汽车车身电气设备第4单元

汽车车身电气设备系统及附属电气设备(第3版)

主编:冀旺年制作:冀旺年电子教案

第四单元

汽车定位和导航系统导航原指飞机、轮船等交通工具在行驶时借助其他装置了解自身位置和航行状态，借以保证航行安全、提高运行效率和运输企业的经济效益。汽车导航的目的就是引导汽车在繁忙的交通状态和复杂的道路网络中，选择最佳的路径，使其能在尽量短的时间和路程内到达目的地。这一单元将分传感器定位导航和卫星定位导航两部分来介绍汽车定位和导航系统及技术。第4单元

汽车定位和导航系统(一)4.1传感器定位导航系统

4.1.1现代运输系统

4.1.2汽车导航罗盘

4.1.3

汽车导航陀螺仪

4.1.4倒车辅助系统控制

4.1.5多媒体倒车雷达

4.1.6奥迪A6的倒车雷达系统

4.1.7自动泊车辅助系统教学重点:

现代运输系统；导航软盘与导航陀螺仪；倒车雷达系统；自动泊车辅助系统。教学难点:

导航软盘与导航陀螺仪；倒车雷达系统

4.1传感器定位导航系统现代智能化汽车运输系统（通称为ITS系统）是目前世界上最流行的运输系统。具体地说，就是将先进的信息技术，数据通信传输技术、电子控制技术和计算机处理技术等高新技术有效集合运用某一地区，实现交通管理的智能化、自动化，对整个地区地面，实施高效率、高质量的运输管理。4.1.1现代运输系统目前，许多高速公路发达的国家都开始研究试验类似的智能化汽车运输系统。当世界跨入高科技飞速发展的21世纪，建设既能畅通无阻，又能确保安全行车的智能化汽车运输系统，是公路交通事业的发展方向。

我国在98年首都科技集团与北京高校联合创建的智能交通研究中心的正式挂牌，标志着我国开始有了专门的智能交通研究机构。不久，我国也将拥有ITS系统。

1.汽车罗盘原理及应用

汽车导航罗盘用来显示车辆的指向方位，如：N（北）、NE（东北）、E（东）、SE（东南）、S（南）、SW（西南）、W（西）和NW（西北）等，从而给驾驶员提供导航。汽车导航罗盘的关键元件是地磁传感器。地磁传感器是在高导磁性材料制成的磁环上绕励磁绕组，绕组在X和Y两个正交方向上，每个方向各绕两个检测线圈（共4个）。无地磁场作用，检测线圈不产生电位差，有地磁场作用则产生电动势。地磁方向与检测方向夹角不同，检测线圈产生的电动势也不同，将检测到的信号送至方位判定处理器中，这样就可以确定汽车的行驶方向，一般用LED显示出来。地磁传感器结构与导向原理如图4.1所示。

4.1.2汽车导航软盘

图4.1地磁传感器结构与导向原理

该车罗盘用安装在后视镜内的地磁传感器检测汽车的方向，并用LCD（液晶显示）显示8个方向。车外温度计计算来自温度传感器的信息，然后用LCD显示温度。当按下位于车内后视镜中心的开关，汽车方向（指向）或温度会在镜子右上角显示，如图4.2所示。这种汽车罗盘在使用中由于人造强磁场和磁屏蔽等作用，需经常校正和调整。

汽车导航罗盘的应用实例如北京吉普有限公司生产的带罗盘和温度显示的欧蓝德车，见图4.2所示。

图4.2欧蓝德车带罗盘和温度显示的车内后视镜结构图

汽车罗盘的校正（1）欧蓝德汽车罗盘校正程序与步骤。①按下“COMP（罗盘）”按钮，此时为可视罗盘显示模式，并且会显示车辆方位，如：N（北）、NE（东北）、SE（东南）、S（南）、SW（西南）、W（西）和NW（西北）。再一次按下“COMP”将关闭可视罗盘显示。②如果显示读数“C”见图4.3所示，可能存在强磁场干扰罗盘。在这种情况下，罗盘需要校正。

③以大约8km/h或低于此车速开车转圈，直到显示读出方向。在有些情况下，如长途越野，必须调整罗盘偏差。罗盘偏差是地磁北极与真正的地理北极之间的差别。如果不调整罗盘偏差，那么罗盘可能给出虚假读数。

图4.3存在强磁场干扰时的显示

汽车罗盘的校正（2）调整罗盘偏差的程序与步骤。

①按下“COMP”按钮3s以上。显示器上会显示当前区域号，如图4.4所示。

②在如图4.5所示的校正地图上找到当前的位置以及偏差区域号。

③按“COMP”按钮直到显示器上显示新的区域号。停止按按钮后，显示器会在几秒钟内显示罗盘方向。

图4.4显示器上显示当前区域号图4.5显示给出的校正地图（3）注意事项。

①不要安装用磁体吸附在车上的放置架、天线等，它们会影响罗盘的工作。

②在隧道、地道、铁路沿线、换车站、办公楼群、地铁上部区域、上下陡坡等地方罗盘指针不能正确指示。当车辆驶到地磁稳定区域后，罗盘回到正确的罗盘指针位置。

汽车导航陀螺仪是用来检测车辆的方向变化（角速度），因此也叫做偏航速率传感器。它是一个振荡回转仪，运用“振荡陀螺仪的原理”来感知车辆所处的方位及变化。它由压电零件、金属块和支承销组成，其形状象一把音叉。压电零件共有四个，两个一组，相互平行安置。每一组均有一个作振荡器，一个用于对振荡进行监视，并使其保持正常的频率。两组振荡器的中心部位呈90°交错布置，并通过底部的金属块连接在一起，由支承销提供支撑。如图4.6所示。

4.1.3汽车导航陀螺仪

图4.6汽车导航陀螺仪构造图

汽车导航陀螺仪工作原理就象是一个振荡回转仪，即惯性陀螺。当一个振子在静止的转盘上作着往复运动时，其轨迹是条直线。如果转盘以角速度w旋转时，它因受偏转力——即哥氏力（Fc=-2mvw）的影响运动轨迹将不再是一条直线，而要发生偏转，如图4.7所示。汽车导航陀螺仪的振动就相当于振子的振动，当汽车转弯时，汽车导航陀螺仪上部的监视压电零件因受偏转力的作用而发生弯曲，如图4.8所示。这样根据偏转力公式、汽车行驶速度和行驶时间就可检测出汽车的方位（旋转角速度w）和转弯行驶的距离。如果与地图结合再加上显示装置，就可进行汽车导航和描绘汽车行驶的路径。图4.8监视压电零件弯曲的俯示图

（a）转盘静止

（b）转盘以角速度w旋转图4.7汽车导航陀螺仪的原理图

这种导航是相对导航，导航的精确性虽然不受信号影响但是与车速计算、道路倾斜度计算和存入地图是否正确有直接关系，并在下列情况下会造成车辆定位错误。①发动机停止后移动车辆，诸如用渡轮或拖车移动车辆，或者车在回转台上旋转。②轮胎打滑，能造成行驶偏差。③轮胎滚动直径变化，如胎压异常、轮胎规格不正确，能造成行驶偏差。④在笔直或几乎没有弯道的高速公路上连续行驶，能造成导航发生偏差。

相对导航产生的上述定位错误将不断集垒放大。所以也经常需要重新定位校正，基本是每次行驶前都要进行定位——选择出发地和目的地。

倒车辅助系统又称倒车雷达，它是一般汽车的选装项目，由倒车雷达模块、探头和根据距离数据控制的指示部分组成。其指示部分分为：变频蜂鸣音指示、多色LED灯光指示和数据显示指示等类型。图4.9为别克君威倒车辅助系统控制电路。4.1.4倒车辅助系统控制

图4.9别克君威倒车辅助系统控制电路

倒车雷达模块与探头

倒车雷达主机的核心是倒车雷达模块。目前倒车雷达模块有：T8224系列和T8214系列等。T8224是T8214的改进型模块，见图4.10和图4.11所示。模块集成了单片机部分，全部超声波电路部分和控制部分。能同时传送4个探头（见图4.12所示）分别探测到的各自距离的串行数据（单线输出，数据经过编码，数据包中加入最近距离方位指示），最近距离数据控制着变频蜂鸣音，以及控制着3色LED灯指示。

图4.10T8224倒车雷达模块

图4.11T8224第4脚数据格式示意图

图4.12超声波距离探测探头

探头的构造如图4.13所示。当探头作为发射器时，交流电压作用于振动线圈，使其产生磁场。该磁场与永久磁铁的恒定磁场发生作用使振动线圈振动，其振动频率与交流电频率相同。振动线圈与膜片相连，从而膜片也以相同的频率振动。膜片振动引起空气运动，产生声波发射出去，如图4.13（a）所示。

当探头作接收器时，反射的声波引起膜片以一定的频率振动。这样在振动线圈上感应产生一同样频率的交流感应电压，从而被电路接收，如图4.13（b）所示。

（a）探头的发射（b）探头的接收

图4.13

探头的发射与接收工作原理

倒车雷达的工作原理及电路

倒车雷达是一种利用超声波原理，由装置于车尾保险杆上的4个探头，在倒车雷达模块T8224的控制下向外发送超声波撞击障碍物后，反射此声波回探头，探头将接收到的反射波信号送回控制模块。控制模块T8224将信号进行处理，计算出车体与障碍物之间的最近障碍距离的数据和方位，并用之控制输出指示，以提示驾驶员不至于撞上障碍物。

图4.14倒车雷达探测器的工作原理电路

高档次车的倒车雷达一般都带显示器，例如：液晶显示彩屏倒车雷达、图象加数字显示倒车雷达等等。其原理是把倒车雷达主机的信号送到显示器。

T8224系列倒车雷达模块送出的数据包内容非常全面，与其连接的输出电路也有以下几种。图4.15常用的LED数字显示电路（一）

图4.16常用的LED数字显示电路（二）

图4.17只有蜂鸣的倒车雷达电路

多媒体倒车雷达的组成主要有：４颗雷达探头，一个摄象头，一台倒车雷达主机（主要是倒车雷达模块），一个液晶显示屏等。这种多媒体倒车雷达可以使驾驶员在不回头的条件下实时了解车后的信息和监测车辆尾部的情况。不过，驾驶员能得到的信息与传感器和摄象头的安装位置和偏向的角度有关。４颗雷达探头是安装在汽车尾部保险杠的左右和中间部分。每个雷达探头的作用夹角是左右各３５度。数码摄象头的安装位置一般在高处，并根据实际情况调校角度，以使探测到的视野在合适的范围内，克服侧面可能会形成的盲点，如果调整合适，那么液晶显示屏幕完全可以作为辅助倒后镜。但倒车雷达在档位杆拨到倒档时才接通，因此还有一套转换开关来控制。

4.1.5多媒体倒车雷达

2.倒车影像系统

倒车影像系统也称可视停车辅助系统OPS(OpticalParkingSystem)，它在车的后部装有摄像头，将信号引入导航显示器，该显示器一般与多媒体音响（如果有多媒体音响）同用，通过倒档激活/关闭倒车影像系统，参见图4-18所示。有的还采用不同频率的声音信号来提示车辆与障碍物的距离变化。低版本的倒车影像没有单独控制单元，摄像头无广角失真校正，图像上只加载静态指导线。不同车型摄像头集成位置不同，大众车是在旋转徽标内或者行李箱开启拉手处，如图4-19所示。

图4-18倒车影像结构图图4-19倒车影像结构图

倒车雷达系统及控制电路

奥迪A6乘用车的倒车雷达系统也叫倒车警报系统，控制电路见图4.20与图4.21所示。

当打开汽车的点火开关后，倒车雷达系统开始进行约1秒的自检。如果点火开关未关，倒车警报系统将一直处于工作状态，但距离控制功能在挂上倒挡时才启动。如果在自检过程中倒车雷达控制单元没有发现故障，则系统会发出一种短的信号音。如果在自检过程中倒车雷达控制单元识别出故障，则系统会发出一个5秒的连续音。挂上倒档后，当车辆距离障碍物约1.5m时,蜂鸣器发出75ms的音频脉冲开始报警。此后车与障碍物间的距离越短，音频脉冲间隔越小（既声音越急）。当距离在25cm以下时，蜂鸣器发出连续音。4.1.6奥迪A6的倒车雷达系统图4.20

奥迪A6的超声波倒车雷达系统电路图（一）

图4.21

奥迪A6的超声波倒车雷达系统电路图（二）

图4.22

奥迪A6的超声波倒车雷达传感器

1-倒车雷达控制单元J446；2-倒车蜂鸣器H15；3-倒车雷达传感器1233

倒车雷达故障码的读取和清除

奥迪A6倒车雷达故障码读取和清除可用VAS5051或VAG1551，其操作如下：

1）连接故障检测仪VAS5051或VAG1551，接通点火开关，选择“快速数据传输”，故障检测仪屏幕显示“输入地址码XX”。

2）倒车雷达系统的地址码为76。按“7”键和“6”键，故障检测仪屏幕显示“76-倒车警报系统”。

3）按“Q”键确认，5秒后故障检测仪屏幕显示出：4B0919283倒车警报系统A6RDWD15→

编码01106WSC06812其中，“4B0919283”为倒车雷达控制单元零件号；“D15”为倒车雷达控制单元软件版本号；“01106”为倒车雷达控制单元的编码；“WSC06812”为服务站代码。

4）按“→”键，故障检测仪屏幕显示“输入地址码XX”。

5）按“0”键和“2”键选择“查询故障代码”，故障检测仪屏幕显示“02-查询故障代码”。

6）按“Q”键确认，此时故障检测仪屏幕上将显示出已存储的故障（代码形式）数量或者显示“没有发现故障”。倒车雷达系统的故障代码及含义见表4.1所列。

7）如故障检测仪屏幕上显示“没有发现故障”，按“→”键后，故障检测仪屏幕上显示“输入地址码XX”。按照故障代码排除故障后，按“0”键和“5”键清除故障码，再按“0”和“6”键结束输出。然后关闭点火开关并拆下故障检测仪。表4.1奥迪A6倒车雷达系统的故障代码及含义故障代码

故障部位、元件说明01543倒车雷达蜂鸣器H15线路对正极短路、断路或对地短路01545倒车雷达左后传感器G203线路对正极短路、断路或对地短路；倒车雷达左后传感器G203的信号不可靠；倒车雷达左后传感器损坏01546倒车雷达左后中部传感器G204线路对正极短路、断路或对地短路；倒车雷达左后中部传感器G204的信号不可靠；倒车雷达左后中部传感器损坏01547倒车雷达右后中部传感器G205线路对正极短路、断路或对地短路；倒车雷达右后中部传感器G205的信号不可靠；倒车雷达右后中部传感器损坏01548倒车雷达右后传感器G206线路对正极短路、断路或对地短路；倒车雷达右后传感器G206的信号不可靠；倒车雷达右后传感器损坏01549倒车雷达传感器供电线路对正极短路01550倒档信号线路对正极短路65535倒车雷达控制单元J446损坏

倒车雷达控制单元的编码

在维修中如果更换了倒车雷达的控制单元J446，则必须对控制单元J446进行编码。另外，通过倒车雷达控制单元编码可使倒车雷达控制单元J446适应于相应车型的特殊需要，包括变速器型式（手动变速器或自动变速器）挂入倒档的信号音（有或没能确认）、车身结构（普通乘用车或旅行车）以及车型等。具体编码操作步骤如下：

1）连接故障检测仪VAG1551，接通点火开关，选择“快速数据传输”，屏幕显示“输入地址码XX”。

2）按“0”和“7”键，选择“控制单元编码”，这时屏幕显示“07-控制单元编码”。

3）按“Q”键确认，屏幕上显示“输入代码号XXXXX”。

4）按倒车雷达系统控制单元编码表（表4.2）输入编码，例如输入01106，检测仪屏幕显示“输入编码号01106（0---32000）”。

5）按“Q”键确认，检测屏幕显示如下：4B0919283倒车警报系统A6RDWD15→

编码01106WSC06812

6）按“→”键，结束编码过程。

表4.2倒车雷达系统控制单元编码

编码XXXXX

当前未使用0

手动

0

自动

1

无功能确认

0

有功能确认（离厂）

1

普通乘用车

0

旅行车

1

A8

8

A6

6

A4

4

A3

3

倒车雷达系统的自适应调整

倒车雷达系统的自适应功能用于执行和存储报警音量的大小和音频的调整。调整过程如下：

1）连接故障检测仪VAG1551，接通点火开关，选择“快速数据传输”，屏幕显示“输入地址码XX”。

2）按“1”和“0”键，选择“自适应”，这时屏幕显示“10-自适应”。

3）按“Q”键确认，屏幕上显示“<13>”。

4）按“1”键，可减小自适应值，按“3”键可增大自适应值，或按“→”键改变适应值。当按“→”键后，屏幕上显示“输入自适应值XXXXX”。

5）用键盘输入自适应值（如00005）后，屏幕显示“输入自适应值00005”。自适应通道号及其功能见表4.3所列。

表4.3自适应通道号及其功能

6）按“Q”确认后，检测仪屏幕显示：

通道1自适应5Q<13>

7）再按“Q”确认，屏幕显示“是否存储新值？”。

8）按“Q”确认，检测仪屏幕显示“新值已被存储”。

9）按“Q”键确认，屏幕上显示“输入地址码XX”，适应结束，退出检测仪。

自适应通道号

自适应功能

01音量，可在2---7调整

02音频，可在0---4（500Hz---2kHz）调整

奥迪A6轿车倒车警报系统故障诊断

奥迪A6轿车倒车警报系统也可使用元征431ME电眼睛汽车电控系统检测仪进行测试。

为了避免损坏电气/电子部件，检测时应注意下述内容：

a.只有在点火开关关闭后，才可断开/连接元征431ME电眼睛。

b.只有在点火开关关闭后，才可断开/连接蓄电池接线，否则可能会损坏倒车雷达控制单元。

（1）倒车警报装置故障码见表4.4所列。

（2）控制单元编码。

该功能用于就下述内容给倒车警报控制单元编制代码：

a.变速器手动/自动；b.挂入倒挡时的信号音有/没有；c.普通轿车/旅行车；d.车型A8/A6/A4/A3。编码见表5.2所列。

说明：倒车警报控制单元在供货时未编制代码。通过编制代码，可以使倒车警报控制单元---J446适用于相应车的特殊需要。编码步骤如下：（如编制代码01106）

a.连接431ME电眼睛，进入“倒车警报”系统；

b.选择“控制单元编码”功能，按“确认”键；

c.此时屏幕显示“00000”，此时用数字键输入“01106”

d.按“确认”键，此时屏幕会显示新代码“01106”，完毕。

表4.4倒车警报装置故障码表431ME检测仪显示信息可能的故障原因故障排除01543

倒车警报蜂鸣器-H15

●对正极短路

●断路/对地短路●H15与控制单元间的导线断路或短路

●蜂鸣器损坏-按电路图查询故障

-更换-H1501545

倒车警报左后传感器-G203

●对正极短路

●断路/对地短路

●不可靠信号●G203和控制单元间导线断路或短路

●G203损坏-按电路图查询故障

-更换-G20301546

倒车警报左后中部传感器-G204

●对正极短路

●断路/对地短路

●不可靠信号●G204和控制单元间导线断路或短路

●G204损坏-按电路图查询故障

-更换-G20401547

倒车警报右后中部传感器-G205

●对正极短路

●断路/对地短路

●不可靠信号●G205和控制单元间导线断路或短路

●G205损坏-按电路图查询故障

-更换-G20501548

倒车警报右后传感器-G206

●对正极短路

●断路/对地短路

●不可靠信号●

G206和控制单元间导线断路或短路●

G206损坏

-按电路图查询故障

-更换-G20601549倒车警报传感器供电

●

对地短路●倒车警报传感器与控制单元间对地短路-按电路图查询故障01550

倒挡信号

●对正极短路●倒车灯开关与控制单元间对正极短路-按电路图查询故障65535

控制单元损坏●倒车警报控制单元-446损坏-更换控制单元

（3）读取数据流。

该功能可读取汽车运行过程中的某些实时数据,帮助用户进行故障检测和诊断。

操作步骤如下：（如读取数据流001组）

a.连接431ME电眼睛，进入“倒车警报”系统；

b.选择“读系统数据流”功能，按“确认”键；

c.此时屏幕显示“000”，用数字键输入“001”；

d.按“确认”键，此时屏幕显示4个数值，数值具体含义见表4.5所示。

（4）通道调整匹配。用于执行和存储下述调整：

a.蜂鸣器音量的大小。b.蜂鸣器音频的大小。见表10.3所列。

操作步骤如下：（调整音量）

a.连接元征431ME电眼睛，进入“倒车警报”系统。

b.选择“通道调整匹配”功能。

c.输入匹配通道号“01”。

d.此时按431ME电眼睛的上下箭头键可调整音量，按向下箭头键可减小音量，按向上箭头键可增大音量。

e.音量调好后，按“确认”键，此时431ME显示“是否存储新值？”

f.按“确认”键，431ME显示“新值已被存储”，完毕。

表4.5电眼睛显示屏项目显示组号431ME电眼睛显示屏显示0011=左后传感器距离cm2=左后中部传感器距离cm3=右后中部传感器距离cm4=右后传感器距离cm0021=最小距离cm2=车速km/h3=蜂鸣器4=暂未使用0031=供电电压V2=倒挡3=挂车4=暂未使用0041=左后传感器距离衰减时间ms2=左后中部传感器距离衰减时间ms3=右后中部传感器距离衰减时间ms4=右后传感器距离衰减时间ms

自动泊车辅助系统PA（ParkAssist）由泊车辅助系统和泊车转向辅助系统组成，其电路原理与结构件分布参见图4-23、图4-24所示。这种新型系统在驾驶员倒车驻车的过程中自动转动方向盘，驾驶员只需要控制油门、离合器和刹车踏板即可。它可以在两个车之间泊车，或者在一辆车的后面泊车。泊车转向传感器信号是泊车转向辅助功能专用的，用于测量可能停车位，计算驶过角，并且在泊车过程中监测前部末端的侧向空间。泊车传感器（8个）用于测量车辆与附近障碍物的距离，用于停车距离控制和泊车辅助转向。其中一个传感器失效将导致泊车辅助和泊车转向辅助功能都失效。驾驶员将该系统激活后，首先是寻找停车空位。如果找到合适的停车空位，那么驾驶员还必须驾车前行，直至车辆到达一个有利于泊车的位置。停车，挂入倒档后，泊车转向辅助系统就接管了转向过程，驾驶员只需要操纵油门踏板、离合器踏板以及制动器踏板就可以了。

4.1.7自动泊车辅助系统图4-23自动泊车系统电路原理图1-泊车辅助/泊车转向辅助按钮；2-后部泊车辅助传感器(4个)；3-右前泊车辅助转向传感器；4-轮速传感器；5-前部泊车辅助传感器(4个)；6-电动助力转向；7-左前泊车辅助转向传感器；8-ESP控制单元；9-自动泊车辅助控制单元；10-泊车辅助蜂鸣器(前/后)；11-转向开关

图4-24自动泊车系统结构件分布图

（3）借助泊车转向辅助系统泊车。汽车停止，挂上倒车挡后，控制单元J791计算出一条理论的倒车运动轨迹，汽车开始停车过程。首先，当驾驶员踩下油门踏板，松开制动踏板时，车辆向后倒驶一小段距离，并保持车轮正直。然后，停车辅助控制单元将向右（或向左）侧转动的车轮转动信号输给电动转向电动机。车辆以一定的角度倒入停车位，这时需要保持车速在7km/h以下，如果超出此速度值，系统将终止程序。停车过程中，根据车的实际位置不断变化，控制单元J791不断从超声波转向角传感器G568、G569接收到实际转向角值，并结合车速测算出汽车的当前位置，如果汽车偏离理论的轨迹，则控制单元J791调节向外输出的方向盘理论转向角值，同时检查车辆的位置，并与停车位比较，调整单元内存储的路径，确定何时回正车轮，从而确保车辆能进入停车位，使汽车实际运动轨迹和理论曲线相重合。当车辆并没有与路肩石或者墙面完全平行（即没有摆正），系统会识别并提示。当车身再次和道路平行，如果车辆和后方目标物的距离过小，系统会发出声音报警，这时需将车向前移动一小段距离。泊车转向辅助系统把汽车转向空车位，即停车完成后，驾驶员信息系统会显示出“请接管转向操作，结束驻车过程”。

使用自动泊车系统的四个阶段：

（1）激活泊车转向辅助系统。每次开始停车前，都必须重新通过泊车转向辅助系统按键K241激活泊车转向辅助系统（如果泊车时不用转向，可通过按键K136激活泊车辅助系统），当激活后，按键内的LED指示灯亮，如图4-25所示。只有当车速低于30km/h、电子稳定程序必须打开且拖车识别系统未识别到拖车时，泊车转向辅助系统才能激活，这时驾驶员信息系统中显示“寻找合适的空车位”图形。

（2）寻找合适的停车空位。泊车转向辅助系统寻找道路（左）右两侧的空车位，并在驾驶员信息系统上给出相应提示，至找到了一个空车位（空车位长度＞车身长度＋1.4m），箭头方向指示出车辆应该运行的方向，如图4-26所示。

图4-25激活泊车转向辅助系统

图4-26寻找停车位时驾驶员信息系统的显示

（4）泊车辅助转向过程完成。自动泊车时，驾驶员施加在方向盘上的力矩要小于5Nm，否则泊车车向辅助程序将被关闭。中断停车过程时，指示灯熄灭，蜂鸣器响起，驾驶员信息系统中显示相应的信息。注意：环境条件会影响停车位测量和停车入位过程。例如：路沿被盖住时，系统就很难识别到，在靠近大门关闭的院子入口处时，系统可能将其当作理想的停车位。另外，冰雪会造成超声波信号反射时严重散射，系统接收弱超声回波可能导致出错。系统还会识别不出交通警示柱，因为它的尺寸相对速度而言过小。降低车速，识别出的可能性将会增大。

复习题4.1

简述倒车雷达的工作原理。4.2描述奥迪A6倒车雷达故障码读取和清除的操作步骤。4.3描述对奥迪A6倒车雷达控制单元J446的编码方法。下课!休息第4单元

汽车定位和导航系统(二)4.2卫星定位和导航系统

4.2.1全球卫星定位导航系统

4.2.2绝对导航（监视）

4.2.3独立导航系统

4.2.4

车载卫星导航

4.2.5CDPD网与车载终端

4.2.6汽车信息化“车联网”

4.2.7车载导航系统的故障诊断与检修

教学重点:

全球卫星定位导航系统；独立导航系统；车载导航系统的故障诊断与检修

。教学难点:车载导航系统的故障诊断与检修。

4.2卫星定位和导航系统卫星定位导航的字面含义很通俗，即利用卫星给目标进行定位，严格地讲是利用卫星定位导航系统提供的位置、速度及时间等信息来完成对各种目标的定位、导航、监测和管理等。它在野外勘探、陆路运输、海上作业以及航空航天等诸多行业中占据了重要位置。4.2.1全球卫星定位导航系统

目前，世界上共有两个全球卫星定位导航系统，一个是美国的全球卫星定位导航系统---GPS（GlobalPositioningSystem）系统，另一个是俄罗斯的全球卫星定位导航系统---GLONASS（格洛纳斯）系统。美国全球卫星定位导航系统的民用部分已向世界开放，世界许多国家均在使用。还有两个处于建设中，一个是欧盟的伽利略卫星定位导航系统，另一个是中国的北斗卫星定位导航系统。

全球卫星定位导航系统最少需由24颗卫星组成，如图4.27所示，均匀分布在21000km的6条地球同步轨道上，轨道倾角550，各个轨道平面之间相距600，即轨道的升交点赤经各相差600。每个轨道平面内各颗卫星之间的升交角距相差900，一轨道平面上的卫星比西边相邻轨道平面上的相应卫星超前300。卫星搭载原子时钟，所有卫星的时刻同步。根据卫星发送的轨道信息、时间信息以及接收电波所花费的时间，通过准确计算就可以提供全球范围内任一物体的位置和速度信息。美国的GPS精确度目前已不超过10米，该系统曾被美军在海湾战争、科索沃战争、阿富汗战争中广泛运用，并发挥了巨大威力。为了提高精确度，美国国防部又增加4颗卫星，使卫星总数达到28颗，精确度提高到至少7米。目前全球上空已有32颗美国的GPS卫星，有22颗俄罗斯的GLONASS（格洛纳斯）卫星。

图4.27GPS卫星配置图

伽利略系统比GPS多6颗卫星，确定目标位置的误差在1米之内，远甚于GPS误差10米的性能；伽利略系统2008年全面启动，它的运作十分稳定，非常适合安全要求极高的使用者，如引导飞机安全起降或火车行驶等。北斗卫星定位导航系统。我国在2000年11月1日成功地发射了第一颗导航卫星----北斗定位导航卫星，2003年建成了北斗导航试验系统，目前组建并实现了北斗区域卫星导航系统，将覆盖亚太地区，已在军事导航、农业、渔业、防火、防洪、防震和大型工程监控领域发挥了重要作用。计划到2020年左右将建成由30余颗卫星组成、覆盖全球的北斗全球卫星导航系统。与美国GPS系统相比较，GPS能做到的事情，北斗系统一般也能做到。据了解，北斗卫星导航系统将提供高质量卫星导航服务，包括开放和授权两种服务类型。开放服务将面向大众用户免费提供高可靠性的定位、测速和授时服务，定位精度10m，测速精度0.2m/s，授时精度10ns（纳秒）。授权服务面向专业用户提供更高精度的定位、测速、授时、短报文通信、差分服务以及系统完好性信息服务。相比国外卫星导航系统，北斗系统目前独具导航和短报文通信相结合的特色，既能知道“我在哪里”，也能知道“你在哪里”。以海洋渔业为例，“我在哪里”，能够使渔民通过船载设备实现自主定位；“你在哪里”，使岸上的人通过监控知道渔船在什么地方。

全球卫星定位系统安装在汽车上可即时定位、被劫报警、被盗报警、人工导航、遥控断油断电、遥控开锁车门、电瓶欠压报警。全球卫星定位系统应用在油田企业生产指挥上，可对油井的运转、输油、输气管线进行监控。全球卫星定位系统应用到工、农业可对电力、水利、建筑施工进行定位，对城市规划用地进行指导监控，对农作物的生长进行监控和预测，对公交车和其它货运车辆进行调度指挥。全球卫星定位系统应用在社会治安和社区服务上，可对金融行业、易燃易爆危险品行业定位、监控，可与110、120等联动、调度、监控，可对居住小区、住户安全防范进行监控等。

近年来，随着全球卫星定位系统(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。为我国建立现代智能交通运输管理系统奠定良好基础。

靠接收卫星发送的轨道信息、时间信息、遥感信息和接收电波所花费的时间，计算出接收器所在的绝对位置和运动速度等给予显示导航，我们称其为绝对导航（监视）。这类导航仪只需要接收卫星信号，经过解释计算和显示，而不需要配置其它传感器和输入地图。导航（监视）的地图是解释卫星遥感信号而得到的真实地图。目前所用的卫星导航仪象手机一样采用内置的四螺旋天线，有的导航仪还带有MCX外部天线接口，收星灵敏，抗遮蔽性好，能并行12通道，可接收差分信号；采用电池供电，具有超大内存和超大数据库；具有测量平均位置和测量面积等功能，可以准确测得某点精确坐标和航迹所围面积；采用国际WGS84经纬度坐标与用户自定义坐标；具有标准RS-232PC机接口。

4.2.2绝对导航（监视）

卫星定位这种绝对导航仪的定位采用单点差分定位，就是根据一台接收机的接收数据经过差分来确定接收机位置。定位有3维定位和2维定位之分。3维定位方法是在接受GPS卫星信号良好的情况下，能够接收到4颗以上卫星信号时，经解释计算就能够对纬度、经度、高度进行3维立体定位。而2维定位是只能接收到3颗卫星的信号，因而只能对纬度、经度进行2维定位。由于无法测定高度，与3维定位相比，2维定位的误差会比较大。但是，2维定位的导航仪对接收灵敏度要求相对低些。可也不能太低，如果只接收到3颗以下的卫星信号时，将无法进行定位。这种绝对导航仪在收不到电波的地方将无法使用，有屏蔽物和障碍物时误差会比较大。

卫星遥感

卫星遥感利用地球表面物体以电磁波的形式时刻不停地吸收、发射和反射信息与能量，通过星载传感器接收地表物体对电磁波的反射和地表物体发射的电磁波，并针对不同物体的不同电磁波特性，提取这些物体的信息，完成远距离识别物体和测量物体的运动情况。目前遥感的地面几何分辨率已经达到米级。其中以遥感软件ERDASIMAGINE功能最为强大，主要集成了几何校正和正射矫正；整倍、任意矩形、实时交互式放大缩小、虚拟及漫游等工具，方便对图象进行各种形式的观看和比较；提供了多种地图投影系统、常用的图象处理算法、支持不同分辨率图像数据的处理和对不同图像数据源的交集、并集和补集的图像处理；在与地理信息系统的集成方面实现了对ArclnfoCoverage失量数据的读取、查询、检索、编辑，可建立拓朴关系、图形拼接，但并不能实现遥感影像和地理信息系统失量数据的一体化。地理信息系统GIS是具有空间属性和可视化的信息管理系统。地理信息技术本身发展和应用领域的不断拓展，使地理信息技术成为信息技术（IT）的主流和重要组成部分。与传统文件方式相比，空间数据库技术有明显的技术优势，包括海量数据管理能力、图形和属性数据一体化存储、多用户并发访问、完善的访问权限控制和数据安全机制等。空间数据库技术正在逐步取代传统文件。

独立导航系统是将相对导航与绝对导航相结合的系统。目前，较高档次汽车的导航系统多为独立导航系统，但决大多数为了降低汽车成本和方便驾驶人员使用都装入标注了地点、名称的地图，配备了语音报告功能和便于操作的触摸屏。使用者在系统显示的电子地图上直接选取目标地点；或将目的地名称输入到系统中。根据输入设备的不同，有不同的地名输入方法，依靠键盘或触摸屏可实现几乎全部的操纵功能。内置的电子地图，是导航系统中至关重要的一部分。电子地图的信息库包括地理、道路和交通管制等信息，并与地点对应存储了相关的经纬度信息。当从GPS接收机得到经过筛选计算确定的当前点经纬度数值，然后通过与电子地图数据的对照，确定显示当前所在的地点位置。4.2.3

独立导航系统

导航系统会将定义目的地时该机的当前位置默认为出发点，当目的地确定后，导航系统根据电子地图上存储的地图信息，自动计算出一条最佳的推荐路线。有些系统中，使用者还可以指定途中希望经过的地点，或者定义一定的路线选择逻辑（如不允许经过高速公路、按照行驶路线最短的原则等）。推荐的路线将以醒目的方式显示在屏幕地图中，同时屏幕上即时显示出该机的当前位置，以作为参照。如果行驶过程中该机偏离了推荐的路线，系统会自动更改原有路线并以该机当前点为出发点重新计算最佳路线，并将修正后的路线作为新的推荐路线。

语音（导航）报告是近来开发出的导航系统的新功能，既利用电子合成技术，将确定后的地点位置（坐标）、所经过的地点名称、路口和以最短距离到达目的地所推荐走的路线方向，用语音适时报告出来以提醒使用者。

图4-282008雅阁车独立导航系统的组成框图

图4.292008雅阁车独立导航系统的工作原理

图4.302008雅阁车导航系统及操作指南

图4.31从起点到终点的导航操作流程

更新导航地图板本导航地图存储卡

车载卫星导航系统可以分为内置式和外置式。

内置式车载卫星导航系统一般由汽车生产商在生产环节安装，外形经过专门设计，固定在汽车上浑然一体。

外置式车载导航系统一般多为后期安装，安装简便，适合于国产和进口的各类车型。现在的车载卫星导航系统在技术性能上充分考虑了中国的行驶环境，基本功能除了卫星定位、目的地设定、自动选择最佳行车路线、地图引导、智能检索和信息咨询以外，还实现了触摸屏幕操作，使驾乘人员操作更为方便，并具有非常温和的界面，以及语音导航和紧急求援等。实现准确无误卫星导航的关键内容是要有祥细准确的电子地图。

“北京图新经纬导航系统”，合资公司将为车载导航技术开发适合国内环境的系统，并联合开发国内地图资料数据库。到2007年，电子地图将覆盖全中国。

登录网站，可以下载中国地图出版社最新版的全国地图。4.2.4车载卫星导航系统

目前，国内的天津丰田已经推出装有导航系统的威驰（VIOS）和花冠（COROLLA）车型。丰田威驰（VIOS）车的原装卫星导航仪是日本电装公司生产的电装导航仪。方向盘的右侧就是电子导航地图，见图4.32所示。输入目的地的名称，电子导航地图迅速检索并显示出行车路线。

图4.32丰田威驰(VIOS)的卫星导航系统

1.丰田车载内置式卫星导航系统

在行驶中，电子导航的语音提示系统就像一位神通的向导，告诉你路该怎样走。你基本上不用看电子导航仪，只要听语音提示就能准确无误地开车前行。需要拐弯时，语音提示系统会在离拐弯处700米时提醒一次，这样可以提前并线，保证安全行车；在距拐弯处300米时，语音提示系统再提醒一次；到拐弯路口处，语音提示系统告诉你就在这个路口左拐或右拐。遇到拐弯转盘时，语音提示系统会告诉你在转盘的第几个口左拐或右拐。每次拐弯之后，语音提示系统都会告诉你距下一个拐弯路口还有多少公里，这样，根据语音提示的路程来控制车速。当拐弯时遇有几个岔口驾驶员拿不准是拐向哪条路时，电子导航仪马上显示出路口的精确放大图，图上有箭头提示你应该走哪条路，只需用余光扫一眼电子导航仪，就能准确无误地驾车驶入要去的方向，轻松自如、保证无误地引导你到达目的地。如果在行车的过程中车突然没有油了、车上的人突然生病了、车突然坏了，便可以在导航仪上迅速检索到离你最近的加油站、医院、汽车修理厂。如果开车到陌生的地方去玩，累了、饿了，也可以迅速地检索到离你最近的旅馆、餐厅，真是方便至极。在检索的过程中可以根据拼音检索、设施名检索、电话号码检索、地址检索、邮政编码检索，快捷方便。拥有电子导航仪的汽车不仅省心，而且安全方便，增添了驾驶乐趣，代表了未来汽车生活的潮流。当电子地图覆盖了全中国，开着车想去哪里，就去哪里。

STPIII任我行语音车载导航系统，是美国GARMIN公司与北京合众思壮公司（GARMIN公司的中国代理）联合在国内推出的产品，它的前身是treetPilotI。

图4.33STPIII任我行语音车载导航系统

2.STPIII任我行语音车载导航系统

它集GPS智能导航和多功能影音娱乐平台于一体的新型车载导航系统，采用WINDOWS操作平台，提供GPS导航、智能化选路，支持多种坐标转换，TFT电容式触摸显示屏使操作更加简便，广视角的6.4〞彩色液晶屏，呈现出高清晰的画面效果，内置的电子抗震线路，具有超强的抗震能力。

图4.34星网迅达PDC车载导航系统

3.星网迅达PDC车载导航系统

它是SONY公司的产品。

NV-XYZ多媒体车载导航系统的突出优点除了由于其数据载具为硬盘，数据改写方便快捷外，用户还可通过USB接口数据线将导航仪和个人PC连接起来，利用互联网在线升级数据。

4.NV-XYZ多媒体车载导航系统

图4.35NV-XYZ多媒体车载导航系统

(a)(b)

AVN5533车载导航系统是富士通ECLIPSE（凌驾）品牌的汽车导航产品。它除了亲切而细致的语音导航功能外还集成了CD、DVD播放功能和无线电广播接收功能，触摸式荧幕显示不同功能的按键，只需轻触屏幕即可操作。

5.AVN5533车载导航系统

图4.36AVN5533车载导航系统的操作索引图

不同汽车的车载导航系统因采用的导航技术不同、功能元件有别，所以车载导航系统的联接也因车而异。如图4.37所示为奥迪A6车载导航系统的构造与联接。该导航系统还可以接收与显示交通信息频道TMC的内容，如图4.38所示。

6.奥迪A6车载导航系统的联接图4.37奥迪A6车载导航系统的构造与联接

图4.38奥迪A6车载导航系统接收与显示的TMC内容表4.6常见导航道路颜色

表4.7常见的导航图标

目前，汽车不但快速发展“个体数字化”而且向“网络群体化”发展。

CDPD网是车辆管理或使用部门(如交警大队，客运公司，出租车公司，物流公司等)所建立的地方性专网，它包括三大部分：空间部分——卫星星座；地面控制部分——地面监控系统；用户设备——信号接收机。

4.2.5CDPD网与车载终端

地面监控系统以常规或集群通讯为通信平台，能够提供车辆实时位置查询、监控与指挥、调度，提供信息回报和求助服务，以及人车保全服务等。具体有：（1）双向通信功能。监控中心与司机可使用该系统与安装在汽车上的车载终端进行通话或短信的收发对话。（2）动态调度功能。监控中心能在任意时刻发出调度指令，做到真正意义上的就近调度、动态调度、提前调度。（3）实时监控功能。监控中心能够在任意时刻发出指令查询汽车所在的地理位置（经度、纬度、速度等信息）并在电子地图上直观地显示出来。车辆出车后就可立即掌握其行踪。若有不正常的偏离、停滞与超速等异常现象发生时，网络GPS工作站显示屏能立即显示并发出警告信号，可迅速查询纠正，避免危及人、车、货安全的情况发生，减少经济损失。各有关客户也可登陆网络查询货物运送情况，实时了解货物的动态信息，真正做到让客户安心、放心。（4）数据存储、分析功能。监控中心将运输路线、运行区域，何时到达什么地方等记录在数据库中，以备以后查询、分析使用。可将车辆的有关信息（运行状况，在途信息，运能信息，位置信息等用户关心的信息）让有该权限的用户能在异地方便地获取自己需要的信息。还可对客户索取的信息中的位置信息用相应的地图传送过去，并将运输工具的历史轨迹印在上面，使该信息更加形象化。依据资料库存储的信息，可随时调阅每台运输工具的以前工作资料，制作各种不同形式的报表。

图4.39SEG-9888系列车载终端

(a)SEG-9888系列1型(b)SEG-9888系列3型(c)SEG-9888系列4型(d)SEG-9888系列5型

(e)SEG-9888系列6型(f)SEG-9888系列7型(g)SEG-9888系列8型(h)SEG-9888系列9型广汽丰田新凯美瑞240V车上装了G-Book智能领航模块。导航设定一切都由信息中心的话务员代劳，在确认目的地后20s内，系统便开始自动导航。除了触摸屏幕的一个小动作以外，整个过程只需要通过语音指令便能完成。他还有预约导航服务。比如想要第二天去某个地方，只要在前一晚用手机致电服务中心，话务员就会按照要求将导航信息发送到车上，第二天车辆启动时，导航就会自动开始工作。

4.2.6

汽车信息化“车联网”

该智能领航模块还具备路径检索功能，能根据最新的交通信息和相关历史数据，为车主提供最快捷的路径建议。导航地图以5min一次的更新频率显示路况，通过红黄绿三种颜色在地图上表示堵塞状态，让车主避开阻塞路段，有效节省时间。无论任何时间，在任何地方，只要按下功能键，信息中心都可以告诉车主想要知道的一切新闻、资讯，保养维护的邮件提醒，随时随地的信息资讯，甚至明天出差地的天气预告，酒店附近的加油站、银行、餐厅、娱乐设施，为在陌生城市中的所有行程提供十分便利的出行咨询。被盗通知是G-Book智能领航模块所特有的服务，当系统检测到引擎盖、车门、后备箱被以非正常方式打开或有人侵入车内时，服务中心就会进行确认，通过电话或短信通知顾客，并可以对被盗车辆的位置信息进行检索、追踪，向公安机关报警，协助公安机关寻找车辆。也就是说