交通运输工程学课件.ppt

第四章智能运输系统 ITS 第一节智能运输系统的产生和发展一 智能运输系统ITS智能运输系统 IntelligentTransportationSystem 简称ITS 是通过对关键基础理论模型的研究 将先进的信息技术 通信技术 电子控制技术和系统集成技术等有效地应用于交通运输系统 从而建立起大范围内发挥作用的实时 准确 高效的交通运输管理系统 第二节智能运输系统的发展趋势一 日本的ITS研究二 欧洲的ITS研究三 美国的ITS研究四 中国的ITS研究中国ITS的体系框架共分为8个服务领域 34项服务内容 138项子服务 见P87表4 3 第三节智能运输系统的主要技术一 计算机网络二 通信技术三 传感器技术四 显示技术五 人工智能六 自动车辆定位七 自动车辆识别八 地理信息系统九 集成电路卡IC卡技术十 电子数据交换 EDI技术 第四节智能运输系统的主要子系统一 定位系统二 交通流诱导系统三 交通通信系统四 电子收费系统五 自动驾驶系统 第五章无线电导航设备与原理 无线电导航系统 通过电磁波的发射与接收 测定飞机的位置线 来确定飞机的位置 是目前保证飞机在复杂气象条件下按仪表飞行规则 IFR 进近着陆的唯一手段 第一节无线电导航设备 系统 一 目前使用的无线电导航设备种类 1 无线电测角系统 如自动定向仪 全向信标系统 仪表着陆系统ILS 微波着陆系统MLS 2 无线电测距系统 如测距仪3 无线电测角测距系统 如塔康4 无线电测距差系统 如奥米加系统 罗兰系统5 卫星定位系统 二 无线电导航设备及频率范围 甚高频全向无线电信标 测距机系统 VOR DME 无方向性无线电信标系统 NDB 仪表着陆系统 ILS 微波着陆系统 MLS 在机身中段下部的导航天线 三 无线电导航系统的天线在机身上的位置 四 自动定向仪ADF 测定NDB台方位 五 全向信标机 测定方位甚高频全向信标 VOR 系统 是一种近程无线电测角度系统 1 采用比相的方法 即比较接收点两个低频信号的相位差来测定电台的方位 这一任务由地面发射台和机上接收设备共同完成 基准相位信号和可变相位信号的相位差 2 导航接收机原理示意图 六 DME系统 测量距离 DME测量距离的工作原理是 机上测距部分的发射机发出询问脉冲去启动地面测距台 地面台则以另一频率发出应答脉冲 机上接收机收到应答脉冲后根据发出询问脉冲和收到应答脉冲的间隔时间 t 和光速度 c 可的得D c t 2 第二节无线电测角测距定位系统 一 无线电方位的定义 QDM MH RBQDR QDM土180 二 电台方位角电台真方位角 QUJ电台磁方位角 QDM 三 飞机方位角飞机真方位角 QTE飞机磁方位角 QDR 四 电台相对方位角 RBQDM MH RBQDR QDM土180MH 飞机的磁航向角 一 无线电方位线 二 飞行中无线电方位的变化 一 位置不变 航向改变时 相对方位的改变因为QDM MH RB 二 航向不变 无线电方位随位置的变化 飞机保持一定的航向飞行 如果电台在飞机的右边 随着飞机位置的变化 无线电方位线将围绕电台顺时针转动 电台方位角 飞机方位角和相对方位都将增大 如果电台在飞机的左边 无线电方位线将围绕电台反时针转动 上述三个角度都将减小 三 无线电测角定位 无线电定位的方法很多 有测角 一 定位 测距 一 定位 测角测距定位和测距差定位等 仪表进近时 判断飞越NDB VOR Mark 指点标 上空 也属于无线电定位 一 测角定位的基本原理飞行中 如果同时测出两个电台的方位线 那末 飞机必定同时位于测出的两条方位线上 因此 这两条方位线的交点就是飞机位置 见图4一54 测角定位的基本原理表意图 二 常用的交叉定位法 1 两侧方台同时刻定位用RMI可同时测定两个恻方台的飞机磁方位 QDR 换算为真方位 QTE 即可确定飞机位置 从仪表的指示转换到地图上 12 05 从RMI细指针尾部读出A台的QDR 332 粗指针尾部读出B台的QDR 62 M 2 在航图上根据QTE 和QTE 分别从A台和B台画出两条方位线 交点即12 05 的飞机位置 四 无线电测角测距定位 从VOR DME的指示器测出VOR径向方位 QDR 和DME距离 D 后 将QDR换算为QTE 即可在航图上VOR DME台所在位置给出径向QTE和D 确定飞机位置 如图4一67所示 从仪表的指示转换到地图上 第三节奥米加 甚低频定位系统 无线电测距差定位系统 又叫无线电双曲线系统 双曲线定位方法主要应用于工作在低频 甚低频的远程和超远程定位系统中 一 双曲线定位原理1 从数学知道 平面上到两定点距离之差为常数的点的轨迹是双曲线 该两点就是双曲线的焦点 图2一1双曲线定位原理示意图图2 2为各双曲线之间 距离差间隔等于20海里所画出的双曲线族 2 位于某一点的飞机 如果能测出到IJ两个台的距离差 那末 这架飞机的位置一定在此距离差的双曲线上 该双曲线即是飞机的位置线 在图2 3中 地面有三个导航发射台A B C 飞机接收A B台信号并测出到AB台的距离差 获得一条双曲线S 同时接收A C台信号 并测出到A C的距离差 获得另一条双曲线U 两条双曲线S和U的交点P就是飞机的位置 飞机的位置是两条双曲线S和U的交点P 第四节GSM定位系统 数字蜂窝移动通信GMS定位系统的时差定位原理如图2 2 3所示 同一移动终端所发信号到达不同基站的时延差异 通过坐标变换获得移动终端的位置信息 由于移动终端信号到达基站的等时延曲线为圆弧 因此要确定移动终端的位置 在理想的情况下 至少需要三个基站 第五节卫星定位系统 卫星定位系统也是无线电定位系统 和地面无线电定位系统不同的是 它的无线电定位台设置在空间的移动地球卫星上 1 用户到卫星的距离相等的位置面是 一个以它们的距离为半径的球面 用户到第二个卫星的距离相等的位置面是 以用户到第二卫星的距离为半径的球面 如果用户在地球表面上 用户必定在三个球面的交点上 在理想的条件下 我们可以实现二颗卫星定位 2 由于地球面不是一个理想的球面 无法实现二颗卫星定位 必须增加一颗卫星 用第三个卫星球面代替地球球面 可以实现三颗卫星定位 但是 由于卫星系统的时钟钟差 测量获得的距离只是伪距 因此 至少需要四颗卫星才能精确定位 一 导航卫星的星历 未来时间内卫星在空间的时空轨迹 即 不同时刻的一组组时空数据 ti Xi Yi Zi i 1 2 3 称为卫星星历 其中 Xi Yi Zi分别是在ti时刻卫星所在位置的空间坐标 二 导航卫星的伪距 r c t 是卫星无线电波传到用户的时延 t是卫星和用户时钟的钟差 三 三颗卫星无源测距定位 空间的精确三球面定位示意图 四 四颗卫星无源测距定位i l 2 3 4三个距离差r1一r2 r2一r3 r3一r4 四颗卫星无源定位 用户测得四个伪距r1 r2 r3和r4 求三个伪距差r1 r2 r2 r3 r3 r4 再求三个双曲面 从几何上来讲 三个双曲面得到的交点就是用户在空间的精确位置 这