設計上的彈性，也可采用整合式的策略，将多個單元整合為一顆系統單芯片（SoC）、單封裝（SiP）或模塊，以降低設計的難度及成本。
當系統工程師在進行設計時，必須在效能、成本與彈性三大評量要件中進行選擇。以效能來說，GPS接收器的效能指标有4項，分别是準确性、靈敏度、第一次定位時間、通道數量。當這4項效能指标都要求達到最高時，就必須強調接收器的處理器效能、相關器通道數量、内存容量及高速的對外連接接口。如此一來，産品的成本自然會大幅提升，這時大衆市場未必能夠接受，因此往往需要做一些必要的調整。
目前的技術已能夠将GPS接收器架構中的射頻及基頻整合在一起，而高整合度的産品能提供更佳的成本效益。以ST的STA2056為例（見圖2），它将基頻與射頻功能整合于小型的QFN-68封裝之中。它在基頻部分采用ARM7TDMI作為核心，頻率可高達66MHz；在射頻部分為主
動天線系統，含有易與被動天線連接的接口；此外，它還内建ROM及SRAM内存。由于隻需要用到少數的外部組件，因此能降低總體物料成本；其小尺寸能讓産品設計更為輕薄短小，而且具有低功耗的優勢。不僅如此，此類整合性産品也讓工程師省下調校射頻與基頻整合的研究精力，可加速産品上市。
GPS天線的需求特性
GPS天線也是決定GPS效能表現的關鍵。GPS衛星信号的背景噪訊為-136dBW，為避免幹擾，國際電信法規規定衛星傳送信号噪訊不得大于-154dBW，GPS的信号實際上相當弱，因此接收天線的靈敏度必須非常高。這和天線的大小及形狀密切相關。可用于GPS的天線種類包括片狀天線、螺旋式天線和平面倒F型天線（PIFA）等，其中又以片狀天線和螺旋式天線使用最多（見圖4）。由于GPS的信号屬于圓極化波，所以GPS接收天線也必須采用圓極化的工作方式。
平闆天線的好處是其耐用性及相對容易制作，成本也較低，不過它具有明顯的方向性，平闆要面向天空才能得到較好的接收效果。這種方向性會給使用上帶來極大的限制；此外，它雖然能順利接收到正上方的衛星信号，但若沒有獲取到低角度的衛星信息，誤差就會相對較高，精确度也會下降。
較先進的做法是采用四臂螺旋天線，它擁有全面向360°的接收能力，使天線在任何方向都有3dB的增益。這讓GPS接收器能以各種角度擺放，而且能接收到低角度的衛星信号。此外，也可導入Balun的電路設計，這樣可以有效隔離天線周圍的噪訊，能容納各種功能的天線并存于極小的空間中而不會互相幹擾，很适合手持設備的天線設計，不過此類天線的成本仍然偏高。
方位推估技術
在車載的導航使用中，常會因為遭遇到環境上的遮蔽因素而造成導航工作無法正常運作。在高樓林立的巷道中，收信狀況往往極差，當行進隧道中時，更是完全沒有信号可用，這時可以透過方位推估（Dead Reckoning，DR）技術來作為暫時的導航工具。
DR的技術原理是透過能感測或測量距離及方向改變的裝置，來估算出汽車移動位置的改變。正向的行進距離通常采用量程計或加速度計來進行量測；轉動角度則使用磁羅盤、陀螺儀或差分裡程計來量測；高度上的變化則需使用氣壓計。整合設計實例見圖5。
裡程計是每台汽車中必備的裝置，GPS接收器可透過CAN Bus來連接裡程計以進行測量，但裡程計的缺點是會因使用時間過長導緻準确性降低。較先進的做法是采用MEMS技術的加速度計和陀螺儀，它們的體積小，也容易進行系統整合，但是，精确度高的MEMS組件也需要較高的成本。此外，在實際應用中要提升DR系統的精确性，還要時常進行在線傳感器的校準，這時就需要GPS的定位信号來修正DR傳感器的參數項目。
在短時間内，DR的正确性相當高，甚至可以高于GPS，但随着使用時間的增加，DR的誤差累積效應會越來越大，導航的精确度就會大幅下降，這時必須回歸到GPS系統來找出絕對的位置，才能再次使用DR。DR和GPS是相輔相成的車載導航系統，但目前商品化的産品仍然不多，主要的瓶頸在于DR傳感器的準确度和成本，以及與導航系統整合的算法開發方面。
GPS導航儀的如何選擇
很多朋友在選擇GPS導航儀會有一個誤區，就是追求好看美觀，當然好看美觀是很重要，但是我們更應該知道導航儀的作用是導航，所以我們在選擇導航儀一定要主要注重的是其本質，導航才是GPS導航儀的核心。
也有很多人，就聽人家導購小姐介紹，說那款比較好，人家說這款是最近銷量很好的一款，我們就會動心的，其實不是對導航儀動心了，是看人家導購小姐挺漂亮的，人家推薦的恰恰是利潤最大的那款。
所以我們在選擇導航儀更注重的是導航功能，現在市場上導航儀的品牌很多，并且種類也比較繁雜，對于一個外行還真不知道如何選擇呢，今天小編就和大家談談如何為自己的愛車選擇一款心愛的導航儀。
首先要說的是GPS導航儀的幾個要素，
1)GPS信号接收靈敏度
2)軟硬件兼容性以及穩定性
3)軟件操作接口設計人性化問題
4)抗電子幹擾問題
5)防水防震能力
6)GPS續航能力
7)屏幕顯示效果問題
8）地圖是否是最新GPS導航地圖，是否有2款或者以上地圖。
汽車GPS導航儀同質化比較嚴重，最好在購買之前，多比較幾家品牌，看看功能是否适用，車載GPS導航儀中的靈魂是其所采用的地圖及導航軟件，一款好的地圖能起到至關重要的作用。
隻有具備了一些必備的條件，我們才考慮其他的輔助功能，購買汽車GPS導航儀不要因為高興就忘了檢查包裝内的附件。要仔細核對，看看包括産品說明書、車載支架、電源、存儲卡、數據線等是否齊全，如有短缺一定要當場提出，讓商家補齊配件或者換個沒有拆封的新品。
目前市場上的GPS導航儀品牌衆多，質量、服務上難免良莠不齊，一些無良商家利用消費者追求高質高價的心理，進行鋪天蓋地的廣告宣傳，再将這部分費用計入産品成本中，由消費者最終買單。産品價格不低，但功能卻未必不同。
安裝步驟
1,駕車者應先輸入自己的目的地至車載導航儀中。出行前，駕車者需要告知車載導航儀自己的目的地。若車載導航儀直接給出地圖，那直接通過觸摸即可選擇好目的地。不同的車載導航儀的輸入設備不同，可以選擇不同的地名輸入方法，目前常用的為手寫輸入方式。
2,車載導航儀自動計算行車路線。導航地圖是車載導航儀的信息庫，它存儲了路況信息和交通管理信息。駕車者輸入出行目的地後，導航儀就會測算出最佳的出行路線，并選擇路況信息最好的道路。如果您對車載導航儀的路線設置不滿意，那也可以中途臨時變換路線的選擇原則。如果出行時，自己不小心偏離了車載導航儀的推薦路線，那可以将原有的路線删除之後再重新設置路線。
3,做好車載導航儀的輸出設備的操作。車載導航儀包括了屏幕設備和語音設備兩種。在行駛的過程中，駕車者隻要聽取車載導航儀的語音提示就好了，萬不可多看屏幕，否則影響駕車安全。
