摘要：隨著科技的發展，GPS技術應運而生，三維導航是GPS的首要功能，而汽車導航系統是在GPS的基礎上發展起來的一門新技術，GPS導航系統與電子地圖、無線電通信網絡及計算機車輛管理信息系統相結合，可以實現車輛跟蹤和交通管理等許多功能，隨著隨著我國經濟的發展，以及高等級公路的快速修建和GPS技術應用研究的逐步深入，其在道路工程和交通運輸中的應用也會更加廣泛和深入，并發揮出更大的作用。

三維導航是GPS的首要功能，飛機、船舶、地面車輛以及步行者都可利用GPS導航接收器進行導航。汽車導航系統是在GPS的基礎上發展起來的一門新技術。它由GPS導航、自律導航、微處理器、車速傳感器、陀螺傳感器、CD-ROM驅動器、LCD顯示器組成。
GPS導航是由GPS接收機接收GPS衛星信號（三顆以上），得到該點的經緯度坐標、速度、時間等信息。為提高汽車導航定位的精度，通常采用差分GPS技術。當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衛星信號時，系統可自動導入自律導航系統，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據處理，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據，即使在更換輪胎暫時停車時，系統也可以重新設定。
由GPS衛星導航和自律導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一，需采用地圖匹配技術，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用于存儲道路數據等信息，LCD顯示器用于顯示導航的相關信息。
GPS導航系統與電子地圖、無線電通信網絡及計算機車輛管理信息系統相結合，可以實現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.提供出行路線的規劃和導航
規劃出行路線是汽車導航系統的一項重要輔助功能，包括：
自動線路規劃：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最少的路線等。
人工線路設計：由駕駛員根據自己的目的地設計起點、終點和途經點等，自動建立線路庫。線路規劃完畢后，顯示器能夠在電子地圖上顯示設計線路，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、醫院等數據庫，用戶能夠在電子地圖上根據需要進行查詢。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，監測中心可以利用監測控制臺對區域內任意目標的所在位置進行查詢，車輛信息將以數字形式在控制中心的電子地圖上顯示出來。
4.話務指揮
指揮中心可以監測區域內車輛的運行狀況，對被監控車輛進行合理調度。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定位和監控管理系統可以對遇有險情或發生事故的車輛進行緊急援助。監控臺的電子地圖可顯示求助信息和報警目標，規劃出最優援助方案，并以報警聲、光提醒值班人員進行應急處理。
GPS技術在汽車導航和交通管理工程中的研究與應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設計了一種動態定位系統，該系統包括一臺捷聯式慣性系統、兩臺GPS接收機和一臺微機，可測定已有道路的線性參數，為道路管理系統服務。美國研制了應用于城市的道路交通管理系統，該系統利用GPS和GIS建立道路數據庫，數據庫中包含有各種現時的數據資料，如道路的準確位置、路面狀況、沿路設施等，該系統于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的系統，其中對車輛位置的實時確定主要依靠慣性測量系統以及車輪傳感器。隨著技術的發展，GPS大有取代前兩種方法的趨勢。用于城市車輛誘導的GPS定位一般是在城市中設立一個基準站，車載GPS實時接收基準站發射的信息，經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中進行優化計算，便可在道路電子地圖上顯示出到達目標的最優化路線，為公安、消防、搶修、急救等車輛服務。
GPS是近年來開發的最具有開創意義的高新技術之一，必然會在諸多領域中得到越來越廣泛的應用。相信隨著我國經濟的發展，以及高等級公路的快速修建和GPS技術應用研究的逐步深入，其在道路工程和交通運輸中的應用也會更加廣泛和深入，并發揮出更大的作用。