汽车GPS控制系统的组成原理.pptx

GPS控制技术; ★ 概述 ★ GPS控制系统的组成工作原理 ★ GPS在汽车上的应用 ★ GPS的主要功能 ★ 国内外GPS导向的应用与发展 ;1概述;二GPS系统组成和工作原理;1.空间部分(导航卫星). 空间部分使用24颗(其中3颗卫星为备用)高度为 20200km的导航卫星组成卫星星座.分布如图 2. 地面站. 地面站包括一个主控站、四个监测站和一个注入 站。 3.用户设备. 导航卫星采用无源工作方式，凡是有GPS接收设 备的用户都可以使用GPS系统。用户设备包括全向圆极化天线、接收机、微处理器、控制显示设备等，有时也统称GPS接收机。 ;2 工作原理; 当出现接受信息时钟误差是三个球面无法相交时利用第四颗卫星的信息进行修正.若用户时钟和卫星时钟相差△t,则测得距离F= Ri+△t *c=Ri+E , 根据方程： F=[(Xi-X0)2+(Yi-Y0)2+(Zi-Z0)2]1/2+E (i=1,2,3,4) 式中 Ri —— 各卫星到汽车的距离，单位为m; C —?? 无线电波传播速度，与光速相等; ti —— 各卫星电波传到汽车所用时间. E —— 由时钟误差引起的定位误差。 解方程组可以求出汽车的位置坐标 ;提高定位精度的措施：采用差分GPS定位算法;三GPS系统在汽车上的应用; 汽车导航系统方框图; 汽车导航系统主控中心;主控中心由电台.调制解调器，计算机系统和电子地图组成， 电台：接收汽车上电台发出的位置信息，同时反 馈汽车 调制解调器：负责反控命令和GPS信息的数/模转换 计算机系统：接收到汽车的位置信息后进行简单预处理，然后按决定的通信协议，包装该信息并送往工作站， 工作站：在矢量电子地图数据上显示汽车的位置，并提供空间查询功能;车载部分由GPS接收机，调制解调器，电台组成，还包括自律导航装置，车速传感器，陀螺传感器, CD---ROM驱动器，LCD显示器;自律导航装置：当行驶到地下隧道，高层 楼群，密集森林等地段时，由于遮挡，此时汽车与卫星失去联系，我们用车速传感器自动地从汽车前进的速度中检测出车速脉冲.通过微处理器的运算直接由速度和时间中求出行驶的距离(不过此时汽车是高速行驶轮胎会膨胀。用轮胎转速求出的距离会产生误差，所以要取一个向上的距离系数来修正)。 陀螺传感器：当汽车行驶在弯路，蛇形路面，勾状山道，雪地打滑，轮渡过河，更换轮胎，环状盘形桥等路况时，汽车的前进方向，行驶状态(即汽车行驶的角速度)都要发生变化，此时只有通过陀螺传感器对航向绝对位置的检测和修正才能得到汽车的正确定位坐标。 自律导航特点：不受时间地点路况影响，又具有一定定位精度;陀螺传感器：测量汽车前进方向和行使状态 汽车行使的曲线距离与卫星导航的经纬度直线坐标产生误差时，陀螺传感器得到该误差信号，经过微处理器可得到汽车正确的位置;车速传感器：在以下状况时，GPS卫星失去联系，在中断信号的瞬间由车速传感器直接检测出车速脉冲送微处理器，然后通过计算求出汽车前进距离，纪录汽车与卫星失去联系后的每一瞬间运动状态，从而给出汽车前进的正确位置;其他部件： 地图匹配器：由于种种原因有时收不到GPS的正确信号，自律导航 中的传感器融合技术所检测到的定位信息也存在着一定误差 原理：把汽车行驶的轨迹与数字地图数据库提供的路径进行相关比较，实际上就是一个数字相关比较器 ;电子地图数据库：定位与导航的定位标准，存储于DVD光盘中。一张DVD光盘中预存1000万个街道地址，1900万个电话号码 路径引导：把存储在电子地图数据库中的各种路径进行路径规划，然后对车辆进行路径引导 ;LCD显示器（液晶）有一种由平面图到鸟瞰图的转换功能，以解除司机长时间观看屏幕时眼睛疲劳。使起点到目的地全貌一目了然; ; GPS的工作原理主要包括伪距测量、定位计算、最佳导航星选择算法(即从多颗可见导航卫星中选择4颗几何关系最好的卫星进行导航定位)和导航算法。;四 GPS的主要功能;在该系统中，通常采用多个汽车公用一个信息通道，当有多个汽车同时发送GPS信息时，将会造成信道碰撞现象，使传输出现错误。为了解决这一问题、系统主控中心与备汽车采用主从结构形式通讯，主控中心维护整个信息网络的操作，它首先根据系统的配置，顺序和每辆汽车建立“连接”关系并进行数据交换，如果不成功则标记出错的原因，最后断开“连接”。每个汽车被查询一次即完成一个周期，从而可以避免信息碰撞产生。该系统的主控中心及车载电台的通信管理模块流程图如图。 ;;国内外GPS汽车导向的应用与发展. 1.日本 在日本的一些豪华轿车上，导向(航)系统已不再是选装，而变 成了标准设备。例如，丰田公司的