在2003年，全球GPS产品市场规模，已经达到130亿美元，预估到2008年，可以成长达到220亿美元。在消费性产品领域中，主要则是应用在个人与车辆，其中，车辆市场（包括个人车用及企业市场）规模就占了一半，而且比例还在逐渐上升，市场潜力不可忽视。2003年，台湾GPS系统产品占全球产量的13.9％，GPS产品出货量大约有417万件，总产值达到239亿元，在2004年，台湾出货量达到612万件，总产值达到315亿元。种种数据，都显示台湾的GPS产业正开始进入高度成长期。

为加速台湾业者进军此一市场之实力，本次「零组件科技论坛」特针对「车用GPS系统设计与应用」此一主题，由技术面及应用面切入探讨。在课程中将涵盖GPS系统设计关键议题，以提供学员完整的产业及技术应用看法。

种种数据，都显示台湾的GPS产业正开始进入高度成长期。

工研院IEK机电运输研究组资深顾问萧瑞圣

车用GPS系统是车载信息与通讯系统Telematics的一环，车用GPS导航机就是藉由GPS芯片、计算机、电子通讯与传感器装置，实时改善人、车、路等运输系统的互动关系，进而增进运输系统的安全、效率，车载GPS导航机功能齐全，但价位高昂；而可携的导航设备，与手机或PDA结合，预估在未来几年市场需求都将呈现明显成长，台湾在可携式导航机领域具备完整的产业链，如能掌握机会将有非常好的发展机会。

车用GPS导航机之所以会受到市场瞩目，工研院IEK机电运输研究组资深顾问萧瑞圣表示，日本在1995年4月启动先进交通信息系统（Advanced Traffic Information System；ATIS），1996年4月展开VICS系统服务，2001年后，各车厂与VICS相互运用，推出各项车用导航服务；另外，美国今年计划在七十五个城市建设ITS基础建设，缩短民众旅行找路的时间，E911则规定从去年起，可携式通讯装置必须能够确认辨识50公尺内打电话者的位置，辨识率要达67％以上，这些都是促使GPS应用兴起的原因。

《图一 工研院IEK机电运输研究组资深顾问萧瑞圣》

工研院IEK机电运输研究组资深顾问萧瑞圣表示，日本在1995年4月启动先进交通信息系统（Advanced Traffic Information System；ATIS），1996年4月展开VICS系统服务，2001年后，各车厂与VICS相互运用，推出各项车用导航服务；另外，美国今年计划在七十五个城市建设ITS基础建设，缩短民众旅行找路的时间，E911则规定从去年起，可携式通讯装置必须能够确认辨识50公尺内打电话者的位置，辨识率要达67％以上，这些都是促使GPS应用兴起的原因。

《图二 全球可携式GPS导航机市场预测》

而GPS导航手机虽然偏个人定位应用，但是也可以与汽车搭配，根据Strategy Analytics数据显示，2004年内建GPS的手机达4800万支，2010年时预估市场规模达4亿5500万，但这类手机除了定位功能之外，必须再加上导航服务，未来比重将会逐渐提高。

车用导航机有许多关键零组件，萧瑞圣表示，基本上，其发展的关键在于定位精确度、克服天候与建筑物影响、价格合理化，这样才更能刺激市场对GPS系统的需求，台湾厂商拥有良好的发展条件，不过台湾车辆内需市场规模较小，道路智能化环境尚未成熟，而且台湾信息电子厂商进入汽车电子领域，其实是相对陌生的市场，经营难度颇高。因此，有心耕耘的厂商必须要更有耐心，并以全球市场为基础，并整合过去台湾产业分工的模式。

车用GPS系统核心芯片技术要点

SiRF瑟孚科技资深应用顾问暨亚太区技术经理桑圣浚

GPS在80年代的应用以军事为主，到了90年代日本开始将其导入车辆导航应用，不过是属于After Market的模式，一直到2000年左右，GPS成为车辆资通讯系统Telematics的一环，还有美国E911规定而刺激市场的发展。在车用导航系统中，GPS芯片就是其核心，SiRF瑟孚科技资深应用顾问暨亚太区技术经理桑圣浚表示，该公司1995年发表第一款芯片，到2004年已经是第三代产品了，在这段时间内，技术进展非常迅速，第三代产品的体积是第一代产品的1/40，定位反应时间是1/45，敏感度则提升了200倍。

《图三 SiRF瑟孚科技资深应用顾问暨亚太区技术经理桑圣浚》

在车用导航系统中，GPS芯片就是其核心，SiRF瑟孚科技资深应用顾问暨亚太区技术经理桑圣浚表示，该公司1995年发表第一款芯片，到2004年已经是第三代产品了，在这段时间内，技术进展非常迅速，第三代产品的体积是第一代产品的1/40，定位反应时间是1/45，敏感度则提升了200倍。

在市场发展潜力部份，GPS可以应用在汽车、移动电话、PDA、嵌入式消费性装置等。桑圣浚指出，GPS的定位原理是透过卫星三角定位，GPS接收装置以测量无线电信号的传输时间来量测距离，传送一个完整的Frame需要30秒，但是在都市中由于遮蔽与建筑物多，通常无法接收到卫星完整的讯号，GPS接收系统需要连续18秒接收到讯号才可以定出一个准确的位置，否则就必须重来。

因此，GPS本身就有许多限制与错误的来源，这些造成GPS误差的原因包括；时间错误（clock errors）、多重路径（Multi-path）、大气电离层的影响（ionospheric effects）、系统噪声（system noise）与讯号闭锁（Signals blocked）。因此与有一些补救的技术以增进GPS的准确度，包括：DGPS、AGPS与DR（Dead Reckoning；方位推估）。

DR是一种类似惯性导航的方法，最早被应用于航海，桑圣浚表示，利用陀螺仪（Gyro）与里程表（Odometer）去量测位移及方向进而推估出定位信息，是一个自主的系统，在短时间内能有不错的准确度，但由于陀螺仪本身有漂移的误差，会出现累进误差的现象，但透过GPS的长时间精密定位特性，可与陀螺仪与里程表进行互相校正，以维持其准确度。

车用GPS天线设计技术

勋铠企业研发部副总项联鹏

GPS系统需要藉由不断接收讯号来维持其准确性，所以负责接收讯号的天线就变的相当重要，良好的天线设计可以让讯号的接收更加完整，勋铠企业研发部副总项联鹏表示，GPS讯号是一种右旋圆极化（RHCP）波形，所以在天线设计时，也需要以右旋圆极化类型的天线设计，才能在GPS讯号的接收上，获得较准确的信息。

而右旋圆极化天线又分成平板天线（Patch Antenna）、螺旋天线（Helical Antenna）、Quadrifilar Antenna、螺线天线（Spiral Antenna）、正交偶极天线（Crossed Dipole Antenna）、正交槽孔天线（Crossed Slot Antenna）等形态，项联鹏指出，每种天线型态各有其有缺点，适合不同的安装方式与需求考虑，厂商在选择之前，应该做完整的评估，在效能、造型、体积、成本方面有所取舍，采用最适合的设计方案。

《图四 勋铠企业研发部副总项联鹏》

而右旋圆极化天线又分成平板天线（Patch Antenna）、螺旋天线（Helical Antenna）、Quadrifilar Antenna、螺线天线（Spiral Antenna）、正交偶极天线（Crossed Dipole Antenna）、正交槽孔天线（Crossed Slot Antenna）等形态，项联鹏指出，每种天线型态各有其有缺点，适合不同的安装方式与需求考虑，厂商在选择之前，应该做完整的评估，在效能、造型、体积、成本方面有所取舍，采用最适合的设计方案。

一般说来，平板天线具有方向性，在辐射元的正交面上有最大增益。换句话说，水平面上的辐射元对从天穹顶点发来的讯号具有最大增益。当水平面上接收仰角范围很窄的时候，对这种高度中心式的灵敏性会造成较大影响，平板天线适合用于主要朝向上方的终端产品中。而螺旋天线具有相对较宽的方向性、更宽的接收仰角，但峰值增益也相对较低。螺旋天线适合用于各个方向都要求能自由使用的终端产品中，如可携式行动设备。

另外，有一种薄膜天线（Thin-Film Antenna）采用印刷方式，可以与收音机与车用数字电视天线结合，印刷在车体上，兼具美观与节省空间的特性，但并不适用于轻薄短小的可携式设备。

车用GPS储存系统整合设计

msystems亚洲艾蒙系统科技与事业发展部副总裁蒋镇和

GPS系统从导航功能出发，与车用资通讯系统结合之后，将具备更复杂完整的功能，包括许多食、衣、住、行、娱乐等人们在车上需要的讯服务，所以在GPS系统中就会加入更多的信息，也因此提升系统储存空间的需求，储存单元的规划也是此领域厂商必须注意的重点，未来高容量储存装置将成为GPSS系统之标准需求。

《图五 msystems亚洲艾蒙系统科技与事业发展部副总裁蒋镇和》

GPS系统从导航功能出发，与车用资通讯系统结合之后，将具备更复杂完整的功能，包括许多食、衣、住、行、娱乐等人们在车上需要的讯服务，所以在GPS系统中就会加入更多的信息，也因此提升系统储存空间的需求，储存单元的规划也是此领域厂商必须注意的重点，未来高容量储存装置将成为GPSS系统之标准需求。

在三种储存装置的优缺点部分，微型硬盘具备高容量低价格、多余容量可以用于其他用途、标准接口等优点；但其缺点是需要另外一颗开机用的NOR Flash、不耐高温与震动、耗电量大、体积大、开机速度慢与散热问题。小型记忆卡则有助于GPS低价化、消费者可以选择需要的储存容量、升级容易、具标准接口的优点；缺点则是容易溶化变形、低但价卡效能较差、高容量卡成本较高、需要NOR Flash支持开机、并非最小尺寸等。而在内建闪存部分，在市场货源充足时芯片取得管道众多、成本也较低；不过相对的，在市场缺货时，Flash的取得难度与成本都会提高，MLC Flash软件可靠度较低、原厂技术支持有限且无法实时。另外有一种整合型的嵌入式内存，体积小、耗电量低、应用平台广泛、并内建硬件安全机制；缺点部分则是升级较不易、研发时程较长。

再横向比较三种装置的耗电量，整合型嵌入式内存写入数据时的耗电量为20mA，小型记忆卡是其两倍左右，微型硬盘耗电量更是高达十倍。在耐受度上，整合式的嵌入内存可以承受超过1500G的震动，微型硬盘则在这部分则必须透过特殊设计以强化耐受度。所以，整合型闪存是GPS系统储存应用相当合适的选择。

从Telematics服务看车用GPS系统结合通讯技术

Telematics车用电子资通讯系统，是目前在车用电子领域相当受瞩目的应用之一，因为其功能服务涵盖的范围广泛，包括导航系统、视听娱乐系统、ITS客户端、驾驶辅助系统、汽车电子控制、行动通讯装置等，负责处理进出交通工具信息的解决方案，GPS系统是其基本组成要素之一。透过上述系统的整合应用，可以提供汽车驾驶与乘客所有需要的信息。

因此，Telematics所涵盖的产业极广，汽车、电信、独立型TSP（Telematics Service Provider）扮演服务提供的关键角色，并由软/硬件供货商、内容供货商、客服中心（Call Center）执行相关的服务内容。电子时报研究中心项目经理黄建智表示，在不同的区域市场，亦有其各自重视的应用，在北美市场以人身安全及车辆保全为优先；而亚洲市场因交通情况复杂，较重视交通路况信息取得、路径规划等；西欧则同样重视导航功能，不过却更需要克服跨国交通带来法规、文化及语言差异之问题。

《图六 电子时报研究中心项目经理黄建智》

电子时报研究中心项目经理黄建智表示，在不同的区域市场，亦有其各自重视的应用，在北美市场以人身安全及车辆保全为优先；而亚洲市场因交通情况复杂，较重视交通路况信息取得、路径规划等；西欧则同样重视导航功能，不过却更需要克服跨国交通带来法规、文化及语言差异之问题。

而在市场发展部份，黄建智强调，美国为最早导入Telematics应用，其次为西欧与亚洲，亚洲的日本与韩国，在2005年以后积极推动，所以市场规模也超越了西欧；OnStar与ATX是北美地区最主要的Telematics服务业者，而日本市场则是以汽车业者为主导，许多大车厂都推出相关服务，南韩市场则是由电信业者主导，而欧洲市场则相对显的零散，基本上以电信产业为主导.。