基于GPS定位系統(tǒng)的汽車導航系統(tǒng)

汽車導航系統(tǒng)可以顯示車輛當前所在位置，并將運行中有關道路圖、停車設施、道路屬性(道路名稱、單向交通路段、禁止轉(zhuǎn)彎路段、載重限制及凈空限制等)和其他有用的服務信息直觀地呈現(xiàn)在駕駛員面前，協(xié)助駕駛員在陌生的交通道路環(huán)境中，準確掌握前往目的地的道路，當駕駛員將目的地輸入車中電腦，提出要求，電腦便能根據(jù)市內(nèi)道路情況、紅綠燈數(shù)、速度限制等選出最佳行駛路線，并顯示在熒屏上。它不僅指示車輛避開擁擠阻塞的路線，還幫助疏散車輛。另外，它還有修改功能，例如車主不小心錯過路口、沒有走該系統(tǒng)推薦的最佳路線、車輛位置偏離最佳路線200m以上，該系統(tǒng)會根據(jù)所在新位置，重新為車主設計最佳路線。目前世界各國已有多種汽車導航系統(tǒng)產(chǎn)品，并競相降低價格，我國也不例外。
　　
汽車導航系統(tǒng)是由GPS導航、自主導航、智能化地圖匹配器、微處理器(MPC)或數(shù)字信息處理器(DSP)、車速傳感器、陀螺傳感器、CD-ROM驅(qū)動器或DVD-ROM驅(qū)動器、顯示器以及電子地圖數(shù)據(jù)庫相應的軟件組成。
　　
從系統(tǒng)方框圖及車載導航設備安裝示意圖可以看出，汽車上需裝備主要有：GPS天線，GPS接收機(接收板)，計算機(CPU)、CD-ROM驅(qū)動器及LCD顯示屏。
　　
CPS定位導航設備
　　
由GPS天線和GPS接收機組成CPS導航設備。目前天空有兩套較大全球定位系統(tǒng)。除采用單一系統(tǒng)接收外，也可以采用組合雙系統(tǒng)接收(GPS +GLONASS=GNSS)。由于兩個系統(tǒng)的工作頻率、坐標系、傳輸識別方法不同，所以對天線和接收機的參數(shù)要作相應改變方可工作。根據(jù)衛(wèi)星傾角、軌道面及其上面分布的衛(wèi)星數(shù)量的不同(例如GPS系統(tǒng)55°傾角，6個軌道面，每個軌道面上分布有4顆衛(wèi)星，運行周期11小時58分)在地球上任一點最多可能接收到8顆衛(wèi)星參數(shù)。而根據(jù)定位要求只要接收到4顆衛(wèi)星參數(shù)，就能求出地面定位坐標。為減少城市中高樓大廈的遮擋影響。美國Rockwell公司出品的12通道GPS一OEM板，常用作GPS接收機的主機。
　　
自主導航設備
　　
該設備由車速傳感器和陀螺傳感器組成。當汽車行駛在隧道、高層樓群、高架橋、高山群澗、密集森林等地段時，將與GPS失去聯(lián)系，在中斷信號的瞬間，機內(nèi)自動導人自主導航系統(tǒng)，此時車速傳感器從汽車前進的速度檢測出車速脈沖，通過汽車微處理器(MPU)的數(shù)據(jù)處理，由速度和時間直接求出前進的距離。為了減少高速行駛中因輪胎受熱膨脹而影響計算精度的誤差要取一個距離系數(shù)進行修正，以提高導航的精度。陀螺傳感器可直接測出前進方向的變化和行駛路線狀態(tài)，例如汽車行駛在勾狀山道、發(fā)夾式彎路、蛇形路面、環(huán)狀盤形路、雪道空地打滑、輪渡過河等地段時，所有這些曲線行駛的距離與衛(wèi)星導航的經(jīng)緯度比較會產(chǎn)生較大誤差，此時只有通過陀螺傳感器和微處理器的運算修正才能得到汽車的正確位置。車速傳感器常采用數(shù)字里程表，陀螺傳感器采用壓電晶體陀螺。
　　
地圖匹配器
　　
由GPS導航和自主導航(包括車速傳感器和陀螺傳感器)所測得的汽車坐標位置數(shù)據(jù)、前進的方向和行駛路線軌跡在電子地圖上都存在一定誤差，為了修正這些誤差，需采用地圖匹配技術。增加一個地圖匹配電路，對汽車行駛的路線(包括各種傳感器檢測到的軌跡)與電子地圖上道路的偏差進行定時數(shù)字相關匹配，作出自動修正，然后由微處理器整理程序進行實時快速處理，在電子地圖上得到汽車正確位置的顯示。
　　
隨著技術的進步，近年來利用模糊邏輯控制原理替代原來的復雜數(shù)字相關匹配技術組成的地圖匹配器，可以大大簡化系統(tǒng)結構，降低成本，提高精度。
電動汽車控制系統(tǒng)之整車控制系統(tǒng)研究