馳騁未來：深度解析車用 GNSS 模擬與監測，驅動自駕、eCall 與智慧座艙安全革命

從 XPLORA 精準模擬到 GIDAS 嵌入式防護，解密汽車定位技術挑戰與前瞻方案

汽車，早已不再是單純的交通工具，它正以前所未有的速度，演化為搭載先進運算能力、複雜感測器與智慧互聯功能的「輪子上的超級電腦」，從提升駕駛體驗的資訊娛樂系統（Infotainment）、拯救生命的緊急呼叫系統（eCall），到引領產業變革的先進駕駛輔助系統（ADAS）與自動駕駛（AD），這一切技術突破的核心，都離不開一個關鍵要素——精準、可靠的定位資訊。

全球導航衛星系統（GNSS） 在這場汽車革命中扮演著不可或代的核心角色，然而，當汽車駛入高樓林立的都市峽谷、訊號遮蔽的隧道，或是面臨惡意的干擾與欺騙時，GNSS 訊號的脆弱性便暴露無遺，對於將人類安全置於首位的汽車產業而言，任何定位上的失誤都可能帶來無法承受的後果，因此，如何在各種複雜甚至極端的環境下，確保 GNSS 訊號的可靠性與完整性，成為了 OEM 廠與 Tier-1 供應商必須克服的嚴峻挑戰。

本文將深入探討專為汽車產業量身打造的 GNSS 模擬與監測技術，解析它們如何應對日益嚴格的品質標準，並介紹如 OHB Austria 提供的 XPLORA 與 GIDAS Embedded 等解決方案，如何為自動駕駛、eCall 等關鍵應用的開發與驗證提供堅實的保障。

車用 GNSS 模擬與監測是什麼？為何是智慧汽車的基石？

汽車產業的發展歷程，就是一部不斷追求更高安全標準與更佳使用者體驗的歷史，隨著動力系統、資訊娛樂、通訊、安全與駕駛輔助系統的複雜性日益增加，對零組件製造與測試的品質標準也達到了前所未有的高度。

• 車用 GNSS 模擬（Simulation）：
  此技術的核心價值在於，它能夠在安全、可控且高效率的實驗室環境中，重現甚至創造出真實世界中難以複製、成本高昂或極度危險的駕駛場景與 GNSS 訊號條件，想像一下，要在真實道路上測試車輛在 GNSS 訊號微弱的隧道出口，突然遭遇強烈干擾時的反應，不僅成本高昂，更伴隨著巨大的安全風險，GNSS 模擬器則可以無限次、精確地重現這個場景，讓工程師能徹底驗證其 ADAS 或自動駕駛系統的應對策略，它實現了測試自動化，大幅縮短了產品上市時間。
• 車用 GNSS 監測（Monitoring）：
  當車輛實際行駛在道路上時，即時感知周遭 GNSS 環境的變化，特別是干擾訊號的存在，對於自動駕駛尤為重要，車用 GNSS 監測專注於即時偵測車輛接收到的 GNSS 頻段是否存在異常，確保定位資訊的可信度，這對於感測器融合（Sensor Fusion）至關重要；當 GNSS 可靠時，系統能充分信賴其定位，當 GNSS 受到干擾或訊號品質下降時，監測系統能及時發出警示，讓車輛能無縫切換至慣性導航（IMU）、視覺或雷達等其他感測器，保障行駛的連續性與安全性。

OHB Austria 提供的解決方案正是為了應對這些需求，透過模擬進行全方位測試，透過監測確保實際運行的可靠性，協助企業在激烈的市場競爭中，始終符合最嚴格的標準。

核心原理深入解析 (車用視角)

汽車應用的特殊性，對 GNSS 模擬與監測提出了不同於航太領域的要求。

車用 GNSS 模擬器：建構無限可能的測試道路

車用模擬器需要能精確模擬車輛在地球表面移動時會遇到的各種 GNSS 挑戰：

• 複雜環境模擬：
  除了基本的衛星訊號，更重要的是模擬城市峽谷中的強烈多路徑效應、建築物遮蔽、隧道進出時的訊號丟失與重捕捉。
• 感測器融合支援：
  高階模擬器能與硬體迴路（Hardware-in-the-Loop, HIL） 測試平台緊密整合，不僅提供 GNSS 訊號，還能同步模擬慣性測量單元（IMU）的數據，甚至與車輛動力學模型連動。
• 特定法規測試：
  針對如 eCall 這類有明確法規測試場景的應用，模擬器必須能精確重現這些標準化場景。

OHB Austria 的 XPLORA 系列在此扮演關鍵角色：

• XPLORA Pro：
  其即時與高階特性，使其成為 HIL 測試、ADAS/AD 演算法驗證以及複雜資訊娛樂系統測試的理想選擇，它能提供高保真度的模擬訊號，滿足最嚴苛的測試需求。

• XPLORA Trace：
  允許工程師將實際路測中記錄的真實 GNSS 數據帶回實驗室進行回放，這對於分析特定路段的問題或進行自動化迴歸測試極為有效。

車載 GNSS 監測：即時守護行車安全

對於自動駕駛車輛而言，知道「我不知道我的確切位置」或者「我的位置資訊可能不可靠」與知道「我的確切位置」同等重要，這就是車載 GNSS 監測的核心價值。

• 嵌入式設計：
  監測系統必須小型化、低功耗且具成本效益，才能整合到量產車輛中。
• 即時干擾偵測：
  能快速識別有意或無意的干擾訊號，並評估其對定位精度的影響。
• 訊號品質評估：
  持續監控 GNSS 訊號的載噪比、偽距殘差等指標，提供定位資訊的可信度評估。
• 與車輛系統整合：
  能將監測結果透過 CAN 匯流排或乙太網路傳遞給車輛的主決策系統。

GIDAS Embedded：這款 GNSS 監測智慧模組正是為此目的而設計，它將 GIDAS 的干擾偵測專業知識整合到一個適合嵌入到車輛系統中的模組，為自動駕駛提供了一層關鍵的安全保障，確保在 GNSS 受影響時，系統能做出安全的決策。

關鍵技術細節與規格探討 (車用特化)

汽車應用對 GNSS 技術提出了獨特的規格要求：

• HIL 整合性：
  模擬器與 HIL 平台的低延遲通訊至關重要，確保模擬的 GNSS 數據能與其他感測器數據（相機、雷達、IMU）及車輛控制指令保持時間同步。
• 多路徑模擬精度：
  如何精確模擬都市環境中複雜的訊號反射與繞射，是評價車用模擬器性能的重要指標。
• 嵌入式監測效能：
  GIDAS Embedded 這類模組需要在有限的運算資源與功耗下，實現高效可靠的干擾偵測演算法。
• 感測器融合演算法：
  GNSS 只是拼圖的一塊，卡爾曼濾波、粒子濾波等融合演算法的性能，以及它們如何處理不可靠的 GNSS 輸入，是測試的重點。

技術比較與優劣勢分析

比較項目	GNSS 模擬測試 (如 XPLORA)	真實道路測試
測試覆蓋率	極高，可模擬罕見/危險場景	有限，受時間/地點/安全限制
可重複性	極高	低
成本/時間	較低	極高
HIL 整合	容易	困難/不可能
安全性	高	低/中

 

比較項目	獨立 GNSS 定位	GNSS + IMU/視覺/雷達 融合定位
連續性	低 (易受遮蔽/干擾影響)	高 (可透過其他感測器補償)
精度	中	高/極高 (取決於融合演算法與感測器)
可靠性	中	高 (具備冗餘與驗證能力)
複雜性	低	高

實作挑戰與研究突破

汽車產業在應用 GNSS 時面臨諸多挑戰：

• GNSS 拒止環境：
  地下停車場、長隧道等環境下如何保持連續定位。
• 網路安全威脅：
  GNSS 欺騙對自動駕駛構成嚴重威脅，需要有效的偵測與防禦機制。
• 功能安全 (ISO 26262)：
  如何證明 GNSS 系統及其測試流程符合嚴格的汽車功能安全標準。
• 成本控制：
  如何在大規模量產的壓力下，實現高性能與高可靠性的 GNSS 解決方案。

對此，業界正積極探索突破口，如高精度定位技術（RTK/PPP） 的應用、緊密耦合的感測器融合演算法、運用 AI/ML 進行智慧場景識別與異常偵測，以及車聯網（V2X） 技術輔助定位等。

應用場景與市場潛力

GNSS 模擬與監測在汽車產業鏈中無所不在：

• OEMs 與 Tier-1 供應鏈 (eCall)：
  eCall 是歐盟強制推行的標準，要求車輛在發生嚴重事故時自動撥打緊急服務電話並傳送位置資訊，這對 GNSS 的可靠性提出了極高要求，製造商必須透過 XPLORA Pro 這類模擬器，嚴格測試其 eCall 系統是否能在各種特定且嚴苛的環境下（這些環境往往只能透過模擬實現）正常運作，以符合法規。
• 資訊娛樂系統測試 (Infotainment)：
  現代汽車的導航、地圖乃至擴增實境（AR）抬頭顯示器都依賴精準定位，HIL 測試成為確保這些系統可靠性與使用者體驗的關鍵，XPLORA Pro 與 XPLORA Trace 能在 HIL 平台中提供穩定且可控的 GNSS 訊號，模擬各種駕駛情境，測試導航系統的路線規劃、地圖匹配與即時反應。
• 自動駕駛系統測試 (Autonomous Driving)：
  這是 GNSS 應用最關鍵、挑戰也最大的領域，可靠的定位是自動駕駛的安全基石，XPLORA Pro 用於測試感測器融合演算法、決策邏輯，尤其是在 GNSS 訊號受干擾或品質下降的場景下；而 GIDAS Embedded 則為實際運行的自動駕駛車輛提供了一道即時防線，確保 GNSS 數據的可信度，實現與其他感測器的無縫交接。

隨著電動車（EV）與 AD/ADAS 的快速發展，汽車產業正朝著永續、以人為本和高韌性的方向邁進，對高階 GNSS 測試與監測的需求也將持續增長。

未來發展趨勢與技術展望

車用 GNSS 的未來將更加智慧、強固且互聯：

• 高精度定位普及：
  公分級定位將從專業領域走向大眾市場，支援車道級導航與精準自動駕駛。
• 完整性與認證：
  GNSS 訊號認證技術將成為標配，有效抵禦欺騙攻擊。
• V2X 協同定位：
  車輛之間、車輛與基礎設施之間的通訊將被用於增強定位精度與可靠性。
• AI 深度融合：
  AI 將不僅用於感測器融合，更將用於預測 GNSS 環境變化，實現前瞻性的定位策略。
• 多層次冗餘：
  除了 GNSS，更多替代性 PNT 技術（如 5G 定位、慣性導航）將被整合，構築多層次的安全網。

結論

汽車產業的變革浪潮正以前所未有的力量席捲而來，在這場以智慧化與自動化為主導的變革中，GNSS 扮演著賦能者與基石的角色，然而，它的成功應用絕非理所當然，背後需要嚴謹、全面且持續的測試與驗證。

車用 GNSS 模擬與監測技術，正是確保這一切得以實現的關鍵工具，它們透過在實驗室中建構虛擬世界（如 XPLORA Pro），以及在真實世界中部署警覺哨兵（如 GIDAS Embedded），為汽車產業提供了克服挑戰、擁抱創新、確保安全的強大武器，隨著自動駕駛從夢想照進現實，這些技術的重要性將日益凸顯，持續驅動著我們駛向一個更安全、更便捷、更智慧的移動未來。