智能网联汽车导航定位技术.pdfVIP

^.1 —W..IIII, • __.丨, 333 ,、:巧55 ^ ,!嗓_仝 -.二之， AVr- 、‘ 一gV-. 苐/、早 汽车导航定位技术 智能网联汽车需要通过定位技术准确感知自身在全局环境中的相对位置以及 所要行驶的速度、方向、路径等信息。 定位技术主要有卫星定位、车载导航定位、蜂窝无线定位等。其中以卫星为 基础的卫星导航定位系统，由于其具有天体导航梪盖全球的优点，所以从出现至 今一直得到人们的重视。相继出现以及计划实施的卫星导航系统冇美国的全球定 位系统 （GPS)、俄罗斯的格洛纳斯 （GLONASS)卫星定位系统、欧洲空间局的 伽利略（GALILEO)卫星定位系统、我国的北斗卫星导航系统 （BDS)。 第一节全球定位系统 全球定位系统（GPS)是由美国国防部建设的基于卫星的无线电定位导航系 统。它能连续为世界各地的陆海空用户提供精确的位置、速度和时间信息，最大 优势是覆盖全球，全天候工作，可以为高动态、高精度平台服务，目前得到普遍 应用。 _、GPS的组成与原理 1. GPS的组成 GPS是由导航卫星、地面监控设备和GPS用户组成的，如图6-1所示。 (1)导航卫星导航卫星是由分布在6个地球椭圆轨道平面上的21颗工作卫 星和3颗在轨备用卫星组成，相邻轨道之间的卫星彼此呈30°，每个轨道面上都 有4颗卫星，在距离地球17700km的高空上进行监测，如图6-2所示。这些卫星 智能网联汽车麻技龙 每12h环绕地球一圈，在地球上的任何地方、任何时间都可以观测到4颗以上的 GPS卫星，保持定位的精度从而提供连续的全球导航能力。导航卫星的任务是接 收和存储来自地面监控设备发送来的导航定位控制指令，微处理器进行数据处 理，以原子钟产生基准信号和精确的时间为基准向用户连续发送导航定位信息。 卫星信号的编码方式为码分多址 （CDMA)，根据调制码来区分不同卫星。 导航卫星 监测站 主控站 GPS用户 图6-1 GPS系统的组成 图6-2导航卫星 (2) 地面监控设备地面监控设备由1个主控站、4个注入站和6个监测站 组成，它们的任务是实现对导航卫星的控制。监测站跟踪所有可见的GPS卫星， 并从卫星广播中收集测距信息等，并将收集到的信息发送至主控站。主控站拥有 许多以计箅机为主体的设备，用于数据收集、计算、传输和诊断等；编制导航定 位指令发送到注人站，并调整卫星运行姿态，纠正卫星轨道偏差，进行卫星轨道 和时钟校正参数计算，同时还协助、指挥、管理空间卫星和地面监控设备，监控 卫星对用户的指令发送。注人站的任务是将主控站送来的导航、定位控制指令通 过S 波段发送至飞过头顶的卫厘。 (3) GPS用户 GPS用户主要由GPS接收机和GPS数据处理软件组成。 GPS接收机的主要功能是接收、追踪、放大卫星发射的信号，获取定位的观测 值，提取导航电文中的广播星历以及卫星时钟改正参数等。GPS数据处理软件的 主要功能是对GPS接收机获取的卫星测量记录数据进行预处理，并对处理的结果 进行平差计算、坐标旋转和分析综合处理，计算出用户所在位置的三维坐标、速 度、方向和精确时刻等。 GPS可以提供两种类型的服务，即军用服务和民用服务，也称为精密定位服 务和标准定位服务。精密定位服务只能由美国授权的