車輛自動導航系統?車載導航系統是近十年來新起的一種汽車駕駛輔助設備，駕駛者隻要通過檢索設定或輸入的目的地，車載導航系統就會根據電子地圖自動計算出最合适的路線，并在車輛行駛中通過語音提示、圖像顯示等方法指示駕駛員按照計算的路線行駛，準确的掌握前往目的地的路線車載導航系統具有GPS全球衛星系統定位功能，方便我們在駕駛時随地知曉自己的确切位置，現在小編就來說說關于車輛自動導航系統?下面内容希望能幫助到你，我們來一起看看吧!

車輛自動導航系統

車載導航系統是近十年來新起的一種汽車駕駛輔助設備，駕駛者隻要通過檢索設定或輸入的目的地，車載導航系統就會根據電子地圖自動計算出最合适的路線，并在車輛行駛中通過語音提示、圖像顯示等方法指示駕駛員按照計算的路線行駛，準确的掌握前往目的地的路線。車載導航系統具有GPS全球衛星系統定位功能，方便我們在駕駛時随地知曉自己的确切位置。

1.1車載導航的背景

車載導航技術誕生于上個世紀後期，主要功能包括汽車的位置的定位，目的信息提供以及路徑引導，以及良好的易操作性。在經曆了一段走向成熟的過程之後，逐步推向市場。尤其進入新世紀以來，車輛不斷增多，道路狀況日漸複雜，這就對導航技術産生了巨大的市場需求，因而推動導航技術取得了長足的進展。

1.2車載導航系統的概述

具有GPS全球衛星定位系統功能，讓您在駕駛汽車時随時随地知曉自己的确切位置。車載導航具有的自動語音導航、最佳路徑搜索等功能讓您一路捷徑、暢行無阻，集成的辦公、娛樂功能讓您輕松行駛高效出行！

1.3車載導航系統的特點

實現實時位置測定

具有自動檢索與圖像放大等功能

自動修正車輛位置

交通行業控制管理的重要組成部分

1.4車載導航系統的分類

車載導航綜合系統

汽車開環與閉環導航系統

無引導功能的導航系統

内部信息導航行駛系統

地磁導航系統

慣性導航系統

無線電導航系統。

2.1車載導航系統的主要功能

2.1.1定位功能

汽車電子導航系統須在地圖畫面上表示出對車輛正确的測定位置。

位置的測定方法有：

（1）自行定位法：所謂的自行定位系統是利用在汽車上安裝的角速度傳感器（陀螺傳感器）和車速傳感器。以檢測出汽車的行駛軌迹和車輛位置的檢測方法。但自行定位方法如果遇到象渡輪等方式進行移動車輛後，就不能完全正确檢測出車輛的實際位置而必須對其位置進行修正。

（2）GPS全球衛星定位法：利用GPS衛星所發出的電磁波檢測出車輛的位置。GPS電波導航在信号接收不到時将無法檢測出車輛的位置。

（3）複式定位法：複式定位法是以自定位與衛星全球定位兩種方式相組合,即複式定位方式。即使在無法接收衛星信号時車輛也能自行定位導航。

（4） 地圖匹配法：通過比較複式定位方法算出的經緯度、方位、車輛行駛軌迹和存放在地圖CD裡的道路數據，推定車輛正在行駛的道路位置，以期求得更加準确的車輛現在位置的技術。現代導航系統大多使用地圖匹配法[2]。

2.1.2電子地圖顯示功能

電子地圖上顯示的内容包括，地圖背景，自車位置，引導路線，Mark(标記點)，UserMark(用戶自定義标記點)，比例尺，地圖方位，到着時間，殘餘距離，走行軌迹等。

2.1.3導航功能

用戶在電子地圖上指定目的地後，給出目的地和當前車輛位置的連線，并給出合适的到達目的地的最佳路徑，以醒目的顔色顯示，并根據汽車新位置不斷修正以上顯示；用戶還可以根據自己得喜好選擇各種路線條件，如推薦，距離優先，一般道優先，道幅優先等。

2.1.4查詢功能

可以通過住址、設施名稱、拼音等進行檢索地圖中各單元的信息。以便設定為目的地或或經由地或進行其他操作，還可以查看引導道路情況及标記點周邊情況等。

2.1.5多媒體功能

随着導航技術的日益成熟化，導航儀上的功能也日益多元化。不僅僅起到導航的功能，更增加了電視、DVD/CD、MP3、FM等多媒體功能，讓用戶在開車的時候能充分享受到導航系統帶來的駕駛樂趣。

2.2車載衛星導航系統的四大要素

衛星信号

信号接收

信号處理

地圖數據庫

2.3汽車GPS導航系統的結構與原理

2.3.1 GPS導航系統組成

GPS導航系統由空間部分、地面監控部分和用戶設備部分組成。

(1)空間部分：使用24顆高度約20000km的衛星組成衛星座，24顆衛星分布在六個等間隔軌道上，軌道面相對赤道面的傾角為550每個軌道面上有4顆衛星，衛星軌道為圓形，運行周期為11小時58分，這樣的衛星分布，可保證全球任何地區、任何時刻有不少于4顆衛星以供觀測。

（2）地面監控部分：包括四個監控站、一個主站和注入站，全部位于美國境内，監控部分的主要任務是監測每顆衛星的運行情況，并通過注入站及時修正衛星的有關參數，以保證整個GPS系統能正常運行。

（3）用戶設備部分：主要是GPS接收機，它接收衛星發射的信号，根據導航電文提供衛星位置和鐘差改正信息計算用戶的位置。

2.3.2基本原理

衛星導航系統是随着空間技術的發展而出現的一種空間基準的無線電導航系統。

導航衛星在圍繞圓形軌道運動時，發出事先決定的圖像信息。接受側根據衛星發出信号至接收到其反射信号的滞後時間，算出接收側與衛星的距離R。以這個距離為半徑，以衛星為圓心，就形成一個球面。當接收側同時知道三顆導航衛星的距離時，就可形成三個球面，三個球面的交點就是接收側的位置，也就是汽車的位置。

2.4電子地圖

電子地圖是現代車載導航系統中的最基本的也是最重要的部件之一。在早期電子地圖隻是單一的用作地圖使用并無引導作用。随着科技的發展，電子地圖結合GPS技術、傳感器技術等的發展，在各種先進的導航技術中已經廣泛應用，上述分類中絕大部分車載導航系統中都包括有電子地圖。

電子地圖包括道路、地名以及各種設施。除了顯示本車位置和方向外，導航信息還有已行駛軌迹、當時位置到目的地的方向和直線距離。駕駛員可通過按鍵輸入本車位置和目的地、縮放地圖的比例尺，或者選擇顯示CD-ROM數據庫中的任意區域的地圖。

各種比例尺的地圖顯示和車輛定位是電子地圖的關鍵技術。随着電腦技術的發展和普及，導航電子地圖在人類活動中将具有深遠的意義和廣泛的前景。

3.1車載導航儀的工作過程

目前世界上應用較多的是自主導航, 其主要特征是每套車載導航設備都自帶電子地圖, 定位和導航功能全部由車載設備完成。它的工作過程主要有以下幾個步驟 ：

行駛路線的計算

用戶輸入目的地

行駛中的導航

3.2汽車GPS導航系統

汽車GPS導航系統的結構主要由GPS接收天線、GPS接收機、導航計算機、可視顯示器以及位置檢測裝置(絕對位置檢測和相對位置檢測)等組成。

系統根據不同的位置進行分類檢測，絕對位置的檢測采用GPS全球定位系統，相對位置的檢測采用方向傳感器(如地磁傳感器、光纖陀螺儀)，并利用車輪轉速傳感器測量車輛行駛距離。

3.2.1傳感器

（1）羅盤傳感器：它是一個雙線圈發電機型地磁矢量傳感器，由一個勵磁線圈和兩個垂直的線圈纏繞在具有高磁通率的圓環磁鐵上組成。通過檢測地球的磁場确定汽車的絕對行駛方向。

（2）車速傳感器：車速傳感器可采用與ABS系統相同的輪速傳感器。汽車轉彎方向上的變化可以通過左右車輪轉速傳感器的輸出脈沖差進行檢測。

（3）陀螺儀：在導航系統中通常使用陀螺儀測定汽車轉彎角速度是确定汽車行駛方向的另一種方法。

①氣流陀螺儀：它是利用氮氣的慣性檢測方向，而不是利用地磁。密封在容器内的氮氣在壓電振子循環壓縮機的作用下，在容器内循環。當汽車直線行駛時，氮氣使兩根熱線均勻冷卻，故兩根熱線溫度相等。一旦汽車改變方向，氮氣流由于本身的慣性而過分偏向一側，使固定在汽車上的檢測器的兩熱線冷卻程度不等，結果産生溫度差，并以電位差的形式表現。由于兩熱線構成電橋電路，故該輸出電壓兩點間的電位差與汽車的偏轉率成正比。

②光纖陀螺儀：光從光纖線圈A點入射，經向左向右兩個方向回轉傳播，光程相同時兩方向同時經過一個周期到達輸出的B點。當光纖線圈向右旋轉的角速度為ω，則從A點入射的同一周期左右方向傳播的光程不同，右回轉比左回轉傳播光程長，兩者相差一定角度。在原輸出B點測量兩方向傳到的光相位不同，測定兩個光幹涉的強度，可以确定兩方向光的傳播時間差(相位差)，從而計算出光纖線圈(汽車)的轉向角速度ω。

3.2.2 LCD顯示器

平闆顯示器發展趨勢表明，薄膜晶體管有源矩陣液晶顯示器(TFT AM LCD)是一個發展方向，因為它的每個像素都配置一個半導體開關器件來驅動，從而實現了高亮度視頻圖像顯示，具有對比度好、掃描線多、視角寬、低反射等優點。

日本已把三基色(RGB)TFT AM LCD制定為導航用标準顯示器。

3.2.3 CD-ROM驅動器

為使驅動器更快地從光盤上讀取數據，快速送CPU進行處理，縮短LCD畫面上頻繁顯示執行程序的時間和讀取數據的等待時間，這裡選取4倍速650MB的CD-ROM驅動器。這樣可使LCD顯示效果的不連續性得到平滑，也保持了聲音和圖像的同步。

3.2.4 RF調制解調器和RF天線

使用RF調制解調器和RF天線接收主控中心發出的信息，同時可反控汽車，實現動态導航。通過RF調制解調器建立與交通信息系統(VICS)的聯系，得到交通堵塞、道路障礙、施工、停車場情況以及交通規則變化等實時交通信息，使駕駛員作出快速反應，解決城市交通堵塞問題。

3.2.5 GPS信号接收機

GPS信号接收機主要由天線單元和接收單元兩部分組成。

（1）天線單元：天線單元由接收天線和前置放大器兩個部件組成，GPS信号接收機一般采用全向振子天線、小型螺旋天線和微帶天線。

（2）接收單元。接收單元主要包括以下部件：①信号波道。②存儲器。③計算與顯控裝置。

3.2.6 導航計算機

導航計算機能根據全球定位接收系統接收到的衛星信号和裝在車上的傳感器輸入信号及存儲器中的地圖數據，經過計算處理後，再進行綜合的圖像協調，然後通過顯示器将地圖顯示在其屏幕上，并以閃光的标志表示汽車的實時位置；而且還能指示應該行駛的方向，并不斷顯示出目前到達目的地的距離。通過檢索鍵還能很方便地找到要去的目的地和最佳的行駛路線。

為滿足車載導航高精度快速數據處理的要求，對導航計算機(ECU)的CPU應選擇32bit(或64bit)的嵌入式實時操作的CPU。因為嵌入式CPU适合于過程控制如實時操作處理，尤其正在興起的仿PC結構的嵌入式微處理器，它除具有嵌入式過程控制外還具有PC機的豐富軟件支持，這對于高速行駛的汽車快速處理數據是非常适用的。

3.2.7 自律導航

當汽車行駛在地下隧道、高層樓群、高架橋下、高山群間、密集森林等地段與GPS衛星失去聯系、中斷信号的瞬間，機内可自動導人自律導航系統。此時車速傳感器從汽車前進的速度中檢測出車速脈沖(不同車型，車速脈沖值不同，要注意修正)，通過車載導航計算機(ECU)的數據處理，從速度和時間中直接求出前進距離。陀螺傳感器直接檢測出前進方向的變化和行駛狀态(即汽車前進的角速度變化值)。例如，汽車行駛在勾狀山道、發夾式彎路、環狀盤形橋上、輪渡過河等地段時，所有這些曲線距離與衛星導航的經緯度坐标産生了誤差，通過陀螺傳感器的檢測和微處理器的運算才能得到汽車正确的位置[3]。

資料來源：網絡

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