車載GPS新技術論文.doc

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1、030950111孟寧車載GPS新技術【摘要】汽車工業(yè)已是我國國民經濟發(fā)展的核心產業(yè)之一，隨著汽車的普及和道路的擴展，跨區(qū)間的經濟交往更加頻繁，眾多的商務、休閑等活動讓我們跨出特定的小區(qū)域，從而不認識道路，找不到目的地的情況屢屢發(fā)生，因此，汽車導航系統(tǒng)以合理的價格進入車主的視野，成為車上的基本裝備。汽車導航系統(tǒng)主要用途是定位監(jiān)控和導航，因導航方面民用比較廣且易于理解，所以一般的車載GPS就指汽車里用的導航系統(tǒng)。【關鍵字】全球定位系統(tǒng)GPS無線技術信號接收車輛跟蹤和車輛導航一、汽車導航系統(tǒng)簡介具有GPS全球定位系統(tǒng)功能，能讓駕駛者在行駛時隨時隨地知道自己的所

2、在位置和所行駛路線，汽車導航具有語音自動導航、最佳路徑搜索等功能，能使駕駛者一路捷徑，暢通無阻，集成的辦公、娛樂功能能讓出行者駕駛輕松，高效出行。二、GPS的概念全球定位系統(tǒng)(GPS)是本世紀70年代由美國陸海空三軍聯(lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。全球定位系統(tǒng)由三部分構成：(1)地面控制部分，由主控站(負責管理、協(xié)調整個地面控制系統(tǒng)的工作)、地面天線(在主控站的控制下，向衛(wèi)星注入尋電文)、監(jiān)測站(數(shù)據(jù)自動收集中心)和通訊輔助系統(tǒng)(數(shù)據(jù)傳輸)組成；(2)空間部分，由24顆衛(wèi)星組成，分布在6個道平面上；(3)用戶裝置部分，主要由GPS接收機和衛(wèi)星天線組成

3、。三、GPS定位原理24顆GPS衛(wèi)星在離地面1萬2千公里的高空上，以12小時的周期環(huán)繞地球運行，使得在任意時刻，在地面上的任意一點都可以同時觀測到4顆以上的衛(wèi)星。由于衛(wèi)星的位置精確可知，在GPS觀測中，我們可得到衛(wèi)星到接收機的距離，利用三維坐標中的距離公式，利用3顆衛(wèi)星，就可以組成3個方程式，解出觀測點的位置(X,Y,Z)?？紤]到衛(wèi)星的時鐘與接收機時鐘之間的誤差，實際上有4個未知數(shù)，X、Y、Z和鐘差，因而需要引入第4顆衛(wèi)星，形成4個方程式進行求解，從而得到觀測點的經緯度和高程。 由于衛(wèi)星運行軌道、衛(wèi)星時鐘存在誤差，大氣對流層、電離層對信號的影響，以及人為的

4、SA保護政策，使得民用GPS的定位精度只有100米。為提高定位精度，普遍采用差分GPS(DGPS)技術，建立基準站(差分臺)進行GPS觀測，利用已知的基準站精確坐標，與觀測值進行比較，從而得出一修正數(shù)，并對外發(fā)布。接收機收到該修正數(shù)后，與自身的觀測值進行比較，消去大部分誤差，得到一個比較準確的位置。實驗表明，利用差分GPS，定位精度可提高到5米。車用導航系統(tǒng)主要由導航主機和導航顯示終端兩部分構成。內置的GPS天線會接收到來自環(huán)繞地球的24顆GPS衛(wèi)星中的至少3顆所傳遞的數(shù)據(jù)信息，由此測定汽車當前所處的位置。導航主機通過GPS衛(wèi)星信號確定的位置坐標與電子地圖

5、數(shù)據(jù)相匹配，便可確定汽車在電子地圖中的準確位置。在此基礎上，將會實現(xiàn)行車導航、路線推薦、信息查詢、播放AV/TV等多種功能。駕駛者只須通過觀看顯示器上的畫面、收聽語音提示，操縱手中的遙控器即可實現(xiàn)上述功能，從而輕松自如地駕車。四、車載衛(wèi)星系統(tǒng)的四大要素(1)衛(wèi)星信號汽車衛(wèi)星導航系統(tǒng)需要依靠全球定位系統(tǒng)（GPS）來確定汽車的位置。最基本的，GPS需要知道汽車的經度和緯度。在某些特殊情況下，GPS還要知道海拔高度才能準確定位。有了這三組數(shù)據(jù)，GPS定位的準確性經常就可以達到2～3米。因為GPS需要汽車導航系統(tǒng)在同步衛(wèi)星的直接視線之內才能工作，所以隧道、橋梁、或

6、是高層建筑物都會擋住這直接視線，使得導航系統(tǒng)無法工作。再者，導航系統(tǒng)是利用三角、幾何的法則來計算汽車位置的，所以汽車至少要同時在三個同步衛(wèi)星的視線之下，才能確定位置。在導航系統(tǒng)直接視線范圍內的同步衛(wèi)星越多，定位就越準確。當然，大多數(shù)的同步衛(wèi)星都是在人口密集的大都市的上空，所以當你遠離城區(qū)時，導航系統(tǒng)的效果就不會太好了甚至根本就不能工作。（2）信號接收GPS系統(tǒng)的工作原理是解析從同步衛(wèi)星那里接收到的信號。投影在豎直的平面上，這些信號可以形象地表示為一個個的倒漏斗形。當這些“漏斗”的下半部分有一定的重疊時，GPS的解析程序就能夠計算出汽車所在位置的坐標。在汽車

7、行駛的過程中，一個類似于飛機或輪船導航用的陀螺儀的裝置，可以連續(xù)地提供汽車的位置。但衛(wèi)星信號有所間斷時，計速器所提供的數(shù)據(jù)就用來填補其中的空白，并用來記載行駛時間。（3）信號處理GPS接收到的信號和計速裝置所提供的信息，要通過接收器，提供給汽車導航系統(tǒng)，并由軟件系統(tǒng)分析處理，重疊在存儲的地圖之上。 （4）地圖數(shù)據(jù)庫當GPS提供的坐標信息重疊到電子地圖上時，駕車人就可以看出自己目前的位置以及未來的方向了。這最后一個環(huán)節(jié)叫做成圖，也是車載導航系統(tǒng)中最重要的一環(huán)。離開了成圖，導航系統(tǒng)就等于是沒有了方向。五、車載導航系統(tǒng)最新技術在車載導航方面，國內部分廠商和研究單

8、位推出了部分相應的系統(tǒng)，但技術簡單，GPS定位不太精確，MEMS陀