GPS监控汽车行驶速度质疑

GPS监控汽车行驶速度质疑

江兴智 1 董步思2

（1 江西长运股份有限公司南昌 330003）

（2 上饶汽车运输公司上饶 334000）

摘要：根据GPS测速原理和实际运用，对比分析了其与车速表和记录仪的速度显示误差，提出了车速实时监控的对策。

关键词：汽运工程；GPS；车速；质疑

0前言

交通事故是世界性的公害，为防止发生群死群伤事故，制止超速行驶和疲劳驾驶，公安部、交通部、国家安全生产管理局在2001年颁《关于加强公路客运交通安全管理的通知》中规定，“长途客运车辆应当逐步安装、使用符合国家有关标准的行车记录仪”。2004年实施的《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》（以下简称“条例”）第14条规定，“用于公路营运的载客汽车应当安装、使用符合国家标准的行驶记录仪。交通警察可以对机动车行驶速度、连续驾驶时间以及其他行驶状态信息进行检查。”

汽车行驶记录仪能记录汽车速度，对遏制超速行驶有相当作用，但仍属于事后检查监督行为。为更好的防止交通事故，部分客运企业积极寻求能适时发现和纠正超速行驶和疲劳驾驶的高科技产品，同时鉴于客运企业对高科技的需求是多方面的，于是将选择目光投向GPS，寄希望于通过使用GPS能适时发现和纠正超速、疲劳驾驶行为。

1 GPS测速

全球定位系统GPS（Global Positioning System）可以向物体提供全球三维位置和时间。汽车运用管理者纷纷开始利用全球卫星定位GPS、GIS地理信息系统、GPRS/CDMA无线通信技术和Internet技术构成自动车辆定位/导航系统，对在道路上移动的汽车速度、位置等运行参数进行适时监控。

GPS测定运动物体速度的工作原理主要包括伪距测量、定位计算、速度计算。GPS系统的空间部位使用了24颗导航卫星，可保证全球任何地区、任何时刻都不会少于4颗卫星可供观测。车载机可以收到来自4颗卫星的无线电波，求解4元非线性方程组就可确定车辆的空间位置。运用该方法可测得汽车在5s 时间起始点的两个空间坐标，从而确定汽车在5s时间内的位移，然后得出汽车行驶速度。

收稿日期：2005-03-28

由于测距延时，气候变化和地理磁场的影响，GPS定位精度存在误差，若卫星时钟与用户时钟误差10ns，则相当于伪距误差3m。目前厂商对GPS产品的定位精度介绍一般有15m、24m、35m三种。

2 汽车速度

汽车使用的速度显示装置是车速表，驾驶员通过车速表掌握车速。汽车出厂必须有配备汽速表，并对其误差进行测定；汽车使用时，须定期对车速表的误差进行检定。

GB/T12544《汽车最高车速试验方法》和GB/T12534《汽车道路试验方法通则》规定了汽车最高车速试验方法；GB15028《汽车用车速表》规定了汽车用车速里程表在装车状态下安全性能的一般要求、指示误差和试验规范。

汽车速度表有机械式和电子式两种，均是通过摄取汽车变速器转速来显示汽车行驶速度。汽车车速表示值与实际速度之间由于制造工艺、装配误差、自然磨损、磁性变化、轮胎因素影响会产生误差。

GB15028和GB7258规定了汽车用车速里程表在装车状态下安全性能的指示误差和试验规范。车速表指示车速不得低于实际车速，其指示车速（V1）与实际车速（V2）之间应符合下列关系式：

V

2

0≤V

1

— V ≤——+ 4⑴

10

据式⑴计算出40 km/h、80 km/h、120 km/h时车速的允许误差值，见表1。

3公路标准

公路营运客车的活动区域为公路，公路线性决定了汽车的行驶轨迹。公路平面线形由直线、圆曲线、螺旋线、复曲线、反向曲线等组成。等级公路的车道宽度见表2。

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4车速限制

《中华人民共和国道路交通安全法》（以下简称“安全法”）第42条规定,机动车上道路行驶，不得超过限速标明的最高时速。在没有限速标志的路段，应当保持安全车速；第68条规定；高速公路限速标志标明的最高时速不得超过120km。

《条例》第45条规定,机动车在道路上行驶不得超过限速标志、标线标明的速度。在没有限速标志、标线的道路上，机动车不得超过下列最高行驶速度：

⑴没有中心线的道路，城市道路为30km/h，公路为40km/h。

⑵同方向只有1条机动车道的道路，城市道路为50km/h，公路为70km/h。

《安全法》第46条规定机动车遇害有下列情形之一，最高行驶车速不得超过30 km/h。

⑴进出非机动车道，通过铁路道口、急弯路、窄路、窄桥时。

⑵掉头、转向、下陡坡时。

⑶遇雾、雨、雪、沙尘、冰雹，能见度在50m 以内时。

⑷在冰雪、泥泞的道路上行驶时。

⑸牵引发生故障的机动车时。

用户希望通过使用GPS监督汽车在公路上按照上述法律、法规的要求行驶，以达到预防和减少交通事故的目的。

5 GPS短距离测速误差分析

取厂商提供资料的最小定位误差值15 m，速度信号5s传送1次,可计算5s行驶时间内由于最大（小）定位误差引起的行驶距离误差,进而计算其对应的速度误差。见表3。

由表3数据对照第4节所列GB15028和GB7258中相关规定可知，用GPS测速所得的车速误差＞国家标准规定的汽车车速表测定车速的误差。特别是正误差（即指示车速低于实际车速的程度）不能超过标准范围，正误差过大将使驾驶员过低地估计实际车速，易诱发交通事故，将与使用GPS的初衷背道而驰。

GB/T19056对汽车行驶记录仪的速度记录误差规定为，输出相当于20km/h、65km/h、100km/h、145km/h 的标准速度信号时对记录仪进行测试时，允许误差为+1km/h。

由表4可知，GPS速度示值误差远＞汽车行驶记录速度示值的误差。GB/T19056规定汽车记录仪应能以≯0.2S的时间隔持续记录并存储停车前20S实时时间对应的车辆行驶速度值。汽车即使以120 km/h的法规允限速度行驶，在0.2S时间间隔内的行驶距离为33.3m，GPS定位起始2个点的定位精度误差就达30m。

6 GPS长距离测速误差分析

如汽车以120km/h的车速行驶，3min行驶里程达6000m。

公路平面线性由直线、圆曲线、螺旋线、复曲线、反向曲线组成，如6000m的公路长度可由多种曲线组成（含直线）。汽车实际行驶时一般呈“蛇”形，如汽车超车时从行车道进入超车道超车后又返回行车道。

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