第二章 GPS 之發展及其應用
第三節 GPS 發展現況
汽車導航和通訊系統於 1970 年代，美國與日本即已開始發展類似的汽 車通訊以及引導系統。日本在 1973 年所做出的「全面汽車交通控制系統」
（Comprehensive Automobile Traffic Control System，簡稱 CATCS）計 畫，此套系統結合路面下的感應通訊設備以及裝置於汽車內的特殊感應器，
可提供道路網絡並引導駕駛人。美國亦有類似的計畫——Electronic Route Guidance System（簡稱 ERGS），而這些皆屬智慧型交通系統（Intelligent Transportation System，ITS），且為現代汽車導航系統的前身。GPS 的發 展則是加速了此系統的擴展。這類的導航系統主要進行的功能如下 48： 一、 定位（positioning）：定位係在確定汽車所在地的座標，全面汽車交通
46 李振燾、陳松安、王昭融，模擬結合多個衛星系統導航定位之研究，中華民國地圖學會會刊，
18 期，2008 年 9 月，頁 67。
47 林老生，GPS 與地圖的關係，中華民國地圖學會會刊，12 期，2002 年 7 月，頁 160-161。
48 賴進貴，導航系統發展與地圖問題之探討，中華民國地圖學會會刊，7 期，1996 年 12 月，頁 29-30。
控制系統原先係以地面下的感應通訊設備來達到定位的功能，而後利用 船位推測法 49（Dead reckoning），目前則以 GPS 為主。
二、 方位確認（locating）：將汽車的座標標示在地圖上，顯示車輛所在地 周遭的資訊，例如：交通號誌、地標、建築物等，駕駛人在掌握附近相 關訊息的同時，亦得找出前往目標地點的途徑。
定位與方位確認應係獨立的步驟，駕駛人在確定所在位置的座標後，得 以人工的方式將其標示於地圖上，再進一步以地圖為基礎尋得目標。在駕駛 汽車的過程當中，需要有此二項功能互相配合，始能提供駕駛人即時的服務，
定位而獲得的座標須與數值道路圖的圖檔相結合，將汽車所在之位置自動標 示在地圖上，即使車輛持續移動，亦能適時地更新，駕駛人可以隨時獲悉所 在的位置50。
汽車導航系統除了上述之基本功能外，亦能提供更進一步的服務：
一、 最佳途徑的選取：
駕駛人輸入汽車所在地及欲前往之目的地後，系統將自動劃定兩個地點 之間的最佳路徑，提供駕駛作為參考。路徑是由網路上的節點及線段所集合 的，究竟何謂最佳路徑，每個人對此都有不同的定義，有認為最佳路徑係指
「行走的最短距離」，在此種定義下，車輛所行駛的方式未必皆為直線，駕 駛者所面臨到的可能是需要在巷弄當中穿梭，行駛的流暢度上比起直線行駛 相對較低。另有認為「需耗費時間最短」始為最佳路徑，然此同樣有其缺點，
因為在無法即時獲得道路行車資訊的情況下，若遇到交通壅塞的路段即可能 受困於車陣當中 51。最佳路徑選取模式可分為下列兩種52：
（一） 特定起迄點：利用 Dijkstra Network 演算方式先由人工事先選取模 擬的路徑，在使用前計算出特徵點的最佳路徑並記錄路段。優點係可
49 航位推測法是一種利用現在物體位置及速度推定未來位置方向的航海技術，現已應用至許多交 通技術層面，但容易受到誤差累積的影響。參考 https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%88%AA%E4%B D%8D%E6%8E%A8%E6%B8%AC%E6%B3%95，最後瀏覽日期，2015 年 2 月 4 日。
50 賴進貴，同註 48，頁 29-30。
51 吳昭興，同註 23，頁 37。
52 吳昭興，同註 23，頁 38-39。
以直接自資料庫當中事先獲得計算完成的路徑，如此可省卻計算的時 間。但若不是選取特定的起迄點則無法做出即時性的運算。
（二） 非特定起迄點：此種處理方式可使用 Label-Correcting Method 演算 法，計算的概念為節點被重複使用的時候，即去比較阻抗值的大小，
如果先前記錄下來的阻抗值比後者大時，則將原本紀錄的節點編號刪 除，替換成最小節點編號及阻抗值，在將整個網路都搜尋完時，再由 最後的節點依序反推回起點，就可以獲得最佳化的路徑。
進一步以下圖說明：
B
A C （圖一）
以節點 A 為起點出發，可以知道下一節點的可能性分別有 B 跟 C 兩種，
依照前述的計算方式，需要分別紀錄 B、C 兩個節點與節點 A 的阻抗值並進 一步加以比較：從圖一可以知道 LAB＜LAC，可以推測下一個起點應該從節 點 B 出發比較適當。因此，從節點 B 搜尋則只剩下節點 C，然因節點 C 已 經被使用過，故須比較經由節點 A、節點 B，最後再到節點 C 的阻抗值亦即 LAB＋LBC，及先前使用過的阻抗值 LAC 的大小，可以得出 LAC＜LAB＋LBC，
這樣分析的結果，即應推翻從 B 點出發的假設前提，直接採取從節點 A 出 發到達節點 C 的方式，換言之，最佳的路徑是 LAC53。
二、 指引：
系統以語音或圖像的方式，提供駕駛人相關的資訊或建議。汽車導航系 統依照此二項功能之有無可區分為被動導航和主動導航。前者主要功能僅將 目前車輛的所在位置標示於地圖上，駕駛者須自行參照地圖以判讀其所在，
並且找尋方向以及路線，申言之，被動導航不提供駕駛人到達目的地的途徑 亦不指引駕駛人方向。被動導航能提供給駕駛人的導引功能十分有限，原因 在於若駕駛人在駕駛過程中仍須自己對照地圖並規劃出與目的地之間的路 線實有不便之處。而主動導航系統則通常以語音的方式告知駕駛人前進的方 向以及何時該變換車道或在何處轉彎，並在此同時監測車輛的行車路線，一 旦駕駛人未依循原先系統所設定的路徑時，系統可以重新進行計算並提供駕
53 吳昭興，同註 23，頁 40。
駛人新的路徑以前往目的地。被動導航系統與主動導航系統所需的資料、圖 檔和分析功能上都存有一定的差別。被動導航系統之地圖主要係作為車輛目 前所在位置的參考，不需要提供路網的訊息，因此，掃描所得的影像圖檔亦 可供此系統使用 54。
主動導航系統除了對於精確度有頗高的要求以外，資料的完整性與確定 性亦非常重要，如前所述，主動導航系統具有導引駕駛人的功能，對於整個 道路網絡須有相當程度的掌握，例如：轉彎是否有限制、道路可通行的方向 即單行道或雙向道，這些資料對於主動導航系統導引功能的重要性自不待 言。
導航系統的應用主要則可分為四種類型 55：
一、 車隊管理：車輛行蹤的監測、車隊的派遣。
二、 導航系統：汽車駕駛人行駛於道路時所提供的導引服務。
三、 告知系統：將路況報導予駕駛人供駕駛人參考，於掌握路況的狀態下 得以避開交通阻塞的道路。
四、 資料蒐集：結合汽車導航系統與 DGPS、INS56、電子照相機，進行照相 攝影以達快速蒐集資料之目的。