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项目八 车载导航系统 第一节车载导航系统基础知识第二节车载导航系统的组成和工作原理第三节车载导航系统发展趋势 第一节车载导航系统基础知识 8 1车载导航系统基础知识车载导航系统帮助用户准确定位当前位置 并且根据既定的目的地计算行程 通过地图显示和语音提示两种方式引导用户行至目的地的仪器的行车辅助设备 第一节车载导航系统基础知识 8 1车载导航系统基础知识1车载导航系统的发展2车载导航系统定位技术3车载导航系统的相关技术 第一节车载导航系统基础知识 8 1车载导航系统基础知识1车载导航系统的发展导航的概念最早起源于航海 起初只是用来引导船只安全航行 中国古代四大发明之一的指南针 可以认为是古代最早出现的导航设备 导航系统的发展经过了一段比较长的时期 从开始的航位推算系统 惯性导航系统到现代化的全球定位系统 通常简称GPS 导航功能已经越来越强大 精度也越来越高 第一节车载导航系统基础知识 8 1车载导航系统基础知识1车载导航系统的发展 第一节车载导航系统基础知识 8 1车载导航系统基础知识2车载导航系统定位技术在现代车载导航定位系统中 移动目标定位技术主要有三种 独立定位 地面无线定位和卫星定位 卫星定位系统采用处在地球高空轨道的卫星进行测距和授时 定位范围可以覆盖到全球 第一节车载导航系统基础知识 8 1车载导航系统基础知识3车载导航系统的相关技术GPS定位技术 GPS即全球定位系统 是美国开发研制的迄今为止应用最广泛的第二代卫星导航系统 GPS是新一代星基精密无线电导航技术 为全球范围内的用户提供精确的三维定位和授时 第一节车载导航系统基础知识 8 1车载导航系统基础知识3车载导航系统的相关技术GPS定位技术 GPS系统采用高轨无线电测距 系统由空间部分 地面控制部分和用户接收机三部分构成 最少只需其中4颗卫星 就能迅速确定用户端在地球上所处的位置及海拔高度 所能接收到的卫星数越多 解码出来的位置就越精确 第一节车载导航系统基础知识 8 1车载导航系统基础知识3车载导航系统的相关技术GPS定位技术 空间部分包括21颗工作卫星和3颗备用卫星 分布在地球上空2万公里的6个轨道上 轨道倾角55度 两个轨道之间的经度相隔60度 每个轨道面上分布4颗卫星 在地球任一位置至少可以见到4颗卫星 第一节车载导航系统基础知识 8 1车载导航系统基础知识3车载导航系统的相关技术GPS定位技术 GPS系统定位的原理为GPS接收机接收到卫星信号 根据星历表信息 可以求得每颗卫星发送信号时的位置 可以直接测量信号的传播时间 计算观测点到卫星的真实距离 当接收到3颗卫星信号时 以三个真实距离为半径的球的交点即为观测点 第一节车载导航系统基础知识 8 1车载导航系统基础知识3车载导航系统的相关技术GPS定位技术 其他三种卫星定位系统 伽利略定位系统 欧盟 2014 GLONASS全球卫星定位系统 俄罗斯 未知 北斗卫星导航系统 中国 2012之后 第一节车载导航系统基础知识 8 1车载导航系统基础知识3车载导航系统的相关技术航位推算技术 航位推算技术 DeadReckoning 简称DR 定位利用载体航向和里程信息 以相对定位的方式推算载体的当前方位 第一节车载导航系统基础知识 8 1车载导航系统基础知识3车载导航系统的相关技术航位推算技术 现代车辆航位推算技术定位技术是传统意义上的航位推算技术 罗盘 里程计定位 和惯性导航 陀螺 加速度传感器定位 的组合 第一节车载导航系统基础知识 8 1车载导航系统基础知识3车载导航系统的相关技术航位推算技术 陆地车辆导航一般仅考虑二维平面运动 因此需要使用一个陀螺测量车辆横摆角速度和一个轮速传感器或加速度传感器测量车辆线速度或加速度 第一节车载导航系统基础知识 8 1车载导航系统基础知识3车载导航系统的相关技术航位推算技术 轮速脉冲传感器是车辆的标准部件之一 其中磁感应轮速脉冲传感器具有结构简单 坚固和价格便宜的优点 并且能适应恶劣的工作环境 在车辆里程计和ABS中广泛采用 第一节车载导航系统基础知识 8 1车载导航系统基础知识3车载导航系统的相关技术电子地图和GIS技术 电子地图是传统地图与计算机技术 GIS技术 网络技术相融合的产物 是地理信息的符号化表现 是空间信息与专题信息的结合 是传统测绘产业技术改造的结果 是提供地理信息公共服务的重要渠道 第一节车载导航系统基础知识 8 1车载导航系统基础知识3车载导航系统的相关技术电子地图和GIS技术 GIS即地理信息系统 GeographicInformationSystem 是一种基于计算机的可以对地理信息进行成图和分析的工具 第一节车载导航系统基础知识 8 1车载导航系统基础知识3车载导航系统的相关技术车载导航技术 GPS具有长期的定位精度和短时的定位漂移或丢失的特点 而航位推算技术定位具有完全自治性 能够在短期内提供精度高 动态响应快的定位信息 而长期定位精度由于误差累积而降低 因而两种定位技术的组合能够较好的满足导航系统对定位的要求 第一节车载导航系统基础知识 8 1车载导航系统基础知识3车载导航系统的相关技术车载导航技术 目前车载导航系统大致有三种方案 GPS 电子地图 GPS 航位推算和GPS 航位推算 电子地图 GPS 航位推算 电子地图系统 不但具有较高的可靠性 而且在使用相对较低成本的基础上能够获得较高的定位与导航精度 因此它是车载导航采用的一种最佳方案 第一节车载导航系统基础知识 8 1车载导航系统基础知识3车载导航系统的相关技术车载导航技术 城市电子地图具有较高的精度 当GPS发生较大漂移或单独航位推算定位时 电子地图中的道路位置信息可作为外部观测 估计GPS 航位推算或航位推算定位误差 并反馈校正 从而改善系统定位精度 第二节车载导航系统的组成和工作原理 8 2车载导航系统的组成和工作原理车载导航是利用车载GPS 全球定位系统 配合电子地图来进行的 它能方便且准确地告诉驾驶者去往目的地的最短或者最快路径 是驾驶员的好帮手 帮助驾驶者准确 快捷地到达目的地 第二节车载导航系统的组成和工作原理 8 2车载导航系统的组成和工作原理1车载导航系统的工作原理2车载导航系统的组成 第二节车载导航系统的组成和工作原理 8 2车载导航系统的组成和工作原理1车载导航系统的工作原理GPS车载导航系统一般采用GPS 航位推算 车速传感器 电子陀螺仪 电子地图组合方式实现定位 通过触摸显示屏或者遥控器进行交互操作 能够实现实时定位 目的地检索 路线规划 画面和语音引导等功能 帮助驾驶者准确 快捷地到达目的地 第二节车载导航系统的组成和工作原理 8 2车载导航系统的组成和工作原理1车载导航系统的工作原理GPS车载导航系统组成 第二节车载导航系统的组成和工作原理 8 2车载导航系统的组成和工作原理1车载导航系统的工作原理导航系统平台 导航计算机硬件 操作系统和底层驱动软件构成导航系统平台 导航软件在平台上运行 用户通过人机接口与导航软件实现交互式操作 如移动地图 放大和缩小地图显示 输入目的地 查询兴趣点 进行设置等 第二节车载导航系统的组成和工作原理 8 2车载导航系统的组成和工作原理1车载导航系统的工作原理导航软件 导航软件分为地理信息查询 路径规划 路径引导和地图匹配定位等四个模块 地理信息查询向用户提供分类的兴趣点查询 如附近的旅游设施 餐饮设施 文化教育设施和加油站 维修服务点等常用信息 路径规划是根据用户确定的约束条件 如最短路径 最短时间 费用最少路径等 选择从起始点到目的地的航点 第二节车载导航系统的组成和工作原理 8 2车载导航系统的组成和工作原理1车载导航系统的工作原理GIS数据库 GIS数据库提供道路交通信息以及详细的分层地理信息 为使数据库能够即时反映各种变动 需要定期的对数据库进行升级更新 第二节车载导航系统的组成和工作原理 8 2车载导航系统的组成和工作原理1车载导航系统的工作原理定位传感器及信息融合模块 定位传感器及信息融合模块将多个传感器的信息进行融合 向导航软件提供定位信息 通信模块实现导航系统与信息中心的信息交换 如实时道路交通信息 车辆位置信息以及地图的更新下载 通信模块是智能交通系统中不可缺少的一部分 第二节车载导航系统的组成和工作原理 8 2车载导航系统的组成和工作原理2车载导航系统的组成车载导航系统由导航计算机硬件 系统软件 导航应用软件和导航电子地图系统组成 第二节车载导航系统的组成和工作原理 8 2车载导航系统的组成和工作原理2车载导航系统的组成导航计算机硬件 导航计算机硬件包括车载主机 显示器 定位子系统和其他控制模块 车载主机是整个GPS车载导航系统的心脏 它采用汽车工业标准的芯片开发而成 具有功耗低 运行可靠 抗恶劣环境等特点 第二节车载导航系统的组成和工作原理 8 2车载导航系统的组成和工作原理2车载导航系统的组成导航计算机硬件 车载导航系统硬件平台包括处理器 定位系统 存储设备 显示系统 通信模块等 第二节车载导航系统的组成和工作原理 8 2车载导航系统的组成和工作原理2车载导航系统的组成系统软件 系统软件包括操作系统和设备驱动两部分 由于操作环境的特殊要求 操作系统一般采用嵌入式实时操作系统 RTOS 这种操作系统与硬件结合紧密 具有结构紧凑 体积微小 实时性强和高度伸缩性等优点 第二节车载导航系统的组成和工作原理 8 2车载导航系统的组成和工作原理2车载导航系统的组成系统软件 当前车载导航系统采用的嵌入式操作系统大部分选择使用WindowsCE 第二节车载导航系统的组成和工作原理 8 2车载导航系统的组成和工作原理2车载导航系统的组成导航应用软件 导航应用软件是专门针对车载导航应用需求开发的软件系统 运行在车载主机中 主要包括GPS定位数据获得 电子地图数据读取 电子地图基本操作实现 地图检索 路径寻优和轨迹回放 以及用户交互界面等功能的实现 第二节车载导航系统的组成和工作原理 8 2车载导航系统的组成和工作原理2车载导航系统的组成导航电子地图系统 导航电子地图是整个系统的数据基础也是GPS车载导航系统的灵魂 它按照特定的数据模型将基础地理信息 道路交通信息 POI信息 自动引导信息等多源信息有机集成在一起 通过导航软件展现给驾驶者 第二节车载导航系统的组成和工作原理 8 2车载导航系统的组成和工作原理2车载导航系统的组成车载导航系统地图升级 由于现代城市发展的很快 新的道路和建筑层出不穷 导航电子地图也要紧跟升级 1 查看车载导航系统的型号和参数 2 从提供导航电子地图的厂家的网站下载新地图的主程序 地图数据等 3 格式化SD卡 将新地图的主程序 地图数据等复制到SD卡中 4 将车载导航系统关机 插上SD卡 然后重启车载导航系统 第三节车载导航系统发展趋势 8 3车载导航系统发展趋势在我国汽车正逐渐进入家庭 汽车消费在国民经济中占有举足轻重的地位 作为汽车电子产品的GPS车载导航系统 虽然仍处于市场培育阶段 整体规模较小 但它巨大的市场潜力和不可估量的发展前景 已经让各导航系统开发商和汽车制造商看到了商机 纷纷将导航系统作为增加汽车附加值和市场竞争力的有力武器 第三节车载导航系统发展趋势 8 3车载导航系统发展趋势1信息终端融合化2交通信息实时化3信息服务平台化 第三节车载导航系统发展趋势 8 3车载导航系统发展趋势1信息终端融合化汽车导航技术与汽车电子技术的高度融合将是未来技术发展的主要趋势 可以提供动态交通信息 行驶状况信息 通信服务综合信息 配备播放DVD VCD CD MP3 移动电视 可视化倒车雷达 车载电话 互联网 车辆信息显示 车身故障诊断以及车载办公功能等 满足人们全方位的信息需求 第三节车载导航系统发展趋势 8 3车载导航系统发展趋势2交通信息实时化支持实时交通信息的智能导航将成为未来的技术亮点 支持实时交通信息的智能导航系统可以接收经过 道路交通信息中心 编辑 处理后的实时道路交通信息 如交通堵塞 交通限制等信息 通过导航计算模块的处理后以文字 语音 图像和地图等形式呈现给驾车者 第三节车载导航系统发展趋势 8 3车载导航系统发展趋势3信息服务平台化通过先进的通信技术人们可以方便地获取网络上的各种信息资源和服务内容 在车载导航系统中 与通信技术紧密结合的通信导航和综合信息服务平台也将成为应用的热点