汽车定位与导航系统
导航原指飞机、轮船等交通工具在行驶时借助其他装置了解自身位置和航行状态，借以保证航行安全、提高运行效率和运输企业的经济效益。汽车导航的目的确实是引导汽车在繁忙的交通状态和复杂的道路网络中选择最佳的路径，使其能在尽量短的时刻和路程内到达目的地。本章将分传感器定位导航和卫星定位导航两部分来介绍汽车定位和导航系统及技术。
汽车厂家第一节 传感器定位导航系统
一、现代运输系统
现代智能化汽车运输系统（Intelligent Transportation System，ITS）是目前世界上最流行的交通运输系统。它将先进的信息技术、数据通信传输技术、电子操纵技术和运算机处理技术等高新技术有效地综合运用，对传统的交通运输系统及治理体制进行改造，从而形成一种信息化、智能化、社会化的新型现代交通系统。实现交通治理的智能化、自动化，使交通运输基础设施得以发挥最大效能，使驾驶员与旅行者的安全度和舒服度得到明显改善，并通过节
约能源和爱护环境使全社会获得庞大的社会经济效益。
日本对ITS系统的研究也下了大力气。1997年日本政府为此共投资约7亿美元，其中用于相关技术的研究开发约1亿美元，硬件建设约6亿美元，行将取得惊人的成效。
什么是路肩据日本官方估量，日本ITS系统在20年内可使交通事故降低8%～10%；每年交通事故死亡人数可比现在减少30～70%；到2018年，ITS系统可使日本国内交通堵塞减少20％以上。同时，每年还可减少10亿加仑的燃料消耗，并降低尾气污染且使公路网通行能力成倍增长。其经济效益和社会效益十分可观。
目前，我国的道路导向和交通治理已发生了庞大变化，正逐步走向ITS系统。
二、汽车导航罗盘
1．汽车罗盘原理及应用
航。汽车导航罗盘的关键元件是地磁传感器。地磁传感器是在高导磁性材料制成的磁环上绕励磁绕组，绕组在X和Y两个正交方向上，每个方向各绕两个检测线圈（共4个）。无地磁场作用，检测线圈不产生电位差，有地磁场作用则产生电动势。地磁方向与检测方向夹角不同，检测线圈产生的电动势也不同，将检测到的信号送至方位判定处理器中，如此就能够确定汽车的行驶方向，一样用LED显示出来。地磁传感器结构与导向原理如图 5 . 1 所示。
图 5 . 1 地磁传感器结构与导向原理
2.汽车导航罗盘的应用实例
北京吉普生产的带罗盘和温度显示的欧蓝德车，如图 5 . 2 所示。
图 5 . 2 欧蓝德车带罗盘和温度显示的车内后视镜结构图omoda5
该车罗盘用安装在后视镜内的地磁传感器检测汽车的方向，并用LCD（液晶显示）显示8 个方向。车外温度计运算来自温度传感器的信息，然后用LCD显示温度。当按下位于车内后视镜中心的开关，汽车方向（指向）或温度会在镜子右上角显示，如图 5 . 2 所示。
这种汽车罗盘在使用中由于人造强磁场和磁屏蔽等作用，需要经常校正和调整。
（1）欧蓝德汽车罗盘校正程序与步骤。
① 按下“COMP（罗盘）”按钮，现在为可视罗盘显示模式，同时会显示车辆方位。再次按下“COMP”按钮将关闭可视罗盘显示。
② 假如显示读数“C”，如图 5 . 3 所示，可能存在强磁场干扰罗盘。在这种情形下，罗盘需要校正。
图 5 . 3 存在强磁场干扰时的显示
③ 以大约8km/h或低于此车速开车转圈，直到显示读出方向。
在有些情形下，如长途越野，必须调整罗盘偏差。罗盘偏差是地磁北极与真正的地理北极之间的差别。假如不调整罗盘偏差，那么罗盘可能给出虚假读数。
（2）调整罗盘偏差的程序与步骤。
① 按下“COMP”按钮3s以上。显示器上会显示当前区域号，如图 5 . 4 所示。
② 在如图 5 . 5 所示的校正地图上到当前的位置以及偏差区域号。
图 5 . 4 显示器上显示当前区域号 图 5 . 5 显示给出的校正地图
③ 按“COMP”按钮直到显示器上显示新的区域号。停止按按钮后，显示器会在几秒钟内显示罗盘方向。
（3）注意事项。
① 不要安装用磁体吸附在车内的放置架、天线等，它们会阻碍罗盘的工作。
② 在隧道、地道、铁路沿线、换车站、办公楼、地铁上部区域、上下陡坡等地点罗盘指针不能正确指示。当车辆驶到地磁稳固区域后，罗盘回到正确的罗盘指针位置。
三、汽车导航陀螺仪
汽车导航陀螺仪用来检测车辆的方向变化（角速度），因此也叫做偏航速率传感器。它是一个振荡回转仪，运用“振荡陀螺仪的原理”来感知车辆所处的方位及变化。它由压电零件、金属块和支撑销组成，其形状像一把音叉。压电零件共有四个，两个一组，相互平行安置。每一组均有一个作为振荡器，另一个用于对振荡进行监视，并使其保持正常的频率。两组振荡器的中心部位呈90°。交错布置，并通过底部的金属块连接在一起，由支撑销提供支撑。如图 5 . 6 所示。
图 5 . 6 导航陀螺仪构造图
汽车导航陀螺仪工作原理就像是一个振荡回转仪，即惯性陀螺。当一个振子在静止的转盘上做往复运动时，其轨迹是条直线。假如转盘以角速度ω旋转时，它因受偏转力——哥氏力（Fc＝-2mvw）的阻碍运动轨迹将不再是一条直线，而要发生偏转，如图 5 . 7 所示。汽车导航陀螺仪的振动就相当于振子的振动，当汽车转弯时，汽车导航陀螺仪上部的监视压电零件因受偏转力的作用而发生弯曲，如图 5 . 8 所示。如此依照偏转力公式、汽车行驶速度和行驶时刻就可检测出汽车的方位（旋转角速度田）和转弯行驶的距离。假如与地图结合再加上显示装置，就可进行汽车导航和描画汽车行驶的路径。
这种导航是相对导航，导航的精确性尽管不受信号阻碍然而与车速运算、道路倾斜度运算和存入地图是否正确有直截了当关系，并在下列情形下会造成车辆定位错误。
① 发动机停止后移动车辆，例如，用渡轮或拖车移动车辆，或者车在回转台上旋转。
② 轮胎打滑，能造成行驶偏差。
③ 轮胎滚动直径变化，如胎压专门、轮胎规格不正确，能造成行驶偏差。
④ 在笔直或几乎没有弯道的高速公路上连续行驶，能造成导航发生偏差。雅迪电动车所有车型价格
相对导航产生的上述定位错误将不断积存放大。因此也经常需要重新定位校正，差不多是每次行驶前都要进行定位——选择动身地和目的地。
图 5 . 7 汽车导航陀螺仪的原理图
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