汽車導(dǎo)航系統(tǒng)

一、概述

　　汽車導(dǎo)航除了確定自身位置和行進(jìn)方向，避免在生疏地帶或夜間行車時迷失方向外，還可引導(dǎo)汽車在繁忙交通狀態(tài)和復(fù)雜的道路網(wǎng)絡(luò)中，選擇最佳的路徑，使其能在最短的時間和路程內(nèi)到達(dá)目的地，以解決目前世界各大城市“有路行不通”的問題。

　　汽車導(dǎo)航系統(tǒng)根據(jù)是否具有引導(dǎo)功能，分為無引導(dǎo)功能的導(dǎo)航系統(tǒng)和有引導(dǎo)功能的導(dǎo)航系統(tǒng)；有引導(dǎo)功能的導(dǎo)航系統(tǒng)又根據(jù)是否接收全球定位信息分為自主導(dǎo)航系統(tǒng)和GPS（Global Positioning System）導(dǎo)航系統(tǒng)；GPS導(dǎo)航系統(tǒng)又根據(jù)行車信息能否返回控制中心分為GPS開環(huán)導(dǎo)航系統(tǒng)和GPS閉環(huán)導(dǎo)航系統(tǒng)。

　　1．引導(dǎo)功能的導(dǎo)航系統(tǒng)

　　系統(tǒng)主要由顯示器、人機(jī)對話裝置、CD-ROM存貯器、RAM、CPU等組成。該系統(tǒng)只是簡單的電子地圖，車主可以從CD-ROM存貯器中調(diào)出本國主要城鎮(zhèn)的方位、高速公路、主要干道、橋梁等交通信息，也可以通過人機(jī)對話裝置方便地找到要到達(dá)的目的地，行駛路線的各種信息，幫助駕駛員選擇行車路線，但無引導(dǎo)功能。

　　2．自主導(dǎo)航系統(tǒng)

　　該系統(tǒng)利用內(nèi)置的傳感器確定車輛自身所處的相對位置和行駛方向，用數(shù)學(xué)分析的方法確定行車路徑，并將該行車路徑與內(nèi)存電子地圖上的道路進(jìn)行比較，確定車輛在地圖上所處的位置及到達(dá)目的地的方向和所余距離等，并在顯示器上顯示出來，從而起到導(dǎo)航和引導(dǎo)的功能。

　　自主導(dǎo)航系統(tǒng)除應(yīng)具備上述無引導(dǎo)功能導(dǎo)航系統(tǒng)的裝置外，還需配備距離傳感器和方位傳感器。自主導(dǎo)航系統(tǒng)根據(jù)所用方位傳感器的不同分為地磁導(dǎo)航系統(tǒng)（利用地磁傳感器測試汽車的行駛方向）和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（用陀螺儀測試汽車的行駛方向）。

　　3．GPS導(dǎo)航系統(tǒng)

　　該系統(tǒng)除具有無引導(dǎo)功能導(dǎo)航系統(tǒng)的裝置外，還配備一個較靈敏的GPS信息接收裝置，可以接收到衛(wèi)星發(fā)射的導(dǎo)航信息，經(jīng)過計算機(jī)處理后，可以得到汽車行駛的方位、速度、到達(dá)目的地的直線距離和已經(jīng)行駛的里程，并在顯示器上顯示出來。如果與電子地圖結(jié)合起來，駕駛員可確切地知道自己在地圖上的準(zhǔn)確位置。

　　（1）GPS開環(huán)導(dǎo)航系統(tǒng)

　　該系統(tǒng)可從控制中心或電臺、衛(wèi)星傳感器等得到車輛的定位、方向等信息，并通過與電子地圖的配合確定行程起點到終點的最短距離，但汽車的信息不能返回控制中心，當(dāng)汽車出現(xiàn)故障、被盜等問題時，控制中心無法獲知，所以GPS開環(huán)導(dǎo)航系統(tǒng)不具備防盜、調(diào)度、工況監(jiān)測和報警功能。

　　（2）GPS閉環(huán)導(dǎo)航系統(tǒng)

　　該系統(tǒng)除了具有開環(huán)導(dǎo)航系統(tǒng)所具有的全部導(dǎo)航功能外，駕駛員還可以把行車信息實時反饋給控制中心，控制中心也可以將其所掌握的交通、道路、氣候等綜合信息及時發(fā)送給運行車輛，使車輛在最短的時間內(nèi)到達(dá)目的地，所以GPS閉環(huán)導(dǎo)航系統(tǒng)除具有導(dǎo)航功能外，還具有防盜、調(diào)度、工況監(jiān)測和報警功能。

二、自主導(dǎo)航系統(tǒng)

　　1．距離傳感器

　　距離傳感器的種類很多，應(yīng)用最多的是將汽車后輪的轉(zhuǎn)數(shù)（轉(zhuǎn)角）轉(zhuǎn)變成距離的光電式、霍爾元件式或電磁式汽車距離傳感器。

　　2．方位傳感器

　　1）地磁方位傳感器

　　地磁方位傳感器是一個雙線圈發(fā)電機(jī)型地磁矢量傳感器。由于上下線圈相位相反，所以垂直方向的磁感應(yīng)電動勢互相抵消。若用電動機(jī)轉(zhuǎn)動線圈和鐵心，則鐵心中的磁通密度產(chǎn)生變化，從而建立起磁場。

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　　2）陀螺儀

　　（1）噴氣陀螺儀

　　（2）光纖維陀螺儀

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三、GPS導(dǎo)航系統(tǒng)

　　1．空間衛(wèi)星系統(tǒng)

　　空間衛(wèi)星系統(tǒng)由均勻分布在6個圓形軌道平面上的24顆高度為的導(dǎo)航衛(wèi)星構(gòu)成。

　　物體（車輛）的位置通過測量電波由衛(wèi)星至接收機(jī)的傳播時間來確定，理論上當(dāng)接收機(jī)接收到三顆衛(wèi)星信號時，就可以測出載機(jī)車輛在地球上的位置。考慮到實際空間中存在著引起誤差的因素，所以通過第四顆衛(wèi)星來校正，提高導(dǎo)航定位的準(zhǔn)確度。


　　2．地面監(jiān)控系統(tǒng)

　　地面監(jiān)控系統(tǒng)由1個主控站、3個注入站和均勻分布在美國本土和三大洋美軍基地上的5個監(jiān)測站構(gòu)成。該系統(tǒng)的功能是對空間衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測、控制，并向每顆衛(wèi)星注入更新的導(dǎo)航電文。

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　　3．用戶接收系統(tǒng)

　　用戶接收系統(tǒng)主要由GPS衛(wèi)星接收機(jī)和GPS數(shù)據(jù)處理軟件構(gòu)成。

　　4．汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)

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