汽车导航系统.doc

郑 州 交 通 学 院汽车舒适与安全系统检修论文论文题目：汽车导航系统姓名：李书启 班级：09检六 学号：26 指导老师：程彩霞 撰写日期：2011年06月11日 汽车导航系统一，汽车导航系统基本组成汽车GPS导航系统由两部分组成：一部分由安装在汽车上的GPS接收机和显示设备组成；另一部分由计算机控制中心组成，两部分通过定位卫星进行联系。计算机控制中心是由机动车管理部门授权和组建的，它负责随时观察辖区内指定监控的汽车的动态和交通情况。基本功能二，汽车导航系统的功能：一个是汽车踪迹监控功能，只要将已编码的GPS接收装置安装在汽车上，该汽车无论行驶到任何地方都可以通过计算机控制中心的电子地图上指示出它的所在方位；另一个是驾驶指南功能。车主可以将各个地区的交通线路电子图存储在软盘上，只要在车上接收装置中插入软盘，显示屏上就会立即显示出该车所在地区的位置及目前的交通状态，既可输入要去的目的地，预先编制出最佳行驶路线，又可接受计算机控制中心的指令，选择汽车行驶的路线和方向。导航系统的显示屏是一个地图画面，输入目的地后，一个红色的箭头指示汽车要走的方向。接下来，导航系统的地图变成了立体地图，让人一目了然，到了该拐弯的时候，有声音提醒。新导航系统更加先进，在停车场行走的时候可以告诉司机哪里有停车位，前面的行车路线哪里堵车，塞车有多远，如果改变路线的话应该走哪条路。三，汽车导航系统的工作原理：24颗GPS卫星均匀分布在离地约20000km的位置，并在6个不同的旋转轨道上每12h绕地球转动一次，并且每秒50次向地球发送专门的位置信号、识别信号和时间信号在任意时刻，地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。由于卫星的位置精确可知，在GPS观测中，我们可得到卫星与接收机之间的距离，利用三维坐标中的距离公式、3颗卫星，就可以组成3个方程，解出观测点的位置(X,Y,Z)。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4个未知数，X,Y,Z和钟差，因而需要引入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和高度导航卫星定位一般需要4颗卫星，用户根据卫星发射的星历表信息，通过接收机自动地选择能提供最佳几何图形的4颗卫星，到4颗卫星的距离分别等于信号传输时间乘以光速。用户根据卫星发射导航电文中的星历表参数，随时可计算出每颗卫星在发射信号时的位置。当使用不精确的时钟测量时，到卫星的距离称为“伪距离”，这个距离不是用户到卫星的真正距离，其中还包括卫星时钟偏差、用户时钟偏差以及信号传播延迟引起的测量误差。卫星时钟与全球定位系统时间必须精确同步才能保证系统正常运行，通过每颗卫星采用的原子钟频率标准和控制部分提供的时钟校正参数可实现同步。如果用户有与全球定位系统同步的精确时钟，则用3颗卫星就可以完成定位工作电子地图的组成及原理：电子地图是由单一的CD一ROM机(或DVD一ROM机)及显示器组成。CD一ROM机和VCD原理是差不多的，都是先把图像的模拟信号(如纸地图)经过逐行扫描转换成数字信息，把压缩的数字信息记录在光盘上。在显示时，通过激光束自动跟踪照射到光盘(CD或DVD盘)上，由于光盘在制造时把数字信息变成了凸凹不平的机械信息，当激光照到凸凹不平的CD盘面时，又把凸凹不平的机械信息，回变成数字信息，计算机再把数字信息经过技术处理变成原来的模拟信号，与电视机相类似，通过逐行的扫描变成一幅幅静态信息地图，在显示器的屏幕上显示出来。四，汽车导航系统的工作过程：（1）用户输入目的地：在出发前，用户通过系统的输入方法将目的地输入到导航设备中。除了在系统显示的电子图上直接点击选取地点外，更多时候是借某种输入方法，将目的地名输入到系统中。国内汽车自主导航产品基本都是基于PC机构，或者借助外接键盘，以类似PC机的中文输入法作为地名输入方法的汽车导航系统，或者利用触摸屏借助日益成熟的手写识别技术进行中文输入。依靠键盘或触摸屏同时也可以实现几乎所有的功能按键的功能。基于“以人为本”的设计思想，特别是考虑到安全性能要求，目前人们也在开发基于语音技术的产品。（2）行驶路线：汽车导航主机从GPS接收机得到经过计算确定的当前经纬度，通过与电子地图数据的对比，就可以随时确定车辆当前所在的地点。一般汽车导航系统将车辆当前位置默认为出发点，在用户输入了目的地之后，导航系统根据电子地图上存储的地图信息，就可以自动算出一条最合适的路线，作为新的路线。（3）行驶中的导航：汽车自动导航系统的输出设备包括显示屏幕和语音输出设备。在行驶过程中，驾驶员必须全神贯注于驾驶，而不能经常查看显示屏幕，因此，一个实用而人性化的车辆自动导航的车辆自动导航系统利用语音输出，在必要时刻向驾驶员提示信息。比如，车辆按照系统推荐路线行驶到应该转弯的路口前，语音输出设备提示驾驶员：“300m后请向左转”，这样驾驶员根本不必要关注屏幕的显示，也可以按照推荐路线正确快捷地到达目的地。五，汽车导航系统的发展卫星导航器产品于上世纪90年代中期面世，据权威数据分析，2005年日本市场将突破300万台，美国、欧洲则将分别达到150万台和250万台，到2010年，全球汽车导航器的容量有望达到1300万台以上。而在中国，卫星导航器市场前景同样异常诱人。据统计，2004年中国轿车销量达到220万辆，以后每年还将会保持20%的增长率。如果30%的轿车使用导航器，则国内市场容量每年将达到近100万台。近年来，随着全球定位系统(GPS)、现代地理信息系统(GIS)与遥感技术(RS)的发展与结合，促进了现代空间数据快速获取的集成技术、计算机技术与通讯技术的发展与结合，人们不断从更广泛的领域中涉足导航系统和导航电子地图的研究，特别是在美、日等一些发达国家，已逐步将多维智能交通系统(RTS)变成现实，形成了一个全球交通事业深远和跨时代的革命。我国从90年代开始这方面的研究工作，相继奠定了一定的基础，1997年，在中科院、吉林省科技厅的支持下，中科院长春分院与长春地理所、长春光机与物理所、长春人卫站的科技人员一起展开了汽车导航系统的联合攻关，他们充分发挥自身在全球定位系统、现代地理信息系统的遥感技术三位一体的综合优势，瞄准国际最新动态，采用最新技术，并把研究工作的多用性与实用性紧密结合，解决了导航仪、导航电子地图和航行应用软件研制工作过程中的许多关键技术问题，终于完成了导航系统的硬件系统导航仪、导航电子地图、导航及导航电子地图应用软件、导航系统集成和应用实验等方面的研制任务。实现了以车载计算机、无线通讯技术与全球定位系统为基础的硬件，地理信息技术为基础的软件与遥感技术等为基础的电子地图数据库的高效集成。并在多功能的元器件集成上优化设计思想，能够完成基于多种比例尺导航电子地图进行的最优路径快速查询方法，以及能够满足汽车驾驶人员的多种需求，建立了符合中国国情的导航电子地图初步标准规范体系。其中在我国首次自行设计以单板微型计算机为核心的自主导航仪系统，达到国际先进水平。因此，它的研制成功，将为我国建立现代智能交通运输管理系统奠定良好基础。致谢在这里我要感谢程彩霞老师，她有深厚的理论功底和丰富的经验。在此，谨向王老师致以崇高地敬意和由衷地感谢。同时我还要感谢