cls浅谈汽车GPS导航系统及发展前景
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,本文就汽车GPS导航系统进行了探讨。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
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。
1.1 GPS的原理
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(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21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20200km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
自动调整臂时间都可观测到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 计算机控制中心
宝马3系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GPS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。
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2.1 导航功能
使用者在车载GPS导航系统上任意标注两点后,导航系统便会自动根据当前的位置,为车主设计最佳路线。另外,它还有修改功能,假如用户因为不小心错过路口,没有走车载GPS导航系统推荐的最佳线路,车辆位置偏离最佳线路轨迹200m以上,车载GPS导航系统会根据车辆所处的新位置,重新为用户设计一条回到主航线路线,或是为用户设计一条从性位置到终点的最佳线路。
2.2 转向语音提示功能
车辆只要遇到前方路口或者转弯,车载GPS语音系统提示用户转向等语音提示。这样可以避免车主走弯路。它能够提供全程语音提示,驾车者无需观察起显示界面就能实现导航的全过程,使得行车更加
安全舒适。
2.3 增加兴趣点功能
由于中国大部分城市都处于建设阶段,随时随地都有可能冒出新的建筑物,由此,电子地图的更新也成为众多消费者关心的问题。因此遇到一些电子地图上没有的目标点,只要你感兴趣或者认为有必要,可将该点或者新路线增加到地图上。这些新增的兴趣点,与地图上原有的任何一个点一样,均可套用进电子地图查阅等功能。
2.4 定位
GPS通过接收卫星信号,可以准确地定出其所在的位置,位置误差小于10m。如果机器里带地图的话,就可以在地图上相应的位置用一个记号标记出来。同时,GPS还可以取代传统的指南针,显示方向,取代传统的高度计,显示海拔高度等信息。
2.5 测速
通过GPS对卫星信号的接收计算,可以测算出行驶的具体速度,比一般的里程表准确很多。
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2.6 显示航迹
如果去一个陌生的地方,去的时候有人带路,回来时怎么办?不用担心,GPS带有航迹记录功能,可以记录下用户您车辆行驶经过的路线,小于10m的精度,甚至能显示两个车道的区别。回来时,用户可以启动它的返程功能,让它领着你顺着来时的路线顺利回家。