全球定位系統GPS在汽車(chē)中的應用
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美、日GPS的汽車(chē)導航系統現狀
GPS 自投入運行以來(lái)逐步向民用開(kāi)放，為各行各業(yè)服務(wù)。因此美、日各大汽車(chē)公司相繼在自己的產(chǎn)品上配裝新一代的信息系統與導航系統。在一些轎車(chē)上導航系統不再是選裝件而是標準設備。如豐田公司的W indom，日產(chǎn)公司的Cina本田公司的Legend三菱公司的Galant轎車(chē)上都裝備有電子導航系統。1997年日本銷(xiāo)售的新車(chē)中1／10安裝了導航系統這一數字連年呈上升趨勢。美國福特公司通過(guò)全球定位衛星的信號來(lái)確定轎車(chē)的位置為駕駛員指示方向并提供聲音指示。
我國GPS的汽車(chē)導航系統現狀
GPS汽車(chē)導航系統的研制和應用在我國起步較晚但發(fā)展勢頭很猛在銀行運鈔車(chē)公安巡邏車(chē)上廣泛應用，甚至一些大、中城市的出租車(chē)、公交車(chē)上也開(kāi)始應用一些廠(chǎng)礦企業(yè)和部門(mén)正在逐步配備GPS接收機。
我國將GPS、地理信息系統和現代通訊技術(shù)綜合在一起研制成一種新型汽車(chē)導航設備具備監控、調度、報警，監聽(tīng)遙控熄火和遙控斷油、電子地圖顯示自動(dòng)存檔、系統自檢等功能，它可將汽車(chē)的任何動(dòng)態(tài)位置隨時(shí)準確無(wú)誤地顯示在儀器的電子地圖上。導航儀的電子地圖自動(dòng)跟蹤顯示汽車(chē)當前位置及周邊，情況它存儲了我國各大城市道路的電子交通圖及高精度的全國公路網(wǎng)及其沿線(xiàn)村鎮以上級別的地圖駕駛員可隨時(shí)在導航儀上查詢(xún)周邊半徑300km地區的地理信息。
基于GPS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。
CPS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-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。
LCD顯示器
世界平板顯示器發(fā)展表明，薄膜晶體管有源矩陣液晶顯示器（TFTAMLCD）是個(gè)發(fā)展方向。因為它每個(gè)像素后面都配置了一個(gè)半導體開(kāi)關(guān)器件來(lái)驅動(dòng)，從而實(shí)現了高亮度視頻圖象顯示，具有對比度好、掃描線(xiàn)多、視角寬，低反射等優(yōu)點(diǎn)。日本導航研究會(huì )把三基色（RGB）TFTLCD制定為導航用的標準，尺寸為5.6 英寸，224640個(gè)像素（234x960），6.4英寸，449280個(gè)像素（234x1920）。這種顯示器由于視角寬，亮度高，使得在副駕駛座和后座位上均能看到清晰的畫(huà)面，因而應用廣泛。在我國已生產(chǎn)。
最近國際上推出的寬屏幕畫(huà)面7英寸液晶顯示器336960個(gè)像素（234x1440），對角線(xiàn)180mm縱模比16：9它具有一般家用彩電功能通過(guò)增加電路能提供雙畫(huà)面和畫(huà)中畫(huà)畫(huà)面，縱向長(cháng)距離擴大畫(huà)面顯示等功能這樣就實(shí)現了導航地圖畫(huà)面、電視接收，重調多頻信息接收等多種功能，給駕駛員長(cháng)途駕駛帶來(lái)樂(lè )趣。
通訊系統
車(chē)輛的移動(dòng)性決定了系統的通訊必須采用無(wú)線(xiàn)電通訊方式r現在常用的通訊方式為常規通信、集群通信GSM的短信息業(yè)務(wù)三種。其中GSM的短信息業(yè)務(wù)用于定位數據傳輸目前較為流行因其覆蓋面范圍廣可以實(shí)現全球通但是時(shí)間問(wèn)題是制約其發(fā)展的重要因素。我國GSM公用數字移動(dòng)通信是覆蓋面最大、系統可靠性最高、保有量最多的數字移動(dòng)通信系統利用GSM傳輸、GPS信息及其他信息是一種經(jīng)濟、有效的通信方式。
基于GPS的公共汽車(chē)在線(xiàn)跟蹤控制系統
由于公共汽車(chē)線(xiàn)路固定不存在選擇最佳行駛路線(xiàn)的要求采用GPS定位系統的目的主要在于跟蹤控制車(chē)輛及時(shí)調度，方便乘客。為進(jìn)一步方便乘客和調度車(chē)隊新加坡新巴（SBS）已在試驗實(shí)施GPs公共汽車(chē)在線(xiàn)路跟蹤控制系統。該系統包括：安裝在主要公共汽車(chē)站的乘客顯示牌基于GPS的公共汽車(chē)在線(xiàn)定位系統（每輛公共汽車(chē)上都配有車(chē)載計算機及GPS定位機）公共汽車(chē)駕駛員顯示屏，中心控制計算機等。中心控制計算機時(shí)刻跟蹤監視每輛公共汽車(chē)監視其預定的到站時(shí)間甚至每輛公共汽車(chē)的上座率并在各，站點(diǎn)的乘客顯示牌上通知試圖等車(chē)乘客關(guān)于公共汽車(chē)的運營(yíng)情況，以便乘客更好地計劃自己的行程減少等車(chē)時(shí)間，同時(shí)也使車(chē)隊更好調節車(chē)輛發(fā)車(chē)的頻率。
基于GPS的出租車(chē)隊自動(dòng)調動(dòng)系統
出租車(chē)已成為各大城市僅次于公共汽車(chē)的重要交通方式。由于新加坡出租車(chē)費低廉因此，高峰時(shí)很難租到車(chē)而平常出租車(chē)的空駛率又很高。為了提高道路利用效率更有效的利用出租車(chē)，新加坡幾家大型出租車(chē)公司分別采用和準備采用基于GPS的出租車(chē)隊自動(dòng)調度系統該系統允許等車(chē)的乘客通過(guò)電話(huà)接入系統控制計算機，待乘客輸入諸如起訖點(diǎn)和時(shí)間后計算機通過(guò)GPS搜索到與乘客接近的空車(chē)并將需要信息以閃爍方式顯示在駕駛員顯示屏上此時(shí)若駕駛員接受該客人可按應答鍵確認接受。待駕駛員按下確認鍵后該客人的起訖點(diǎn)等信息才予顯示（防止駕駛員拒載）。若駕駛員不接受則在按“不接受鍵”后系統會(huì )自動(dòng)搜索另一部較近的出租車(chē)。對經(jīng)常用戶(hù)系統還可提供定時(shí)預定出租車(chē)定點(diǎn)接送等服務(wù)。
基于GPS的車(chē)隊調度系統的效益不僅在于有效的調度出租車(chē)而更重要的是在于裝載這套系統的出租車(chē)已經(jīng)成為車(chē)輛探測器（Vebicle probe），成千上萬(wàn)的24小時(shí)服務(wù)的探測器，為城市交通監視與控制提供了極寶貴的基礎資料?；贕PS的行車(chē)記錄儀
行車(chē)記錄儀主要用于記載車(chē)輛運行路線(xiàn)、運行速度及加速度變化情況以便管理部門(mén)檢查車(chē)輛的運行情況。對遇疲勞駕駛、車(chē)輛超速等交通違章約束駕駛員不良駕駛行為保障車(chē)輛行駛安全有重要作用。并且為交通安全管理部門(mén)提供了有效的執法工具。歐盟、日本等國家20世紀70年代開(kāi)始以立體的形式，在部分客運和貨運汽車(chē)上強行安裝汽車(chē)行駛記錄儀。行車(chē)記錄儀由GPS接收機、電子地圖及電子地圖匹配器、處理器等組成它實(shí)時(shí)接收移動(dòng)車(chē)輛的GPS定位數據并將其通過(guò)坐標轉換，由地理坐標變?yōu)槠聊蛔鴺嗽陔娮拥貓D上以一定符號顯示車(chē)輛定位的動(dòng)態(tài)軌跡可以全屏顯示、縮放和分層顯示還可以選擇任意路段回放車(chē)輛軌跡并任意選擇回放速度。
由于行車(chē)記錄儀的任務(wù)只是進(jìn)行車(chē)輛軌跡的描述不需要通信系統因此結構非常簡(jiǎn)單成本低廉而且容易實(shí)施。因此，國內外應用相當廣泛。 （編輯：chiying）
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