汽車導航系統

一、概述

　　汽車導航除了確定自身位置和行進方向，避免在生疏地帶或夜間行車時迷失方向外，還可引導汽車在繁忙交通狀態和復雜的道路網絡中，選擇最佳的路徑，使其能在最短的時間和路程內到達目的地，以解決目前世界各大城市“有路行不通”的問題。

　　汽車導航系統根據是否具有引導功能，分為無引導功能的導航系統和有引導功能的導航系統；有引導功能的導航系統又根據是否接收全球定位信息分為自主導航系統和GPS（Global Positioning System）導航系統；GPS導航系統又根據行車信息能否返回控制中心分為GPS開環導航系統和GPS閉環導航系統。

　　1．引導功能的導航系統

　　系統主要由顯示器、人機對話裝置、CD-ROM存貯器、RAM、CPU等組成。該系統只是簡單的電子地圖，車主可以從CD-ROM存貯器中調出本國主要城鎮的方位、高速公路、主要干道、橋梁等交通信息，也可以通過人機對話裝置方便地找到要到達的目的地，行駛路線的各種信息，幫助駕駛員選擇行車路線，但無引導功能。

　　2．自主導航系統

　　該系統利用內置的傳感器確定車輛自身所處的相對位置和行駛方向，用數學分析的方法確定行車路徑，并將該行車路徑與內存電子地圖上的道路進行比較，確定車輛在地圖上所處的位置及到達目的地的方向和所余距離等，并在顯示器上顯示出來，從而起到導航和引導的功能。

　　自主導航系統除應具備上述無引導功能導航系統的裝置外，還需配備距離傳感器和方位傳感器。自主導航系統根據所用方位傳感器的不同分為地磁導航系統（利用地磁傳感器測試汽車的行駛方向）和慣性導航系統（用陀螺儀測試汽車的行駛方向）。

　　3．GPS導航系統

　　該系統除具有無引導功能導航系統的裝置外，還配備一個較靈敏的GPS信息接收裝置，可以接收到衛星發射的導航信息，經過計算機處理后，可以得到汽車行駛的方位、速度、到達目的地的直線距離和已經行駛的里程，并在顯示器上顯示出來。如果與電子地圖結合起來，駕駛員可確切地知道自己在地圖上的準確位置。

　　（1）GPS開環導航系統

　　該系統可從控制中心或電臺、衛星傳感器等得到車輛的定位、方向等信息，并通過與電子地圖的配合確定行程起點到終點的最短距離，但汽車的信息不能返回控制中心，當汽車出現故障、被盜等問題時，控制中心無法獲知，所以GPS開環導航系統不具備防盜、調度、工況監測和報警功能。

　　（2）GPS閉環導航系統

　　該系統除了具有開環導航系統所具有的全部導航功能外，駕駛員還可以把行車信息實時反饋給控制中心，控制中心也可以將其所掌握的交通、道路、氣候等綜合信息及時發送給運行車輛，使車輛在最短的時間內到達目的地，所以GPS閉環導航系統除具有導航功能外，還具有防盜、調度、工況監測和報警功能。

二、自主導航系統

　　1．距離傳感器

　　距離傳感器的種類很多，應用最多的是將汽車后輪的轉數（轉角）轉變成距離的光電式、霍爾元件式或電磁式汽車距離傳感器。

　　2．方位傳感器

　　1）地磁方位傳感器

　　地磁方位傳感器是一個雙線圈發電機型地磁矢量傳感器。由于上下線圈相位相反，所以垂直方向的磁感應電動勢互相抵消。若用電動機轉動線圈和鐵心，則鐵心中的磁通密度產生變化，從而建立起磁場。

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　　2）陀螺儀

　　（1）噴氣陀螺儀

　　（2）光纖維陀螺儀

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三、GPS導航系統

　　1．空間衛星系統

　　空間衛星系統由均勻分布在6個圓形軌道平面上的24顆高度為的導航衛星構成。

　　物體（車輛）的位置通過測量電波由衛星至接收機的傳播時間來確定，理論上當接收機接收到三顆衛星信號時，就可以測出載機車輛在地球上的位置。考慮到實際空間中存在著引起誤差的因素，所以通過第四顆衛星來校正，提高導航定位的準確度。


　　2．地面監控系統

　　地面監控系統由1個主控站、3個注入站和均勻分布在美國本土和三大洋美軍基地上的5個監測站構成。該系統的功能是對空間衛星系統進行監測、控制，并向每顆衛星注入更新的導航電文。

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　　3．用戶接收系統

　　用戶接收系統主要由GPS衛星接收機和GPS數據處理軟件構成。

　　4．汽車GPS導航系統

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