导航系统原理第二章.ppt

5、路径规划 路径规划是帮助车辆驾驶员在旅行前或旅途中选择合适的出行路线的过程，通常是依据电子地图中的交通路网信息，提供从车辆当前位置到目的地之间总旅行代价最小的路线供用户参考。旅行代价可以是时间、距离、收费等用户关心的因素。如果有交通信息中心的支持，在进行路径规划时还应考虑从无线通信网络获取的实时交通信息，以便对道路交通状况的变化做出及时反映。 6、路径引导 路径引导是帮助驾驶员沿预定路线行驶从而顺利到达目的地的过程，它根据地图数据库中的道路信息和由定位模块及地图模块提供的当前位置产生适当的实时驾驶指令。 7、无线通信模块 无线通信模块能够进一步增强车载导航系统的功能，通过无线通信网络，车辆及其使用者和交通管理系统之间能够互相交换实时交通信息，使车载系统和公路网络工作更加安全和有效。 8、车载计算机模块 车载计算机系统是包括定位和通信装置在内的所有车载设备的控制平台。人机交互界面提供用户与车载计算机系统间的交互接口，用户通过它将地图显示、信息查询、路径规划等操作指令输入到计算机系统中，计算机系统也通过它将以数字地图为背景的车辆位置、最优路径规划结果、实时驾驶引导指令等用户需要的信息以语音提示、可视图形等多媒体方式返回。 GPS系统的主要特点 ★全球地面连续覆盖。由于GPS卫星数目较多且分布合理，在地球上的任何地点都可以连续同时观测到至少四颗卫星，从而保证了全球、全天候连续实时定位的需要。 ★功能多，精度高。其实时定位速度快；抗干扰性好，必威体育官网网址能力强；一旦工作不间断发射导航电文。 2、GLONASS(全球轨道卫星导航系统) GLONASS其是前苏联研制并为俄罗斯继续发展的第二代全球卫星导航系统。在整个系统的整体结构、信号组成、定位原理和系统功能等方面与GPS系统相似，同样由空间卫星网、地面支持网和用户设备组成，可用于海上、空中、陆地等各类用户的定位、测速及精密授时。 GPS和GLONASS的主要区别 ★信号分割体制不同： GLONASS使用FDMA（频分多址）扩频体制来区分不同的卫星，即不同的GLONASS卫星发射频率不同的信号，但所有卫星信号上调制的伪随机码都相同。 GPS采用CDMA（码分多址）方式，所有卫星都使用相同的频率，而在载波上调制的伪随机码随卫星不同而不同。 ★定位精度不同 GPS系统使用的伪随机码速率比GLONASS的相应码速率高一倍，其分辨率也高一倍，从理论上讲GPS系统的定位精度比GLONASS高。 ★空间卫星分布情况不同 GLONASS系统能为高纬度地区提供更好的覆盖，而GPS的优势在中低纬度地区。 3、其它卫星定位系统 ★欧盟将在2008年推出民用的伽利略系统，定位精度在1米之内。 ★我国已投入运行北斗双星定位系统，但主要是面向军队用户。 三、独立定位 与前两种技术相比，独立定位技术的突出优点是完全自主，不需要使用通信设备，因此受外界因素的影响小。 最典型的独立定位技术是惯性导航，它依据牛顿力学原理定位，通过利用各种惯性传感器测量载体的速度、加速度、位移、航向等信息，解算出载体在惯性坐标系中的相对位置。 惯性导航的定位精度主要取决于磁罗盘、陀螺仪、加速度计等惯性传感器的测量精度。 如果不考虑设备的体积、成本和安装校准的复杂度，采用精密惯性器件可以使惯性导航系统达到并长时间保持很高的定位精度。 惯性导航系统的最大缺点是具有误差累计效应，其定位精度会随定位过程的进行不断下降。 磁罗盘 磁罗盘是用来测量其所在位置磁北的仪器。 我国古代开始使用的指南针也是磁罗盘，只是精度不够高。 现在的磁罗盘的精度可以达到很高，精度可以达到±0.5度。 磁罗盘的体积很小，使用起来非常方便。但从测试原理上分析，其很容易受到干扰。 惯性导航系统 ★ 地心惯性坐标系 惯性坐标系是符合牛顿力学定律的坐标系，即绝对静止或只做匀速直线运动的坐标系。由于宇宙空间中的万物都处于运动之中，因此想寻找绝对的惯性坐标系是不可能的。我们只能根据导航的需要来选取惯性坐标系。对于在地球附近运动的飞行器选取地心惯性坐标系是合适的。地心惯性坐标系不考虑地球绕太阳的公转运动，当然更略去了太阳相对宇宙空间的运动。 地心惯性坐标系的原点Oe选在地球的中心，它不参与地球的自转。习惯上我们将zi轴选在沿地轴指向北极的方向上，而xi、 yi轴则在地球的赤道平面内，并指向空间的两颗恒星。 ★ 地球坐标系 地球坐标系是固连在地球上的坐标系，它相对惯性坐标系以地球自转角速率we旋转，旋转的速度约为15度/小时。地球坐标系的原点在地球中心Oe， Oeze轴与Oezi轴重合， Oexeye在赤道平面内，xe轴指向格林