1、 1、汽车定位导航概念、汽车定位导航概念 2、汽车定位导航方法、汽车定位导航方法 3、汽车定位导航系统、汽车定位导航系统 定位：给出汽车所在位置的相对或绝给出汽车所在位置的相对或绝对坐标。对坐标。导航：给汽车指示方向和路径信息给汽车指示方向和路径信息。导航需要定位，定位为了导航导航需要定位，定位为了导航 汽车导航的种类：1、自主导航 2、GPS导航 3、混合导航 主要采用三种传感器获得汽车行驶方向传感器获得汽车行驶方向：1、罗盘传感器 2、车轮转速传感器 3、陀螺仪经航迹推算航迹推算-地图匹配地图匹配完成导航 地球的磁场象一个条形磁体一样由磁南极指向磁北极。在磁极点处磁场和当地的水平面垂直，在
2、赤道磁场和当地的水平面平行，所以在北半球磁场方向倾斜指向地面。地磁场是一个矢量，对于一个固定的地点来说，这个矢量可以被分解为两个与当地水平面平行的分量和一个与当地水平面垂直的分量。霍尔原理当恒定的电流通过一段导体时，其侧面的电压会随磁感应强度线性变化。通过测量电压，就可以测出磁感应强度的大小。把地球磁场假定为和地平面平行，而如果在导航仪的平面垂直的放上两个这样的霍尔器件，就可以感知地球磁场在这两个霍尔器件的磁感应强度的分量，从而得到地球磁场的方向，有点类似于力的分解。无地球磁场作用时 当外部磁场H作用在输出线圈时，使磁力线变为不对称，输出电压随差值成比例变化。外部磁场以角加载时：Vx=KHco
3、s Vy=KHsin =arctan(Vy/Vx)表示了汽车的方向。采用和ABS系统相同的车轮转速传感器K为轮距、L为轴距 当汽车转弯时，其左右车轮速度的变化可以通过两个车轮转速传感器的脉冲差进行检测。Xn=X0+Lsin0i Yn=Y0+Lcos0i 美国美国73年开始经过年开始经过20年时间、花费年时间、花费200亿美元建成的定位系统。亿美元建成的定位系统。最开始的目的是用于军事、现也民用。最开始的目的是用于军事、现也民用。不过采用不同码制不过采用不同码制 两种码制：两种码制：P码（军用）码（军用）S码（民用）码（民用）1空间卫星系统空间卫星系统2地面监控系统地面监控系统3用户接收系统用户
4、接收系统空间卫星系统：空间卫星系统：空间卫星系统由空间卫星系统由均匀分布在均匀分布在6个轨道平面上的个轨道平面上的24颗高颗高轨道工作卫星构成，各轨道平面相轨道工作卫星构成，各轨道平面相对于赤道平面的倾角为对于赤道平面的倾角为55，轨道，轨道平面间距平面间距60。空间系统的每颗卫。空间系统的每颗卫星每星每12小时沿近圆形轨道绕地球一小时沿近圆形轨道绕地球一周，由星载高精度原子钟控制无线周，由星载高精度原子钟控制无线电发射机发射电发射机发射L1、L2两种载波，向两种载波，向全球的用户接收系统连续的播发全球的用户接收系统连续的播发GPS导航信号。导航信号。GPS工作卫星网保障全球任一时刻、任一地点
5、都可对工作卫星网保障全球任一时刻、任一地点都可对4颗以上的卫星进行颗以上的卫星进行观测，实现连续、实时地导航和定位。观测，实现连续、实时地导航和定位。5个监测站均为无人职守的数据采集中心，主要任务是通过接个监测站均为无人职守的数据采集中心，主要任务是通过接收卫星发播的信号，测量每颗卫星的位置和距离，并将观测收卫星发播的信号，测量每颗卫星的位置和距离，并将观测数据传送给主控点。数据传送给主控点。主控站接收各监测站的卫星观测数据、工作状态数据、各监主控站接收各监测站的卫星观测数据、工作状态数据、各监测站和注入站自身的工作状态数据。主控站通过大型数据处测站和注入站自身的工作状态数据。主控站通过大型数
6、据处理计算机，计算出每颗卫星的轨道和卫星改正值、卫星星历理计算机，计算出每颗卫星的轨道和卫星改正值、卫星星历和钟差等；并把数据传到注入站。和钟差等；并把数据传到注入站。注入站接收主控站送达的各卫星导航电文并将之注入上空的注入站接收主控站送达的各卫星导航电文并将之注入上空的每颗卫星。每颗卫星。每天发送给卫星一次。每天发送给卫星一次。地面监控系统：地面监控系统：1个主控站、个主控站、3个注入站、个注入站、5个监测站个监测站用户接收系统：用户接收系统：主要由主要由GPS卫星接收机卫星接收机和和GPS数据处理软件数据处理软件构构成。成。GPS接收机能捕获、跟踪卫星，接收放大接收机能捕获、跟踪卫星，接收
7、放大GPS信号并对信信号并对信号进行解调和滤波处理，还原出号进行解调和滤波处理，还原出GPS卫星发送的导航电文，解卫星发送的导航电文，解求信号的传播时间和载波相位差，实时地获得导航定位数据求信号的传播时间和载波相位差，实时地获得导航定位数据或采用后处理的方式，获得定位、测速、定时等数据。或采用后处理的方式，获得定位、测速、定时等数据。GPS系统提供系统提供P码和码和CA码两种定位服务，码两种定位服务，P码提供精确定位码提供精确定位服务，专门为军方使用服务，专门为军方使用，CA码提供标准定位服务，供给航码提供标准定位服务，供给航海、车辆导航等非军事用途。对于民用定位服务，系统提供海、车辆导航等非
8、军事用途。对于民用定位服务，系统提供的定位精度为的定位精度为25米，不过当加上人为干扰时（美国政府的米，不过当加上人为干扰时（美国政府的SA政策），其定位精度变为政策），其定位精度变为100米。米。由由GPS导航模块、自主导航模块（车速传感器、陀螺传感导航模块、自主导航模块（车速传感器、陀螺传感器）、智能化地图匹配器、微处理器器）、智能化地图匹配器、微处理器(MPC)、DVD-ROM驱动器、显示器以及电子地图数据库组成驱动器、显示器以及电子地图数据库组成。GPS导航模块：导航模块：包括接收天线和相应的硬件、软件模块，能够接受卫星包括接收天线和相应的硬件、软件模块，能够接受卫星信号时作用。信号时
9、作用。自主导航模块：自主导航模块：包括车速传感器、陀螺传感器等，行驶到地下隧道，高层包括车速传感器、陀螺传感器等，行驶到地下隧道，高层 楼群，密集森林等地段时，由于遮挡，此时汽车与卫星失去联系。楼群，密集森林等地段时，由于遮挡，此时汽车与卫星失去联系。微处理器微处理器(MPC)：处理数据处理数据地图匹配器：地图匹配器：由由GPS导航和自主导航模块所测得的汽车坐标位置数据、导航和自主导航模块所测得的汽车坐标位置数据、前进的方向和行驶路线轨迹在电子地图上都存在一定误差，为了修正这前进的方向和行驶路线轨迹在电子地图上都存在一定误差，为了修正这些误差，需采用地图匹配技术。些误差，需采用地图匹配技术。电子地图数据库：电子地图数据库：地理、道路信息，定位与导航的定位标准。地理、道路信息，定位与导航的定位标准。LCD显示器：显示器：显示相关信息显示相关信息
