基于GPS定位系統(tǒng)的汽車導(dǎo)航系統(tǒng)

汽車導(dǎo)航系統(tǒng)可以顯示車輛當(dāng)前所在位置，并將運(yùn)行中有關(guān)道路圖、停車設(shè)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(wù)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(zhǔn)確掌握前往目的地的道路，當(dāng)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(cuò)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(shè)計(jì)最佳路線。目前世界各國已有多種汽車導(dǎo)航系統(tǒng)產(chǎn)品，并競相降低價(jià)格，我國也不例外。
　　
汽車導(dǎo)航系統(tǒng)是由GPS導(dǎo)航、自主導(dǎo)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(yīng)的軟件組成。
　　
從系統(tǒng)方框圖及車載導(dǎo)航設(shè)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(jī)(接收板)，計(jì)算機(jī)(CPU)、CD-ROM驅(qū)動器及LCD顯示屏。
　　
CPS定位導(dǎo)航設(shè)備
　　
由GPS天線和GPS接收機(jī)組成CPS導(dǎo)航設(shè)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(gè)系統(tǒng)的工作頻率、坐標(biāo)系、傳輸識別方法不同，所以對天線和接收機(jī)的參數(shù)要作相應(yīng)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(gè)軌道面，每個(gè)軌道面上分布有4顆衛(wèi)星，運(yùn)行周期11小時(shí)58分)在地球上任一點(diǎn)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(biāo)。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(jī)的主機(jī)。
　　
自主導(dǎo)航設(shè)備
　　
該設(shè)備由車速傳感器和陀螺傳感器組成。當(dāng)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(shí)，將與GPS失去聯(lián)系，在中斷信號的瞬間，機(jī)內(nèi)自動導(dǎo)人自主導(dǎo)航系統(tǒng)，此時(shí)車速傳感器從汽車前進(jìn)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(shí)間直接求出前進(jìn)的距離。為了減少高速行駛中因輪胎受熱膨脹而影響計(jì)算精度的誤差要取一個(gè)距離系數(shù)進(jìn)行修正，以提高導(dǎo)航的精度。陀螺傳感器可直接測出前進(jìn)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(shí)，所有這些曲線行駛的距離與衛(wèi)星導(dǎo)航的經(jīng)緯度比較會產(chǎn)生較大誤差，此時(shí)只有通過陀螺傳感器和微處理器的運(yùn)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(dǎo)航和自主導(dǎo)航(包括車速傳感器和陀螺傳感器)所測得的汽車坐標(biāo)位置數(shù)據(jù)、前進(jìn)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(shù)。增加一個(gè)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(jìn)行定時(shí)數(shù)字相關(guān)匹配，作出自動修正，然后由微處理器整理程序進(jìn)行實(shí)時(shí)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(shù)的進(jìn)步，近年來利用模糊邏輯控制原理替代原來的復(fù)雜數(shù)字相關(guān)匹配技術(shù)組成的地圖匹配器，可以大大簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，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