现代汽车安全技术2章4.5主动安全(四轮转向控制技术卫星导航与车距控制系统)课件VIP

1、现代汽车安全技术2章4.5主动安全(四轮转向控制技术卫星 导航与车距控制系统) 1 第第2章汽车主动安全技术章汽车主动安全技术 - 4 四轮转向控制技术四轮转向控制技术 - 5 卫星导航与车距控制系统卫星导航与车距控制系统 高级技师、经济师高级技师、经济师,工程师工程师 高级技能专业教师高级技能专业教师 汽车维修工高级考评员汽车维修工高级考评员 2021-5-6 现代汽车安全技术2章4.5主动安全(四轮转向控制技术卫星 导航与车距控制系统) 2 2.4四轮转向控制技术四轮转向控制技术 n目前的轿车转向分为：目前的轿车转向分为： n前轮转向前轮转向(2WS)和四轮转向和四轮转向(4WS),前者普

2、遍使用，后前者普遍使用，后 者是近年出现的一种新技术，主要应用在一些比较高者是近年出现的一种新技术，主要应用在一些比较高 级和新型轿车上。级和新型轿车上。 n四轮转向，四轮转向， n是指后轮也和前轮相似，具有一定的转向功能，不仅是指后轮也和前轮相似，具有一定的转向功能，不仅 可以与前轮同方向转向，也可以与前轮反方向转向。可以与前轮同方向转向，也可以与前轮反方向转向。 其主要目的是增强轿车在高速行驶或者在侧向风力作其主要目的是增强轿车在高速行驶或者在侧向风力作 用下的操纵稳定性，改善低速时的操纵轻便性，在轿用下的操纵稳定性，改善低速时的操纵轻便性，在轿 车高速行驶时便于由一个车道向另一个车道的移

3、动调车高速行驶时便于由一个车道向另一个车道的移动调 整，以及减少调头时的转弯半径。整，以及减少调头时的转弯半径。 2021-5-6 现代汽车安全技术2章4.5主动安全(四轮转向控制技术卫星 导航与车距控制系统) 3 2.4四轮转向控制技术四轮转向控制技术 n汽车转向基本要求及其关键技术汽车转向基本要求及其关键技术 n为使汽车实现车轮无侧滑的转向，车轮的偏转必须满为使汽车实现车轮无侧滑的转向，车轮的偏转必须满 足阿克曼特性，即在汽车前轮定位角都等于零、行走足阿克曼特性，即在汽车前轮定位角都等于零、行走 系统为刚性、汽车行驶过程中无侧向力的前提下，整系统为刚性、汽车行驶过程中无侧向力的前提下，整

4、个转向过程中全部车轮必须围绕同一瞬时中心相对于个转向过程中全部车轮必须围绕同一瞬时中心相对于 地面作圆周滚动，例如对于图地面作圆周滚动，例如对于图1所示两轮转向情况，前所示两轮转向情况，前 内轮转角内轮转角b与前外轮转角与前外轮转角a之间应满足如下阿克曼转向之间应满足如下阿克曼转向 特性公式：特性公式： n (1) n 图图1 阿克曼两轮转向要求阿克曼两轮转向要求 2021-5-6 现代汽车安全技术2章4.5主动安全(四轮转向控制技术卫星 导航与车距控制系统) 4 汽车转向基本要求及其关键技术汽车转向基本要求及其关键技术 n车轮的偏转是通过转向机构带动的。车轮的偏转是通过转向机构带动的。 n对

5、于两轮转向汽车，为减小车轮侧滑，转向机构应使两前对于两轮转向汽车，为减小车轮侧滑，转向机构应使两前 轮偏转角在整个转向过程中始终尽可能精确地满足式轮偏转角在整个转向过程中始终尽可能精确地满足式(1) 关系。关系。 n从运动学角度来看，两轮转向机构的设计涉及到的关键技从运动学角度来看，两轮转向机构的设计涉及到的关键技 术主要是：术主要是： n(1)机构的形式设计，即确定能满足转向传动功能要求的机构的形式设计，即确定能满足转向传动功能要求的 机构结构组成；机构结构组成；(2)机构的尺度设计，即确定能近似再现机构的尺度设计，即确定能近似再现 式式(1)关系的机构运动尺寸。从系统和机构关系的机构运动尺

6、寸。从系统和机构 n学角度来看，转向系统的组成及其相互关系可用框图学角度来看，转向系统的组成及其相互关系可用框图2表表 示，其中转向机构是该系统的执行机构。示，其中转向机构是该系统的执行机构。 图图2 转向传动系统的组成转向传动系统的组成 2021-5-6 现代汽车安全技术2章4.5主动安全(四轮转向控制技术卫星 导航与车距控制系统) 5 2.4四轮转向控制技术四轮转向控制技术 图图2 转向传动系统的组成转向传动系统的组成 2021-5-6 现代汽车安全技术2章4.5主动安全(四轮转向控制技术卫星 导航与车距控制系统) 6 当前两轮转向技术的主流当前两轮转向技术的主流 n(1) 与非独立悬架配

7、用的转向机构与非独立悬架配用的转向机构 n1) 转向梯形后置，转向梯形后置，转向直拉杆纵置转向直拉杆纵置 如图如图3(a)所示，所示， n图图3 与非独立悬架配用的转向机构与非独立悬架配用的转向机构 n2) 转向梯形前置，如图转向梯形前置，如图3(b)所示。所示。 n3) 转向梯形前置，转向直拉杆横置转向梯形前置，转向直拉杆横置 如图如图3(c)所示，所示， n(a) (b) (c) n1转向摇臂转向摇臂 2转向直拉杆转向直拉杆 3转向节臂转向节臂 4梯梯 形臂形臂 5转向横拉杆转向横拉杆 2021-5-6 现代汽车安全技术2章4.5主动安全(四轮转向控制技术卫星 导航与车距控制系统) 7 两

8、轮转向的存在问题两轮转向的存在问题 n 汽车两轮转向技术虽经历了近两百年的发展，汽车两轮转向技术虽经历了近两百年的发展， 存在主要问题：存在主要问题： n(1) 两轮转向汽车在转弯时，现有各类转向机构均不能保两轮转向汽车在转弯时，现有各类转向机构均不能保 证全部车轮绕瞬时中心转动，从而在技术上难以完全消除车证全部车轮绕瞬时中心转动，从而在技术上难以完全消除车 辆行驶中的车轮侧滑。辆行驶中的车轮侧滑。 n(2) 独立悬架汽车中的转向梯形断开点难以确定，这将导独立悬架汽车中的转向梯形断开点难以确定，这将导 致了横拉杆与悬架导向机构之间运动不协调，使汽车在行驶致了横拉杆与悬架导向机构之间运动不协调，

9、使汽车在行驶 中易发生摆振，从而加剧轮胎磨损，转向性能随车速、转向中易发生摆振，从而加剧轮胎磨损，转向性能随车速、转向 角、路面状态的变化而变化，车速越高，操纵稳定性越差。角、路面状态的变化而变化，车速越高，操纵稳定性越差。 n(3) 在采用两轮转向方式时转弯半径较大，汽车的机动灵在采用两轮转向方式时转弯半径较大，汽车的机动灵 活性不高。活性不高。 n随着电子技术的不断发展及在汽车中的应用，可以从多方面随着电子技术的不断发展及在汽车中的应用，可以从多方面 改善转向系统的各种性能，但这种改善往往是局部的和微小改善转向系统的各种性能，但这种改善往往是局部的和微小 的。基于两轮转向方式的汽车转向技术

10、发展至今，应该说已的。基于两轮转向方式的汽车转向技术发展至今，应该说已 经到了一个顶峰，就目前的技术和经济性而言，两轮转向在经到了一个顶峰，就目前的技术和经济性而言，两轮转向在 性能上难以再有突破性进展。性能上难以再有突破性进展。 2021-5-6 现代汽车安全技术2章4.5主动安全(四轮转向控制技术卫星 导航与车距控制系统) 8 四轮转向与普通汽车转向的比较四轮转向与普通汽车转向的比较 P48 2021-5-6 现代汽车安全技术2章4.5主动安全(四轮转向控制技术卫星 导航与车距控制系统) 9 四轮转向及其实现技术四轮转向及其实现技术 n 1 四轮转向方式的提出及其特点四轮转向方式的提出及其

11、特点 n鉴于两轮转向方式存在的诸多不足，日本于鉴于两轮转向方式存在的诸多不足，日本于20世纪世纪60年代年代 首先提出通过四轮转向方式来提高汽车的操纵稳定性，到首先提出通过四轮转向方式来提高汽车的操纵稳定性，到 20世纪世纪80年代末，四轮转向系统得到实际应用。年代末，四轮转向系统得到实际应用。1990年，年， 本田、马自达、尼桑三家汽车公司首先在部分轿车上推出了本田、马自达、尼桑三家汽车公司首先在部分轿车上推出了 四轮转向系统。四轮转向系统。1991年，美国克莱斯勒和日本的三菱也推年，美国克莱斯勒和日本的三菱也推 出了四轮转向车型。出了四轮转向车型。 n四轮转向，四轮转向， n 是指车辆行驶

12、过程中四个车轮能同时发生偏转的转向是指车辆行驶过程中四个车轮能同时发生偏转的转向 方式。其中后轮偏转角一般不超过方式。其中后轮偏转角一般不超过5。 n 根据转向时前、后轮偏转方向的异同分为同向偏转及根据转向时前、后轮偏转方向的异同分为同向偏转及 逆向偏转两类。逆向偏转两类。 n 对于行驶中的四轮汽车，当采用同向偏转时，车身的动对于行驶中的四轮汽车，当采用同向偏转时，车身的动 态偏转减小，从而可显著提高汽车高速行驶稳定性；当采用态偏转减小，从而可显著提高汽车高速行驶稳定性；当采用 逆向偏转时，则可显著减小汽车转弯半径，逆向偏转时，则可显著减小汽车转弯半径， 2021-5-6 现代汽车安全技术2章

13、4.5主动安全(四轮转向控制技术卫星 导航与车距控制系统) 10 四轮转向方式的提出及其特点四轮转向方式的提出及其特点 n 如图如图6所示，由此增加了低速行驶的灵活性，所示，由此增加了低速行驶的灵活性，有利于汽车的转有利于汽车的转 向调头。因此采用四轮转向方式时，在一定程度上提高了横摆角速度向调头。因此采用四轮转向方式时，在一定程度上提高了横摆角速度 和侧向加速度的瞬态响应性能指标，和侧向加速度的瞬态响应性能指标， n 如图如图7所示。所示。所以四轮转向方式具有转向能力强、转向响应快、所以四轮转向方式具有转向能力强、转向响应快、 直线行驶稳定性高、低速机动性好等优点。直线行驶稳定性高、低速机动

14、性好等优点。 图6 2WS与4WS转弯半径的比较 图7 2WS与4WS车辆转向特性比 较 2021-5-6 现代汽车安全技术2章4.5主动安全(四轮转向控制技术卫星 导航与车距控制系统) 11 2 四轮转向驱动方式四轮转向驱动方式 n 实现四轮转向的关键是如何将转向盘的转动量传递给前后转向轮，实现四轮转向的关键是如何将转向盘的转动量传递给前后转向轮， 并为转向轮提供动力使其发生协调、联动偏转。根据转向盘转动量传并为转向轮提供动力使其发生协调、联动偏转。根据转向盘转动量传 递途径以及转向轮动力来源的不同，对四轮转向系统作如下的分类：递途径以及转向轮动力来源的不同，对四轮转向系统作如下的分类： n

15、(1) 集中驱动四轮转向系统集中驱动四轮转向系统 n当用机械传动链将转向盘的转动量分别传递给前后轮转向机构，从而当用机械传动链将转向盘的转动量分别传递给前后轮转向机构，从而 在前后转向轮偏转量与转向盘的转动量之间形成确定的机械联系时，在前后转向轮偏转量与转向盘的转动量之间形成确定的机械联系时， 即属集中驱动四轮转向系统。其结构框图如图即属集中驱动四轮转向系统。其结构框图如图8所示，其中前后转向所示，其中前后转向 轮偏转的驱动动力来自于转向盘以及由液压系统等提供的辅助动力。轮偏转的驱动动力来自于转向盘以及由液压系统等提供的辅助动力。 n n 图图8 集中驱动四轮转向系统结构框图集中驱动四轮转向系

16、统结构框图 2021-5-6 现代汽车安全技术2章4.5主动安全(四轮转向控制技术卫星 导航与车距控制系统) 12 (1) 集中驱动四轮转向系统集中驱动四轮转向系统 n 此类集中驱动转向系统可进一步分为机械式和机电此类集中驱动转向系统可进一步分为机械式和机电 控制式两种，其差异主要在后轮偏转方向的操纵方式控制式两种，其差异主要在后轮偏转方向的操纵方式 上。上。 n 1.机械式集中驱动四轮转向系统没有图机械式集中驱动四轮转向系统没有图8中的中的 电子控制单元虚框，前后轮的偏转方向和偏转角大小电子控制单元虚框，前后轮的偏转方向和偏转角大小 均由转向盘操纵，并通过机械传动链获得确定的协调均由转向盘操

17、纵，并通过机械传动链获得确定的协调 关系。这种四轮转向系统结构简单，转向特性固定，关系。这种四轮转向系统结构简单，转向特性固定， 与车速无关。与车速无关。 n 2.对于机电控制式集中驱动四轮转向系统，对于机电控制式集中驱动四轮转向系统， 后轮偏转角大小由转向盘操纵，而后轮偏转方向则根后轮偏转角大小由转向盘操纵，而后轮偏转方向则根 据传感器获取的前轮偏转方向与角度以及车速信息由据传感器获取的前轮偏转方向与角度以及车速信息由 控制单元确定。控制单元确定。 n 集中驱动四轮转向系统的制造成本较低，但当传集中驱动四轮转向系统的制造成本较低，但当传 动链零件磨损后不能精确保证前后轮转角大小关系。动链零件

18、磨损后不能精确保证前后轮转角大小关系。 2021-5-6 现代汽车安全技术2章4.5主动安全(四轮转向控制技术卫星 导航与车距控制系统) 13 四轮转向驱动方式四轮转向驱动方式 n(2) 分散驱动四轮转向系统分散驱动四轮转向系统 n在图在图9所示分散驱动四轮转向系统中，前轮转向动力由转向盘直接所示分散驱动四轮转向系统中，前轮转向动力由转向盘直接 提供，前转向轮偏转方向及偏转量与转向盘转动量之间通过机械提供，前转向轮偏转方向及偏转量与转向盘转动量之间通过机械 传动链形成确定关系；后转向轮偏转的操纵由专门的液压系统或传动链形成确定关系；后转向轮偏转的操纵由专门的液压系统或 电动机提供动力，至于后轮

19、偏转方向及偏转量则根据传感器获取电动机提供动力，至于后轮偏转方向及偏转量则根据传感器获取 的转向盘转动方向与转角信息以及车速等其他信息由控制单元综的转向盘转动方向与转角信息以及车速等其他信息由控制单元综 合确定。合确定。 n分散驱动四轮转向系统的基本特征在于分散驱动四轮转向系统的基本特征在于：前后转向轮偏转的驱动：前后转向轮偏转的驱动 动力是分开的，前后转向轮偏转方向和偏转角度之间不是靠机械动力是分开的，前后转向轮偏转方向和偏转角度之间不是靠机械 传动链形成固定的联系，而是靠电子控制系统进行协调控制实现传动链形成固定的联系，而是靠电子控制系统进行协调控制实现 预设关系，因此后轮转向控制灵活、方

20、便，能够获得更加精确和预设关系，因此后轮转向控制灵活、方便，能够获得更加精确和 复杂的转向特性。复杂的转向特性。 图图9 分散驱动四轮转向系统结构框图分散驱动四轮转向系统结构框图 2021-5-6 现代汽车安全技术2章4.5主动安全(四轮转向控制技术卫星 导航与车距控制系统) 14 2.4四轮转向控制技术四轮转向控制技术 n结构结构 n 四轮转向装置按照前后轮的偏转角和车速之间的关四轮转向装置按照前后轮的偏转角和车速之间的关 系分为两种类型：系分为两种类型： n 1.转角传感型转角传感型是指前轮和后轮的偏转角度之间存在是指前轮和后轮的偏转角度之间存在 着一定的因变关系，即后轮可以按前轮偏转方向

21、做同着一定的因变关系，即后轮可以按前轮偏转方向做同 向偏转，也可以做反向偏转。向偏转，也可以做反向偏转。 n 2.车速传感型车速传感型是根据事先设计的程序规定当车速达是根据事先设计的程序规定当车速达 到某一预定值时到某一预定值时(通常为通常为35至至40公里公里/小时小时)，后轮能，后轮能 与前轮同方向偏转，当低于某一预定值时，则与前轮与前轮同方向偏转，当低于某一预定值时，则与前轮 反方向偏转。反方向偏转。 n目前的四轮转向轿车既有采用转角传感型，也有采用目前的四轮转向轿车既有采用转角传感型，也有采用 车速传感型，还有二者兼而用之的。例如马自达车速传感型，还有二者兼而用之的。例如马自达929型

22、型 轿车的四轮转向就是具有两种类型的特点。轿车的四轮转向就是具有两种类型的特点。 2021-5-6 现代汽车安全技术2章4.5主动安全(四轮转向控制技术卫星 导航与车距控制系统) 15 2.4四轮转向控制技术四轮转向控制技术 n结构结构 n四轮转向轿车的前后轮转向装置之间的联系形式有四轮转向轿车的前后轮转向装置之间的联系形式有 n机械式，也有液压式、电子式等。机械式，也有液压式、电子式等。 n目前四轮转向装置已将机械、液压、电子、传感器及目前四轮转向装置已将机械、液压、电子、传感器及 微处理机控制技术紧密结合在一起，在很大程度上改微处理机控制技术紧密结合在一起，在很大程度上改 善轿车的转向特性

23、，提高操纵稳定性。善轿车的转向特性，提高操纵稳定性。 2021-5-6 现代汽车安全技术2章4.5主动安全(四轮转向控制技术卫星 导航与车距控制系统) 16 2.4四轮转向控制技术四轮转向控制技术原理原理 n 汽车转向的基本过程都是使汽车在转弯时产生重心的平移和绕汽车转向的基本过程都是使汽车在转弯时产生重心的平移和绕 着重心的转动，这两种运动的结合促使汽车完成了转向的过程。着重心的转动，这两种运动的结合促使汽车完成了转向的过程。 n 两轮转向和四轮转向的根本差别：两轮转向和四轮转向的根本差别： n当汽车方向盘的转角和车速确定的时候，那么前轮转向汽车的行驶状当汽车方向盘的转角和车速确定的时候，那

24、么前轮转向汽车的行驶状 态是单一的，而四轮转向汽车的行驶状态则会随着后轮与前轮之间的态是单一的，而四轮转向汽车的行驶状态则会随着后轮与前轮之间的 角度不同或相同而变得多种多样，也是后者比前者优越的关键之处。角度不同或相同而变得多种多样，也是后者比前者优越的关键之处。 n 汽车前轮在做转向时，汽车前轮在做转向时，会产生一个作用在前轮的侧向力，这时后会产生一个作用在前轮的侧向力，这时后 轮也会产生一种离心力，这种作用力就会使车辆在垂直轴线方向上产轮也会产生一种离心力，这种作用力就会使车辆在垂直轴线方向上产 生一个扭矩，增大了倾翻作用力使车辆不能稳定。生一个扭矩，增大了倾翻作用力使车辆不能稳定。 n

25、 而有四轮转向装置的汽车，前后轮会相互配合，减弱倾翻作用力，而有四轮转向装置的汽车，前后轮会相互配合，减弱倾翻作用力， 侧滑也会减少，从而保障了行车的安全。侧滑也会减少，从而保障了行车的安全。 n汽车在做直线行驶时，汽车在做直线行驶时，由于受到车速和路面侧向风的影响经常会由于受到车速和路面侧向风的影响经常会 走偏。这时有四轮转向装置的汽车的微处理机就会根据车速和前轮转走偏。这时有四轮转向装置的汽车的微处理机就会根据车速和前轮转 角加以计算，确定后轮的转角数值，以变动对变动来保持车子行驶的角加以计算，确定后轮的转角数值，以变动对变动来保持车子行驶的 稳定性。稳定性。 2021-5-6 现代汽车安

26、全技术2章4.5主动安全(四轮转向控制技术卫星 导航与车距控制系统) 17 2.4四轮转向控制技术四轮转向控制技术 n低速行驶时进行逆相转向（即与前轮转向方向相反），低速行驶时进行逆相转向（即与前轮转向方向相反）， 提高转弯半径小的转向特性；提高转弯半径小的转向特性； n而中高速时则进行同相转向（即与前轮转向方向相而中高速时则进行同相转向（即与前轮转向方向相 同）；在高速时进行区域变换或提高转弯时的操纵稳同）；在高速时进行区域变换或提高转弯时的操纵稳 定性。定性。 2021-5-6 现代汽车安全技术2章4.5主动安全(四轮转向控制技术卫星 导航与车距控制系统) 18 2.4四轮转向控制技术四轮

27、转向控制技术 4WS的转向特性的转向特性 1. 4WS低速时的转向特性低速时的转向特性 2021-5-6 现代汽车安全技术2章4.5主动安全(四轮转向控制技术卫星 导航与车距控制系统) 19 24WS中高速时的转向特性中高速时的转向特性 n4WS中高速时的转向特性如图中高速时的转向特性如图7-41所示。所示。 2021-5-6 现代汽车安全技术2章4.5主动安全(四轮转向控制技术卫星 导航与车距控制系统) 20 转向角比例控制转向角比例控制 n转向角比例控制转向角比例控制使转向方向的偏离足够小使转向方向的偏离足够小 n1系统组成系统组成 n转向枢轴转向枢轴 n4WS转换器转换器 n2控制逻辑控

28、制逻辑 2021-5-6 现代汽车安全技术2章4.5主动安全(四轮转向控制技术卫星 导航与车距控制系统) 21 n转向角比例控制转向角比例控制 2021-5-6 现代汽车安全技术2章4.5主动安全(四轮转向控制技术卫星 导航与车距控制系统) 22 转向角比例控制转向角比例控制 n转向角控制转向角控制, 2WS选择控制选择控制, 安全性控制安全性控制 2021-5-6 现代汽车安全技术2章4.5主动安全(四轮转向控制技术卫星 导航与车距控制系统) 23 转向角比例控制转向角比例控制 2021-5-6 现代汽车安全技术2章4.5主动安全(四轮转向控制技术卫星 导航与车距控制系统) 24 三、横摆角

29、速度比例控制三、横摆角速度比例控制 n1系统组成系统组成 n前轮转向操纵机构前轮转向操纵机构 后轮转向操后轮转向操 纵机构纵机构 2021-5-6 现代汽车安全技术2章4.5主动安全(四轮转向控制技术卫星 导航与车距控制系统) 25 三、横摆角速度比例控制三、横摆角速度比例控制 n2控制状态控制状态 n大转向角控制大转向角控制 小转小转 向角控制向角控制 n（机械控制）（机械控制） （电子（电子 式控制）式控制） 2021-5-6 现代汽车安全技术2章4.5主动安全(四轮转向控制技术卫星 导航与车距控制系统) 26 三、横摆角速度比例控制三、横摆角速度比例控制 n3控制逻辑控制逻辑 n车体侧滑

30、角的零控制车体侧滑角的零控制 n受侧向风干扰时的控制受侧向风干扰时的控制 nABS工作时的控制工作时的控制 n 2021-5-6 现代汽车安全技术2章4.5主动安全(四轮转向控制技术卫星 导航与车距控制系统) 27 四轮转向系统类型四轮转向系统类型 n四轮转向系统可以分为三种类型：四轮转向系统可以分为三种类型： n机械式四轮转向系统、机械式四轮转向系统、 n机电组合控制四轮转向系统、机电组合控制四轮转向系统、 n电控四轮转向：电控电控四轮转向：电控-电动四轮转向、电控电动四轮转向、电控-液压驱动液压驱动 四轮转向。四轮转向。 2021-5-6 现代汽车安全技术2章4.5主动安全(四轮转向控制技

31、术卫星 导航与车距控制系统) 28 四轮转向汽车的后轮转向方式四轮转向汽车的后轮转向方式 n四轮转向汽车的后轮转向主要有三种方式：四轮转向汽车的后轮转向主要有三种方式： 1.同相位方式：同相位方式：在高速行驶时，后轮与前轮同向偏转。在高速行驶时，后轮与前轮同向偏转。 2.反相位方式：反相位方式：在低速行驶时，后轮与前轮反向偏转在低速行驶时，后轮与前轮反向偏转 3.同相位与反相位转换方式：同相位与反相位转换方式：在低速或急转弯行驶时，在低速或急转弯行驶时， 后轮先反向偏转，再同向偏转。后轮先反向偏转，再同向偏转。 2021-5-6 现代汽车安全技术2章4.5主动安全(四轮转向控制技术卫星 导航与

32、车距控制系统) 29 2.5卫星导航与车距控制系统卫星导航与车距控制系统 n. 2021-5-6 现代汽车安全技术2章4.5主动安全(四轮转向控制技术卫星 导航与车距控制系统) 30 2.5卫星导航与车距控制系统卫星导航与车距控制系统 n精确坐标汽车卫星导航系统精确坐标汽车卫星导航系统 n年，德国宝马汽车公司第一个在它生产的年，德国宝马汽车公司第一个在它生产的 “”系列的顶级汽车上提供卫星导航设备，系列的顶级汽车上提供卫星导航设备， 年，它又将荷兰飞利浦公司生产的电子装置用在它年，它又将荷兰飞利浦公司生产的电子装置用在它 新的中级新的中级“”系列汽车上。系列汽车上。 n美国福特公司也在辆德国和

33、英国商用汽车美国福特公司也在辆德国和英国商用汽车 上试验一种与卫星相连接的导航系统。这种汽车能确上试验一种与卫星相连接的导航系统。这种汽车能确 定行驶路线和显示汽车的位置，车位显示的误差在百定行驶路线和显示汽车的位置，车位显示的误差在百 米以内。卫星导航装置依靠发射到空间的信标工作。米以内。卫星导航装置依靠发射到空间的信标工作。 信标是美国的军事设施全球定位系统，共有颗卫信标是美国的军事设施全球定位系统，共有颗卫 星，小时绕地球一周。每颗卫星发射一个连续定星，小时绕地球一周。每颗卫星发射一个连续定 时信号，为确定其位置，接收器必须处在四颗卫星的时信号，为确定其位置，接收器必须处在四颗卫星的 覆

34、盖区内。由于卫星的轨道可以预测，因此接收器可覆盖区内。由于卫星的轨道可以预测，因此接收器可 以推算出在一确定时间，它们的相对位置而得出本车以推算出在一确定时间，它们的相对位置而得出本车 的位置。的位置。 2021-5-6 现代汽车安全技术2章4.5主动安全(四轮转向控制技术卫星 导航与车距控制系统) 31 2.5卫星导航与车距控制系统卫星导航与车距控制系统 n精确坐标汽车卫星导航系统精确坐标汽车卫星导航系统 n目前这些系统标准的指令有：目前这些系统标准的指令有：“对于这条路线正在计对于这条路线正在计 算中算中”，“向左向左”，“向右向右”，或者，或者“在接到新的指在接到新的指 令之前，沿着这条

35、道路走下去。令之前，沿着这条道路走下去。”如果司机由于疏忽如果司机由于疏忽 而错过了一个转弯处时，计算机立即重新对路线加以而错过了一个转弯处时，计算机立即重新对路线加以 计算，并恢复它的不带感情的指令。到世纪末，计算，并恢复它的不带感情的指令。到世纪末， 大多数中等级别的汽车都将有卫星导航系统。公路的大多数中等级别的汽车都将有卫星导航系统。公路的 利用率将因此而提高，并逐步会发展成全球一利用率将因此而提高，并逐步会发展成全球一 体化的运输网。体化的运输网。 2021-5-6 现代汽车安全技术2章4.5主动安全(四轮转向控制技术卫星 导航与车距控制系统) 32 2.5卫星导航与车距控制系统卫星导

36、航与车距控制系统 n汽车导航系统自汽车导航系统自1987年装在光盘只读存储器年装在光盘只读存储器 中投放市场以来已经成为发达国家新的经济增中投放市场以来已经成为发达国家新的经济增 长点。长点。 n进入进入20世纪世纪90年代，随着美国全球定位系统年代，随着美国全球定位系统 （GPS）的推广应用，导航装置的市场规模也）的推广应用，导航装置的市场规模也 急剧扩大。急剧扩大。 n1990年日本汽车用导航装置的市场只有年日本汽车用导航装置的市场只有8000 台，台，1994年达到年达到3040万台，万台，2000年市场规年市场规 模达模达5000亿到亿到1万亿日元。万亿日元。 n汽车导航装置将成为新一

37、代车辆重要的主动安汽车导航装置将成为新一代车辆重要的主动安 全装置。全装置。 2021-5-6 现代汽车安全技术2章4.5主动安全(四轮转向控制技术卫星 导航与车距控制系统) 33 2.5卫星导航与车距控制系统卫星导航与车距控制系统 n汽车卫星导航系统的地图数据库汽车卫星导航系统的地图数据库 n当当GPS提供的坐标信息重叠到电子地图上时，驾提供的坐标信息重叠到电子地图上时，驾 车人就可以看出自己目前的位置以及未来的方向了。车人就可以看出自己目前的位置以及未来的方向了。 这最后一个环节叫做成图，也是车载导航系统中最重这最后一个环节叫做成图，也是车载导航系统中最重 要的一环。离开了成图，导航系统就

38、等于是没有了方要的一环。离开了成图，导航系统就等于是没有了方 向。向。 n车载导航系统的地图数据库来源于多种渠道，其车载导航系统的地图数据库来源于多种渠道，其 中最主要的来源是城市政府机关提供的街区数据库。中最主要的来源是城市政府机关提供的街区数据库。 对一个好的车载导航系统来说，地图的数量，准确程对一个好的车载导航系统来说，地图的数量，准确程 度，以及数据的及时性，都很重要。度，以及数据的及时性，都很重要。 2021-5-6 现代汽车安全技术2章4.5主动安全(四轮转向控制技术卫星 导航与车距控制系统) 34 导航检测系统导航检测系统 位置检测分 类 检测方法 传 感 器 名 称 绝对位置检

39、 测 卫星导航 全球定位系统 电波 信号柱/信标 相对位置检 测 方向传感 器 光纤陀螺仪、振动陀螺仪、 气体陀螺仪 地磁传感器、车轮速差传感 器 图象 匹配 距离传感 器 车速脉冲 2021-5-6 现代汽车安全技术2章4.5主动安全(四轮转向控制技术卫星 导航与车距控制系统) 35 导航检测系统导航检测系统 n. 现在位置现在位置 的显示的显示 显示到达目的地显示到达目的地 的路线（静态）的路线（静态） 道路信息交通信道路信息交通信 息显示息显示 最佳路线最佳路线 的导航的导航 第一代第一代第三代第三代 第二代第二代 图图2-68 导航系统的发展形态导航系统的发展形态 2021-5-6 现

40、代汽车安全技术2章4.5主动安全(四轮转向控制技术卫星 导航与车距控制系统) 36 . 4 1 2 3 57 68 9 10 14 13 17 18 19 15 16 11 12 图2-71 导航装置构成图 1无线电信标接收机 2全球卫星定位系统接收机 3地磁传感器 4车 速脉冲 5定位控制器 6光导纤维陀螺仪 7显示控制器 8光盘接口 9电源 10导航单元 11阴极射线管 12AV控制单元 13光导纤维 14光盘驱动器 15扬声器 16接触式开关光盘 17地图光盘 18 音乐光盘 19光盘驱动器 2021-5-6 现代汽车安全技术2章4.5主动安全(四轮转向控制技术卫星 导航与车距控制系统)

41、 37 汽车卫星导航系统的缺点汽车卫星导航系统的缺点 n由于汽车卫星导航系统的自身工作特点决定了它要由于汽车卫星导航系统的自身工作特点决定了它要 精确工作需要的两个条件：精确的坐标和准确的地图。精确工作需要的两个条件：精确的坐标和准确的地图。 前者依靠全球卫星地位系统来解决，后者则涉及到各前者依靠全球卫星地位系统来解决，后者则涉及到各 国的保密制度，地图的精度是很难保证的。国的保密制度，地图的精度是很难保证的。 精确的坐精确的坐 标标 n这个只有依靠全球定位系统才能解决的，目前也这个只有依靠全球定位系统才能解决的，目前也 就四个系统，美国的就四个系统，美国的GPS，俄罗斯，俄罗斯“格洛纳斯格洛

42、纳斯”，中，中 国国“北斗北斗”，欧盟，欧盟“伽利略伽利略“，民用方面所能够达到，民用方面所能够达到 的精度有限，在一些特殊时期精度将会人为降低，定的精度有限，在一些特殊时期精度将会人为降低，定 位不准，从何导航？位不准，从何导航？ 准确的地图准确的地图 n地图的准确程度就不好说了，处于国家安全的考地图的准确程度就不好说了，处于国家安全的考 虑，各国公布的地图精度有限，某些特殊地区（政府虑，各国公布的地图精度有限，某些特殊地区（政府 机关所在地等）可能会发生一定的偏移。而在一些急机关所在地等）可能会发生一定的偏移。而在一些急 需导航的偏远地区地图的准确度更低，经济发达地区需导航的偏远地区地图的

43、准确度更低，经济发达地区 的地图精度要好一些。的地图精度要好一些。 2021-5-6 现代汽车安全技术2章4.5主动安全(四轮转向控制技术卫星 导航与车距控制系统) 38 车距控制模式车距控制模式 2021-5-6 现代汽车安全技术2章4.5主动安全(四轮转向控制技术卫星 导航与车距控制系统) 39 车距控制模式车距控制模式 n基本控制系统是由车速反馈、车距反馈构成。基本控制系统是由车速反馈、车距反馈构成。 n目标车距以车距时间目标车距以车距时间2秒的距离，即从先行车秒的距离，即从先行车 的减速开始的的减速开始的2秒以内，如以相同的减速度进秒以内，如以相同的减速度进 行减速，设定为不冲撞的车距

44、。行减速，设定为不冲撞的车距。 n该车距按照从驾驶者的加速踏板转换到制动踏该车距按照从驾驶者的加速踏板转换到制动踏 板的反应时间与驾驶者通常驾驶时的车距调查板的反应时间与驾驶者通常驾驶时的车距调查 结果，考虑到安全性而设定的值。结果，考虑到安全性而设定的值。 n如当车速如当车速100km/h时车距约为时车距约为55m。 2021-5-6 现代汽车安全技术2章4.5主动安全(四轮转向控制技术卫星 导航与车距控制系统) 40 车距控制模式车距控制模式 n车距控制运用远、近高精度雷达测距搭配计算机，帮助驾驶者煞车距控制运用远、近高精度雷达测距搭配计算机，帮助驾驶者煞 车控制车速的这类系统，虽然目前只

45、在高级车上出现，但随着时车控制车速的这类系统，虽然目前只在高级车上出现，但随着时 间的流逝，它肯定会逐渐地普及到更多车型中，且这将是无人驾间的流逝，它肯定会逐渐地普及到更多车型中，且这将是无人驾 驶的基础。将来只要和卫星导航连动，之后输入目的地就一切搞驶的基础。将来只要和卫星导航连动，之后输入目的地就一切搞 定，预估未来十年内便会有初步成果。定，预估未来十年内便会有初步成果。 2021-5-6 现代汽车安全技术2章4.5主动安全(四轮转向控制技术卫星 导航与车距控制系统) 41 1转向角传感器 2停车灯开关 3节气门执行机构 4电动负压泵 5节气 门位置传感器（TPS）（内装怠速开关）（不装TCS的车辆） 6激光雷达 7 自动变速器防手动换档开关 8车速传感器 9发动机和自动变速器ECU 10 ABS用ECU 11加速踏板位置传感器（内装怠速开关）（装TCS的车辆） 12 预检车速控制用ECU 13报警蜂鸣器 14视频摄像