汽车导航系统介绍

汽车导航系统

一、概述

　　汽车导航除了确定自身位置和行进方向，避免在生疏地带或夜间行车时迷失方向外，还可引导汽车在繁忙交通状态和复杂的道路网络中，选择最佳的路径，使其能在最短的时间和路程内到达目的地，以解决目前世界各大城市“有路行不通”的问题。

　　汽车导航系统根据是否具有引导功能，分为无引导功能的导航系统和有引导功能的导航系统；有引导功能的导航系统又根据是否接收全球定位信息分为自主导航系统和GPS（Global Positioning System）导航系统；GPS导航系统又根据行车信息能否返回控制中心分为GPS开环导航系统和GPS闭环导航系统。

　　1．引导功能的导航系统

　　系统主要由显示器、人机对话装置、CD-ROM存贮器、RAM、CPU等组成。该系统只是简单的电子地图，车主可以从CD-ROM存贮器中调出本国主要城镇的方位、高速公路、主要干道、桥梁等交通信息，也可以通过人机对话装置方便地找到要到达的目的地，行驶路线的各种信息，帮助驾驶员选择行车路线，但无引导功能。

　　2．自主导航系统

　　该系统利用内置的传感器确定车辆自身所处的相对位置和行驶方向，用数学分析的方法确定行车路径，并将该行车路径与内存电子地图上的道路进行比较，确定车辆在地图上所处的位置及到达目的地的方向和所余距离等，并在显示器上显示出来，从而起到导航和引导的功能。

　　自主导航系统除应具备上述无引导功能导航系统的装置外，还需配备距离传感器和方位传感器。自主导航系统根据所用方位传感器的不同分为地磁导航系统（利用地磁传感器测试汽车的行驶方向）和惯性导航系统（用陀螺仪测试汽车的行驶方向）。

　　3．GPS导航系统

　　该系统除具有无引导功能导航系统的装置外，还配备一个较灵敏的GPS信息接收装置，可以接收到卫星发射的导航信息，经过计算机处理后，可以得到汽车行驶的方位、速度、到达目的地的直线距离和已经行驶的里程，并在显示器上显示出来。如果与电子地图结合起来，驾驶员可确切地知道自己在地图上的准确位置。

　　（1）GPS开环导航系统

　　该系统可从控制中心或电台、卫星传感器等得到车辆的定位、方向等信息，并通过与电子地图的配合确定行程起点到终点的最短距离，但汽车的信息不能返回控制中心，当汽车出现故障、被盗等问题时，控制中心无法获知，所以GPS开环导航系统不具备防盗、调度、工况监测和报警功能。

　　（2）GPS闭环导航系统

　　该系统除了具有开环导航系统所具有的全部导航功能外，驾驶员还可以把行车信息实时反馈给控制中心，控制中心也可以将其所掌握的交通、道路、气候等综合信息及时发送给运行车辆，使车辆在最短的时间内到达目的地，所以GPS闭环导航系统除具有导航功能外，还具有防盗、调度、工况监测和报警功能。

二、自主导航系统

　　1．距离传感器

　　距离传感器的种类很多，应用最多的是将汽车后轮的转数（转角）转变成距离的光电式、霍尔元件式或电磁式汽车距离传感器。

　　2．方位传感器

　　1）地磁方位传感器

　　地磁方位传感器是一个双线圈发电机型地磁矢量传感器。由于上下线圈相位相反，所以垂直方向的磁感应电动势互相抵消。若用电动机转动线圈和铁心，则铁心中的磁通密度产生变化，从而建立起磁场。

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　　2）陀螺仪

　　（1）喷气陀螺仪

　　（2）光纤维陀螺仪

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三、GPS导航系统

　　1．空间卫星系统

　　空间卫星系统由均匀分布在6个圆形轨道平面上的24颗高度为的导航卫星构成。

　　物体（车辆）的位置通过测量电波由卫星至接收机的传播时间来确定，理论上当接收机接收到三颗卫星信号时，就可以测出载机车辆在地球上的位置。考虑到实际空间中存在着引起误差的因素，所以通过第四颗卫星来校正，提高导航定位的准确度。


　　2．地面监控系统

　　地面监控系统由1个主控站、3个注入站和均匀分布在美国本土和三大洋美军基地上的5个监测站构成。该系统的功能是对空间卫星系统进行监测、控制，并向每颗卫星注入更新的导航电文。

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　　3．用户接收系统

　　用户接收系统主要由GPS卫星接收机和GPS数据处理软件构成。

　　4．汽车GPS导航系统

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