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浅谈汽车GPS导航系统及发展前景 学术论坛SCIENCEamp;TECHNOLOGY.圃圆 浅谈汽车GPS导航系统及发展前景 张云莉 (新余学院机电工程系江西新余338004) 摘要:汽车已开始走进普通家庭,而在汽车上安装GPs导航系统已成为趋势,本文就汽$-GeS-$4~系统进行了探讨.汽车GPs导航系统为 人们提供导航,语音提示,实时监控,测速,报警,线路跟踪等多种功能,为人们的出行提供了极大的方便.同时本文还介绍了GPS导 航系统的组成.原理及它的发展与前景. 关键词:GPS导航系统汽车 中图分类号:U49文献标识码:A文章编号:1672-3791(2011)l2(c)一o209—02 对于现代人而言,GPS已经不是一个陌 生的名词了.GPS定位系统最早是以为陆, 海,空三大领域提供实时,全天候和全球性 的导航服务,并用于情报收集,核爆监测和 应急通讯等一些军事目的,随着其应用的 扩展,现还具有了船舶远洋导航和进港引 水,飞机航路引导和进场降落,汽车自主导 航,地面车辆跟踪,城市智能交通管理,紧 急救生,个人旅游及野外探险,电力,邮电, 通讯等网络的时间同步,准确时间的授入, 准确频率的授入等多种功能.把GPS应用到 车辆上面导航,为汽车驾车人指路,就成为 了车载导航系统(又称为汽车导航系统,可 简写为CIPS).它具有准确的地图,地理信 息,清晰的行进路线.传统的地图常常不能 够跟得上街道的变化,又难以辨认,往往使 得开车的人无法获得准确的指令.所以,能 够利用高空上的卫星信号为汽车准确而又 及时导航定位的卫星导航系统,就成了无 价之宝.目前,人们不但可以在购买新车时 选择导航系统作为选择配置,还可以在已 有的汽车上安装该设备,甚至可以配置一 台移动式的卫星导航系统,开那辆车就把 它放到那辆车上. 1汽车GPS导航系统的原理 汽车GPS导航系统由两部分组成:一部 分由安装在汽车上的GPS接收机和显示设 备组成;另一部分由计算机控制中心组成, 两部分通过定位卫星进行联系. 1.1GPS的原理 (1)GPS系统的组成. GPS由三个独立的部分组成:①空间部 分(又称GPS星座),由2l颗工作卫星,3颗备 用卫星组成,分布在6个道平面上;②地面 控制部分(又称地面控制系统),由1个主控 站(负责管理,协调整个地面控制系统的工 作),3个注入站(在主控站的控制下,向卫星 注入寻电文),5个监测站(数据自动收集中 心)和通讯辅助系统(数据传输)组成;③用 户装置部分(又称GPS信号接收机),接收 GPS卫星发射信号,以获得必要的导航和定 位信息,经数据处理,完成导航和定位工 作,GPS接收机硬件一般由主机,天线和电 源组成. (2)GPS定位原理. GPS是由24颗工作卫星组成,它位于距 地表20200Rm的上空,均匀分布在6个轨道 面上(每个轨道面4颗),轨道倾角为55..此 外,还有4颗有源备份卫星在轨运行.卫星 的分布使得在全球任何地方,任何时间都 可观测到4颗以上的卫星,并能保持良好定 位解算精度的几何图象.这就提供了在时 间上连续的全球导航能力. 由于卫星的位置精确可知,在GPS观测 中,我们可得到卫星到接收机的距离,利用 三维坐标中的距离公式,利用3颗卫星,就 可以组成3个方程式,解出观测点的位置 (x,Y,Z).考虑到卫星的时钟与接收机时钟 之间的误差,实际上有4个未知数,X,Y,Z 和钟差,因而需要引入第4颗卫星,形成4个 方程式进行求解,从而得到观测点的经纬 度和高程. 把高速运动的卫星瞬间位置作为已知 的起算数据,采用空间距离后方交会的方 法,确定待测点的位置. 1.2计算机控制中, 计算机控制中心是由机动车管理部门 授权和组建的,它负责随时观察辖区内指 定监控的汽车的动态和交通情况,因此整 个汽车导航系统起码有两大功能:一个是 汽车踪迹监控功能,只要将已编码的GFS接 收装置安装在汽车上,该汽车无论行驶到 任何地方都可以通过计算机控制中心的电 子地图指示出它的所在方位;另一个是驾 驶指南功能,车主可以将各个地区的交通 线路电子图存储在软盘上,只要在车上接 收装置中插入软盘,显示屏上就会立即显 示出该车所在地区的位置及目前的交通状 态,既可输入要去的目的地,预先编制出最 佳行驶路线,又可接受计算机控制中心的 指令,选择汽车行驶的路线和方向. 2汽车GPS导航系统的功能 在汽车为人们带来方便的过程中,也 带来了一些不便,例如出远门不认路,高 速路上超速,城市中街道不熟等.于是很 多人在汽车上安装了GPS导航系统,它具 有定位,导航,语音提示,实时监控,测速, 报警,线路跟踪等多种功能,为开车朋友 解决了所有的烦恼.以下是简单介绍汽车 GPS导航系统的几个主要的基本的功能及 使用方法. 2.1导航功能 使用者在车