三維導(dǎo)航是GPS的首要功能，飛機、船舶、地面車輛以及步行者都可利用GPS導(dǎo)航接收器進行導(dǎo)航。汽車導(dǎo)航系統(tǒng)是在GPS的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門新技術(shù)。它由GPS導(dǎo)航、自律導(dǎo)航、微處理器、車速傳感器、陀螺傳感器、CD-ROM驅(qū)動器、LCD顯示器組成。

 

  GPS導(dǎo)航是由GPS接收機接收GPS衛(wèi)星信號（三顆以上），得到該點的經(jīng)緯度坐標、速度、時間等信息。為提高汽車導(dǎo)航定位的精度，通常采用差分GPS技術(shù)。當(dāng)汽車行駛到地下隧道、高層樓群、高速公路等遮掩物而捕捉不到GPS衛(wèi)星信號時，系統(tǒng)可自動導(dǎo)入自律導(dǎo)航系統(tǒng)，此時由車速傳感器檢測出汽車的行進速度，通過微處理單元的數(shù)據(jù)處理，從速度和時間中直接算出前進的距離，陀螺傳感器直接檢測出前進的方向，陀螺儀還能自動存儲各種數(shù)據(jù)，即使在更換輪胎暫時停車時，系統(tǒng)也可以重新設(shè)定。

 

  由GPS衛(wèi)星導(dǎo)航和自律導(dǎo)航所測到的汽車位置坐標、前進的方向都與實際行駛的路線軌跡存在一定誤差，為修正這兩者間的誤差，使之與地圖上的路線統(tǒng)一，需采用地圖匹配技術(shù)，加一個地圖匹配電路，對汽車行駛的路線與電子地圖上道路的誤差進行實時相關(guān)匹配，并做自動修正，此時，地圖匹配電路通過微處理單元的整理程序進行快速處理，得到汽車在電子地圖上的正確位置，以指示出正確行駛路線。CD-ROM用于存儲道路數(shù)據(jù)等信息，LCD顯示器用于顯示導(dǎo)航的相關(guān)信息。

 

  GPS導(dǎo)航系統(tǒng)與電子地圖、無線電通信網(wǎng)絡(luò)及計算機車輛管理信息系統(tǒng)相結(jié)合，可以實現(xiàn)車輛跟蹤和交通管理等許多功能，例如：

 

  1.車輛跟蹤

 

  利用GPS和電子地圖可以實時顯示出車輛的實際位置，并任意放大、縮小、還原、換圖；可以隨目標移動，使目標始終保持在屏幕上；還可實現(xiàn)多窗口、多車輛、多屏幕同時跟蹤，利用該功能可對重要車輛和貨物進行跟蹤運輸。

 

  2.提供出行路線的規(guī)劃和導(dǎo)航

 

  規(guī)劃出行路線是汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的一項重要輔助功能，包括：

 

  自動線路規(guī)劃：由駕駛員確定起點和終點，由計算機軟件按照要求自動設(shè)計最佳行駛路線，包括最快的路線、最簡單的路線、通過高速公路路段次數(shù)最少的路線等。

 

  人工線路設(shè)計：由駕駛員根據(jù)自己的目的地設(shè)計起點、終點和途經(jīng)點等，自動建立線路庫。線路規(guī)劃完畢后，顯示器能夠在電子地圖上顯示設(shè)計線路，并同時顯示汽車運行路徑和運行方法。

 

  3.信息查詢

 

  為用戶提供主要物標，如旅游景點、賓館、醫(yī)院等數(shù)據(jù)庫，用戶能夠在電子地圖上根據(jù)需要進行查詢。查詢資料可以文字、語言及圖像的形式顯示，并在電子地圖上顯示其位置。同時，監(jiān)測中心可以利用監(jiān)測控制臺對區(qū)域內(nèi)任意目標的所在位置進行查詢，車輛信息將以數(shù)字形式在控制中心的電子地圖上顯示出來。

 

  4.話務(wù)指揮

 

  指揮中心可以監(jiān)測區(qū)域內(nèi)車輛的運行狀況，對被監(jiān)控車輛進行合理調(diào)度。指揮中心也可隨時與被跟蹤目標通話，實行管理。

 

  5.緊急援助

 

  通過GPS定位和監(jiān)控管理系統(tǒng)可以對遇有險情或發(fā)生事故的車輛進行緊急援助。監(jiān)控臺的電子地圖可顯示求助信息和報警目標，規(guī)劃出最優(yōu)援助方案，并以報警聲、光提醒值班人員進行應(yīng)急處理。

 

  GPS技術(shù)在汽車導(dǎo)航和交通管理工程中的研究與應(yīng)用目前在中國剛剛起步，而國外在這方面的研究早已開始并已取得了一定的成果。加拿大卡爾加里大學(xué)設(shè)計了一種動態(tài)定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一臺捷聯(lián)式慣性系統(tǒng)、兩臺GPS接收機和一臺微機，可測定已有道路的線性參數(shù)，為道路管理系統(tǒng)服務(wù)。美國研制了應(yīng)用于城市的道路交通管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用GPS和GIS建立道路數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫中包含有各種現(xiàn)時的數(shù)據(jù)資料，如道路的準確位置、路面狀況、沿路設(shè)施等，該系統(tǒng)于1995年正式運行，為城市道路交通管理起到了重要作用。

 

  近些年來，國外研制了各種用于車輛誘導(dǎo)的系統(tǒng)，其中對車輛位置的實時確定主要依靠慣性測量系統(tǒng)以及車輪傳感器。隨著技術(shù)的發(fā)展，GPS大有取代前兩種方法的趨勢。用于城市車輛誘導(dǎo)的GPS定位一般是在城市中設(shè)立一個基準站，車載GPS實時接收基準站發(fā)射的信息，經(jīng)過差分處理便可計算出實時位置，把目前所處位置與所要到達的目標在道路網(wǎng)中進行優(yōu)化計算，便可在道路電子地圖上顯示出到達目標的最優(yōu)化路線，為公安、消防、搶修、急救等車輛服務(wù)。

 

  GPS是近年來開發(fā)的最具有開創(chuàng)意義的高新技術(shù)之一，必然會在諸多領(lǐng)域中得到越來越廣泛的應(yīng)用。相信隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，以及高等級公路的快速修建和GPS技術(shù)應(yīng)用研究的逐步深入，其在道路工程和交通運輸中的應(yīng)用也會更加廣泛和深入，并發(fā)揮出更大的作用。