基于GPS定位系統的汽車(chē)導航系統

汽車(chē)導航系統可以顯示車(chē)輛當前所在位置，并將運行中有關(guān)道路圖、停車(chē)設施、道路屬性(道路名稱(chēng)、單向交通路段、禁止轉彎路段、載重限制及凈空限制等)和其他有用的服務(wù)信息直觀(guān)地呈現在駕駛員面前，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(chē)中電腦，提出要求，電腦便能根據市內道路情況、紅綠燈數、速度限制等選出最佳行駛路線(xiàn)，并顯示在熒屏上。它不僅指示車(chē)輛避開(kāi)擁擠阻塞的路線(xiàn)，還幫助疏散車(chē)輛。另外，它還有修改功能，例如車(chē)主不小心錯過(guò)路口、沒(méi)有走該系統推薦的最佳路線(xiàn)、車(chē)輛位置偏離最佳路線(xiàn)200m以上，該系統會(huì )根據所在新位置，重新為車(chē)主設計最佳路線(xiàn)。目前世界各國已有多種汽車(chē)導航系統產(chǎn)品，并競相降低價(jià)格，我國也不例外。
　　
汽車(chē)導航系統是由GPS導航、自主導航、智能化地圖匹配器、微處理器(MPC)或數字信息處理器(DSP)、車(chē)速傳感器、陀螺傳感器、CD-ROM驅動(dòng)器或DVD-ROM驅動(dòng)器、顯示器以及電子地圖數據庫相應的軟件組成。
　　
從系統方框圖及車(chē)載導航設備安裝示意圖可以看出，汽車(chē)上需裝備主要有：GPS天線(xiàn)，GPS接收機(接收板)，計算機(CPU)、CD-ROM驅動(dòng)器及LCD顯示屏。
　　
CPS定位導航設備
　　
由GPS天線(xiàn)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。除采用單一系統接收外，也可以采用組合雙系統接收(GPS +GLONASS=GNSS)。由于兩個(gè)系統的工作頻率、坐標系、傳輸識別方法不同，所以對天線(xiàn)和接收機的參數要作相應改變方可工作。根據衛星傾角、軌道面及其上面分布的衛星數量的不同(例如GPS系統55°傾角，6個(gè)軌道面，每個(gè)軌道面上分布有4顆衛星，運行周期11小時(shí)58分)在地球上任一點(diǎn)最多可能接收到8顆衛星參數。而根據定位要求只要接收到4顆衛星參數，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(chē)速傳感器和陀螺傳感器組成。當汽車(chē)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，機內自動(dòng)導人自主導航系統，此時(shí)車(chē)速傳感器從汽車(chē)前進(jìn)的速度檢測出車(chē)速脈沖，通過(guò)汽車(chē)微處理器(MPU)的數據處理，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算精度的誤差要取一個(gè)距離系數進(jìn)行修正，以提高導航的精度。陀螺傳感器可直接測出前進(jìn)方向的變化和行駛路線(xiàn)狀態(tài)，例如汽車(chē)行駛在勾狀山道、發(fā)夾式彎路、蛇形路面、環(huán)狀盤(pán)形路、雪道空地打滑、輪渡過(guò)河等地段時(shí)，所有這些曲線(xiàn)行駛的距離與衛星導航的經(jīng)緯度比較會(huì )產(chǎn)生較大誤差，此時(shí)只有通過(guò)陀螺傳感器和微處理器的運算修正才能得到汽車(chē)的正確位置。車(chē)速傳感器常采用數字里程表，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(chē)速傳感器和陀螺傳感器)所測得的汽車(chē)坐標位置數據、前進(jìn)的方向和行駛路線(xiàn)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(chē)行駛的路線(xiàn)(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)數字相關(guān)匹配，作出自動(dòng)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(chē)正確位置的顯示。
　　
隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，近年來(lái)利用模糊邏輯控制原理替代原來(lái)的復雜數字相關(guān)匹配技術(shù)組成的地圖匹配器，可以大大簡(jiǎn)化系統結構，降低成本，提高精度。
電動(dòng)汽車(chē)控制系統之整車(chē)控制系統研究