《汽车车身电气系统》第6章 汽车导航系统
智能网联汽车概论-课件--第六章--智能网联汽车定位导航技术
卫星导航定位系统工作原理
3.误差分析 卫星导航系统的误差从来源上可以分为4类:与信号传播有关的误差，与卫星有关的误差，与接收 机有关的误差以及地球潮汐、负荷潮等造成的其他误差。误差分类如表6-1所示。
表6-1 误差分类
误差来源 与信号传播有关的误差
与卫星有关的误差 与接收机有关的误差
其他误差
电离层延迟 对流层延迟
全球导航卫星系统
（4） Galileo Gale卫星系统也是个正在建设中的全球卫星导航系统 ，欧洲人的目的是摆脱对美国全球定位系 统的依赖，打破其垄断。该系统的基本服务免费，但使用高精度定位服务需要付费。Galileo 系统也 分为空间段、地面段、用户段3大部分。空间段是由分布在3个轨道上的30颗MEO卫星构成，其中27 颗为工作星，3颗为备份星。地面段由两个地面操控站、29个伽利略传感器达到站以及5个S波段上 行站和10个C波段上行站组成，传感器达到站及上行站均分布于全球。用户段则提供独立于其他卫 星导航系统的5种基本服务。
（1） GPS GPS由3部分构成，即空间卫星部分、地面监控部分和用户接收部分。空间卫星部分又 称为空间段，21颗GPS工作卫星和3颗在轨备用卫星构成完整的21+3形式的GPS卫星工作 星座。这种星座构型能满足在地球上任何地点任何时刻均能观测到至少4颗几何关系较好 的卫星来用于定位。地面控制部分又称为地面段，由分布在全球的一个主控站、3个注入 站和若干个监测站组成。用户接收部分又称为用户段，接收来自作为基础设施的空间段 和地面段提供的导航，定位和根时服务，这些服务已广泛应用于各个领域。
数据链路
z R<100km y
基准站 x （xº,yº,zº）
图6-2 位置差分示意
差分定位系统
《汽车电器与电子技术》汽车新型电子控制系统详解
传统的机械装置，腾出车上的空间，减轻重量，而且还简化了装配作业，可谓好处良多。
第五节 数字化革命
国外称汽车为“轮子上的计算机”，预计将来评价一辆汽车的先进程度，不是看其发 动机的功率有多大，而主要看其芯片的计算能力有多强。计算机是用来进行数字运算与 传送的，用计算机专业人士的话来说，计算机可以处理的一切问题都是被数字化了的问 题，或者说“问题的数字化”。 历史上机械工程师一直主宰着汽车的命运，可现在电气工程师成了主宰。随着电子技 术中融进更多微机的功能，计算机软件的创造者和供应者将起新的更大的作用。专家预 言，我们将看到国际商用机器公司和惠普（HP）公司等计算机行业的大户跻身于主要汽 车零部件供应商的队伍中；而且我们还将看到在汽车制造厂家和软件供应商之间爆发一 场权利之争，汽车软件设计的知识产权归谁所有？也许你能通过安装一个新的软件程序
第14章
汽车新型电子控制系统
1.车载导航系统 2.整车综合控制系统 3.汽车稳定性控制系统（VSC）
第一节
车载导航系统
车载导航系统简单地说就是车载导航的受信系统。该系统通过全球定位系统（GPS） 天线，接受从人造卫星传来的电波，经计测速度回转仪对车速的计算，解析出目前自 己所处的位置的数据，由收录了地图的只读式紧凑光盘（CD-ROM）进行检索回原，最
4.驾驶员智能支持系统 日本本田公司的一项正在开发中的技术，它可以大大减轻在高速公路行驶中的驾驶 员的疲劳，因为它不但会与前车保持一定车距，而且会认路。
图14-15 驾驶员智能支持系统
本田公司围绕汽车安全性的研究集中于如何使车辆在实际行驶中避免因驾驶员的 错误而造成伤害；它有一个研究项目叫做先进安全车辆（ASV），而HIDS则是从ASV中 演变出来的一个项目。这个系统，可以侦查到前方有无车辆并相应地控制 HIDS车的速 度，可以识别道路上的车道标志并在车辆偏离车道时作出调整。这将有助于驾驶员轻 松地照顾到前方及两边的路况，减少由于驾驶疲劳而出现的误操作。 ★控制车速及与前车的距离 ★控制HIDS车在车道中心位置 ★偏移警告
汽车电气教案电子版
汽车电气教案电子版第一章：汽车电气系统概述1.1 课程介绍了解汽车电气系统的基本概念、组成和作用。
掌握汽车电气系统的主要部件和电路原理。
1.2 教学目标了解汽车电气系统的基本概念、组成和作用。
掌握汽车电气系统的主要部件和电路原理。
1.3 教学内容汽车电气系统的定义和作用。
汽车电气系统的组成和主要部件。
电路原理和电路图的解读。
1.4 教学方法采用多媒体教学，展示汽车电气系统的图片和电路图。
结合实际案例，分析汽车电气系统的工作原理。
1.5 教学评估课堂问答：了解学生对汽车电气系统的理解程度。
课后作业：要求学生绘制并解读一个简单的汽车电路图。
第二章：蓄电池和发电机2.1 课程介绍了解蓄电池和发电机的作用和工作原理。
掌握蓄电池和发电机的维护和检测方法。
2.2 教学目标了解蓄电池和发电机的作用和工作原理。
掌握蓄电池和发电机的维护和检测方法。
2.3 教学内容蓄电池的作用和工作原理。
发电机的作用和工作原理。
蓄电池和发电机的维护和检测方法。
2.4 教学方法采用实物演示和多媒体教学，展示蓄电池和发电机的结构和工作原理。
结合实际案例，分析蓄电池和发电机的维护和检测方法。
2.5 教学评估课堂问答：了解学生对蓄电池和发电机的理解程度。
课后作业：要求学生绘制并解读一个蓄电池和发电机的电路图。
第三章：启动系统3.1 课程介绍了解启动系统的作用和工作原理。
掌握启动机的安装、调试和故障诊断方法。
3.2 教学目标了解启动系统的作用和工作原理。
掌握启动机的安装、调试和故障诊断方法。
3.3 教学内容启动系统的作用和工作原理。
启动机的结构和工作原理。
启动机的安装、调试和故障诊断方法。
3.4 教学方法采用实物演示和多媒体教学，展示启动机的结构和工作原理。
结合实际案例，分析启动机的安装、调试和故障诊断方法。
3.5 教学评估课堂问答：了解学生对启动系统的理解程度。
课后作业：要求学生绘制并解读一个启动系统的电路图。
第四章：点火系统4.1 课程介绍了解点火系统的作用和工作原理。
汽车电子导航系统PPT学习教案
个 10~ 15 cm ( 4~6 英寸) 的 LCD 液晶显示屏 ( 如果需要手写识别作为输入, 液晶显示屏表面还
有一张透明的触摸屏) ,主要显示内容包括: 可变比例的地图 ( 包括相应的路名、公路编号、重要
地点名称等) 、车辆的当前位置、推荐路线等, 根据用户的设定还可以显示如附近的维修站、加
油站、停车场及其他上面提到的如机场、酒店、医院等公共服务单位的名称及地理位置等信息,
现代车辆导航系统的发展及形成 国际上车辆导航系统的发展 现代车辆导航技术始于20世纪60年代晚期。当时美国联邦公路局启动了一
个称为电子路径诱导系统（ERGS）的项目。ERGS是具有无线路径诱导能 力的导航系统，可用于控制和分配交通流。由于资金的限制，该项目并没 有完整的被实施，但初步的实验还是很有成效的。 20世纪70年代以后，特 别是80年代后期，车辆导航系统进入了一个迅猛发展的时期。这主要是由 于有关ITS的相关技术日趋成熟，而有关ITS的组织如欧洲的ERTICO，日 本的VERTIS和美国的ITS America 等也相继成立。ITS会议和有关刊物大量 涌现，从而形成了一个所谓的“ITS”运动，如日本进行的CACS项目，欧 洲进行的ACI工程项目，美国实施的Navergator Guidestar项目，90年代后期 有Pathfinder等。
统, 或者利用触摸屏借助日益成熟的手写识别技术进行中文输入。依靠键盘或触摸屏
同时也可以实现几乎所有的功能按键的功能。
基于 以人为本 的设计思想, 特别是考虑到安全性的要求, 目前人们也在开发基于语音 识别技术的产品。
第4页/共42页
行驶路线的计算
汽车导航系统中至关重要的一部分是存储在光盘或内置存储器 ( 如硬盘) 中的电子地图。电子 地图中存储了一定范围内的地理与道路和交通管制信息, 与地点对应存储了相关的经纬度信 息。
《汽车车身电气设备检修》课程标准
汽车运用技术专业课程标准2022年3月23日汽车车身电气设备检修课程标准一、课程信息课程名称：《汽车车身电气设备检修》学分：5学时：100二、课程性质1.课程性质《汽车车身电气设备检修》课程是汽车运用技术专业针对汽车机电维修工进行岗位能力培养的一门核心课程。
本课程构建于《汽车发动机机械系统维修技术》、《汽车底盘机械系统维修技术》等课程的基础上。
主要培养学生掌握充电指示灯常亮、起动机运转无力、点火系统不点火、照明灯不亮、信号装置失灵、仪表报警装置不正常、电动装置不工作、空调工作不良、汽车电路综合故障等常见故障的诊断、分析及排除的专业能力。
其后续课程为《汽油发动机电控系统维修技术》、《汽车底盘电控系统维修技术》等。
通过本课程的学习使学生掌握汽车车身电气设备检修必须的知识和技能重点培养学生独立排除电气系统常见故障的能力，同时培养学生遵纪守法、诚实．守信、善干沟通与合作的品质。
树立良好的环保、节能、安全和为客户服务的意识。
学生毕业后完全能够胜任汽车电气系统维修以及相关行业的工作。
三、课程目标1. 总体目标本课程以常见车型为实例，系统讲述了汽车电气系统的组成结构、工作原理、电路维修和故障诊断技术，要求学生掌握汽车电气系绞零部件和总成的基本检测与维修技能，掌握汽车电气系统常见故障的诊断方法．能熟练使用电气检测工具及仪器设备，能阅读英文维修资料，及时了解汽车电气的最前沿技术，做到通原理、能诊断、会维修，同时要树立良好的环保、节能、安全和为客户服务的意识。
2. 具体目标表2 课程教学目标与内容设计备注：课程目标中要融入课程育人、课程思政的育人理念。
四、教学方法与手段（1）本课程的实践性较强，教学过程中要积极改进教学方法，按照学生学习的规律和特点，以学生为主体，充分调动学生学习的主动性、积极性。
在课程内容的组织上，建议选择合适的产品作为项目载体，把较难理解的内容融入到相应的项目任务中，深入浅出，理论联系实际，帮助学生理解课程内容。
习题册参考答案-《汽车电控车身习题册》-A07-3715
第一章汽车车身电控系统概述一、填空题（请将正确答案填在横线上）1.汽车安全系统、汽车舒适系统、娱乐与通信系统。
2.电气安全性、舒适性、人性化。
3.安全气囊系统、安全带系统、中控门锁与防盗报警系统、胎压监测系统、前照灯控制系统。
4.电动车窗系统、电动天窗系统、电动座椅系统、电动雨刮器系统、电动后视镜系统、电动除雾系统。
5.汽车车载网络系统、汽车组合仪表系统、汽车音响系统、车载电话系统、汽车导航系统。
6.分散式、集中式、分布式、以集中式为基础的混合式。
7.集成化智能化网络化二、选择题（请将正确答案选项填在括号内）1.（A）2.（B）3.（C）4.（A）5.（D）三、名词解释1.从形式上看，车身电器各子系统都是使用单独的控制模块进行控制。
但分布式车身电控系统各个分布的控制模块除对本身电器系统进行控制外，还通过CAN或LIN总线进行通信，实现各子系统车身电器、动力系统、娱乐系统、仪表系统等信息和功能交互。
2.这种车身电控系统的基本特征有2个：一是具备集中式系统的车身控制器，通过车身控制器来集中控制各个车身电器子系统；二是部分子系统的控制方式具有分布式系统的特征或分散式控制系统的特征。
四、简答题1.分散式车身电控系统各用电器系统之间并不存在关联，而分布式车身电控系统各个分布的控制模块除对本身电器系统进行控制外，还通过CAN或LIN总线进行通信，实现各子系统信息和功能交互。
优点是由于各模块通过总线通信，大大简化线束结构，降低线束成本。
配置的灵活性及扩展性大大提高，使用与不使用子系统控制模块，对系统整体基本没有影响，同时，如果增加新的系统，只需将其接入总线，对软件稍微修改，而不需系统性重新开发。
缺点是对系统整体可靠性要求较高，总线开发难度较大。
由于各子系统单独使用控制器进行控制，控制器资源共享的程度降低。
2.混合式车身电控系统的优势在于可以实现分布式系统的功能，利用各模块通过总线通信，大大简化线束结构，降低线束成本，从目前情况来看，成本低于分布式系统。
汽车电气系统-课程标准
汽车电气系统-课程标准汽车电气系统课程标准2011年5月1日《汽车电气系统》课程标准一、课程的性质与任务《汽车电气系统》课程是汽车保险专业的一门专业课，讲述汽车传统电器设备和新型电器设备的结构、原理及应用知识。
主要包括：蓄电池、发电机、起动机、点火系统、照明与信号系统、仪表系统、安全舒适系统等。
通过本课程的学习，使学生掌握各种汽车电器与电子设备的功能、基本结构、工作原理、使用特性，了解常见故障诊断与排除方法等。
课程目标为（一）专业能力1.了解蓄电池、发电机的结构，掌握蓄电池、发电机的工作原理2.了解起动机的结构和工作原理3.掌握点火系的结构和故障诊断4.掌握照明系统的组成及电路工作原理5.了解汽车仪表和报警系统组成及电路工作原理6.了解安全与舒适系统的组成，掌握安全与舒适系统电路工作原理7.掌握汽车空调的组成及各部分原理9.学会读懂汽车全车电路10.具有初步的汽车电器设备故障诊断的能力（二）关键能力1. 获取信息：能够从较复杂的任务中获取关键信息，并熟练地应用先进手段获得解决任务地信息；2. 自主学习：能够自主学习并掌握新知识、新技能；3. 解决问题：能够自主正确分析问题，并能提出解决方案；4. 负责耐劳：能够在一定目标下，负责、踏实、稳定、注重质量地完成比较脏累地工作任务；5. 人际沟通：具有较复杂地书面和口头表达能力；6. 团队合作：能够与他人协作完成较复杂的工作任务。
二、课程设计思路1.课程开发过程按照资讯、决策、计划、实施、评价、总结六步工作法开展，注重工作过程系统化、完整化。
2.充分发挥校企合作办学优势，聘请企业人员参与课程建设的全过程，根据需要，部分教学安排在企业实施，由企业人员指导，体现出课程设计、实施的开放性。
3.课程设计注重综合职业能力培养，即专业能力、方法能力、社会能力与个人能力的培养，要体现出职业性。
4.课程开发有两个基本要素：其一是课程内容的选择；其二是教学方法的选择。
在内容选择上，要注重与实际应用相一致，从企业中来，到企业中去，学生会提高学习兴趣，学以致用。
汽车车身电控技术课件22巡航和导航系统
②“SET/COAST”(设定/减速)
• “SET/COAST”为巡航速度设定开关。 • 当操纵手柄向下拨动并保持于向下位置时,巡航速度
设定开关即可接通。 • 每操纵“SET/COAST”开关(约0.6s)一次，则存储车
速相应下降约1.6KM/h，行驶车速与存储车速之差 超过5KM/h时，行驶车速被存储并保持恒速行驶。 • 一直按下“SET/COAST”开关，车速一直下降，直 到松开。松开瞬间车速为新设置车速。
7
3、恢复巡航功能
• 当驾驶员处理好情况后，按下“恢复”开关时， 汽车就自动恢复到刚才设定的巡航速度巡航行驶。
• 若不按“恢复”开关，也可在驾驶员认为最有利 车速时按“设定”开关，重新设定巡航速度。
8
4、减速设置功能
• 当按下“减速”开关时，汽车在原设定车速基础 上减速行驶，开关一直按下不放，车速一直减低。
• 误差信号过大时，CCS ECU将控制指令发送给执 行机构，执行机构就可驱动节气门，调节节气门 开度的大小，将实际车速迅速调节到驾驶员设定 的目标车速，从而实现恒速控制，即实现巡航控 制。
15
16
实际车速永远趋于目标车速
目标 车速
手段：控制节气门
实际 车速
17
四、巡航系统的主要部件
• 巡航控制开关：巡航开关、制动开关、驻车制动 开关、点火开关、离合器开关、空挡开关
6
2、取消巡航功能
• 当驾驶员根据运行情况需要踩下制动踏板时，则 上述车速设定功能立即取消，驾驶员要用常规方 法操作驾驶，直到再按另外的功能开关为止。
• 但其行驶速度大于40km/h时所设定的车速值存储 在系统中，供随时通过开关调用。
• 驻车制动开关、变速器空挡开关、离合器开关等：临时取 消
汽车电子电气系统概述
汽车电子电气系统概述
汽车电子电气系统是汽车的重要组成部分，在汽车上扮演着至关重要的角色。
汽车的电子电气系统一般主要由发动机控制系统、变速箱控制系统、燃油系统、悬架系统、气压系统、安全系统、刹车系统、车身转向系统、照明系统、空调系统、信息娱乐系统等组成。
发动机控制系统是汽车电子电气系统中最重要的部分，它主要由发动机控制单元(ECU)、发动机燃油系统、发动机感应系统、发动机燃油进气系统等主要组成部分组成，它的功能是控制发动机的燃油供给，以保持发动机的最佳性能。
变速箱控制系统是汽车电子电气系统的另一个重要部分，它主要由变速箱控制单元(TCU)、变速箱传感器、变速箱控制电路等组成，它的功能是根据车辆的行驶状况调整变速箱的档位，以达到最佳行驶状态。
燃油系统是汽车电子电气系统的另一个重要部分，它主要由燃油泵、油水分离器、汽油喷射器、排气系统等组成，它的功能是将燃油喷射到发动机上，使发动机正常运行。
悬架系统是汽车电子电气系统的另一个重要部分，它主要由减震器、缓冲器、弹簧等组成，它的功能是在发动机运行时。
050801别克君威轿车车身电气系统_吴江 (6)
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线路 系统中的 配电图 示意图
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汽车维修
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教案车身电气教案(朱明zhub
教案车身电气教案教案概述：本教案旨在为学生提供车身电气系统的知识，包括其组成、功能和维护方法。
通过本教案的学习，学生将能够理解车身电气系统的基本概念，并能够进行简单的故障诊断和维修。
第一章：车身电气系统简介1.1 车身电气系统的定义和重要性1.2 车身电气系统的组成和功能1.3 车身电气系统的发展趋势第二章：车身电气组件2.1 电源系统2.1.1 蓄电池的结构和原理2.1.2 发电机的作用和类型2.1.3 电源系统的维护和故障诊断2.2 电气控制单元（ECU）2.2.1 ECU的结构和功能2.2.2 ECU的工作原理和编程2.2.3 ECU的故障诊断和维修2.3 继电器和开关2.3.1 继电器的结构和原理2.3.2 开关的类型和功能2.3.3 继电器和开关的故障诊断和维修第三章：车身电气线路3.1 车身电气线路的布局和类型3.2 线路的连接方式和标准3.3 线路的故障诊断和维修3.4 车身电气线路的检测和测试方法3.4.1 线路的检测工具和设备3.4.2 线路的测试方法和步骤第四章：车身电气设备4.1 照明系统4.1.1 照明设备的功能和类型4.1.2 照明设备的故障诊断和维修4.2 信号系统4.2.1 信号设备的功能和类型4.2.2 信号设备的故障诊断和维修4.3 加热和通风系统4.3.1 加热和通风设备的功能和类型4.3.2 加热和通风设备的故障诊断和维修第五章：车身电气系统的维护和故障诊断5.1 车身电气系统的维护方法和建议5.2 车身电气系统的故障诊断流程和方法5.3 常见车身电气故障的诊断和排除教案车身电气教案（续）6.1 车身电气系统安全知识6.1.1 电气火灾的预防与处理6.1.2 车身电气系统的安全操作规范6.2 环保法规与车身电气系统6.2.1 汽车排放标准与电气系统的关系6.2.2 节能减排技术在车身电气系统中的应用第七章：车身电气系统的升级与改造7.1 车身电气系统升级的原因与方法7.1.1 升级电气系统的目的7.1.2 电气系统升级的步骤与注意事项7.2 车身电气系统的改造项目7.2.1 电气系统改造的类型与实例7.2.2 改造过程中的安全与性能考量第八章：车身电气系统的故障案例分析8.1 故障案例的收集与分析方法8.1.1 故障案例的来源与重要性8.1.2 故障案例分析的步骤与技巧8.2 典型车身电气故障案例解析8.2.1 案例一：转向灯故障8.2.2 案例二：雨刮器不工作故障8.2.3 案例三：车载充电系统故障9.1 新能源汽车与车身电气系统9.1.1 新能源汽车电气系统的特点与挑战9.1.2 电动汽车充电设施的发展趋势9.2 车联网与车身电气系统9.2.1 车联网技术的简介与应用9.2.2 车联网对车身电气系统的影响与挑战第十章：车身电气系统的综合练习10.1 车身电气系统的诊断与维修实践10.1.1 诊断工具与设备的使用10.1.2 维修操作的步骤与注意事项10.2 车身电气系统的考核与评价10.2.1 考核内容的设定与评分标准10.2.2 学生自我评价与反馈重点解析重点：1. 车身电气系统的组成、功能和重要性。
中职教育-《汽车车身电气及附属电气设备检修》课件：项目六 汽车安全系统的检修(人民交通出版社).ppt
汽车安全气囊系统的检修
四、安全气囊系统的工作过程
1.安全气囊工作过程 当汽车受到前方一定角度范围内的高速碰撞时，碰撞传感器向SRS ECU发出信号，达到 气囊的展开条件，则由驱动电路向安全气囊组件中的气体发生器送去启动信号。气体发生 器接到启动信号后，引燃气体发生剂，产生大量气体，使气囊在极短的时间内突破衬垫迅 速展开。
汽车防盗系统的检修
（2）禁起动(或移动)式防盗系统组成和工作原理 组成：防盗ECU、发动机ECU、带转发器的钥匙、识读线圈、防盗指示灯、执行机构（防 止汽车起动和移动装置）等。
汽车防盗系统的检修
工作原理：用钥匙启动发动机时，防盗电控单元ECU利用识读线圈读取的点火钥匙转发器 中编码信息，根据编码信息判断点火钥匙的合法性。若点火钥匙是合法有效的，则防盗电 控单元ECU通过总线或数据线向发动机ECU发送防盗解除信号，起动机锁止功能和发动机 点火、喷油禁止功能被解除，发动机能够起动运转。若点火钥匙是非法无效的，则防盗电 控单元ECU向发动机ECU发送禁止起动信号，起动机锁止功能或发动机点火、燃油喷射抑 制功能被激活，车辆无法起动。
汽车安全气囊系统的检修
2.正面安全气囊工作有效范围 正面防撞安全气囊系统在汽车正前方或斜前方±30°角范围内发生碰撞，且其纵向减速 度达到阀值时，系统才能工作。另外下列情况可能导致误触发，应注意：温度过高，引起 充气装置中火药燃烧；过分撞击，使引燃器引爆；电磁波引起误触发，如大功率移动电话 等；修理时操作不慎。
关、震动传感器、防盗ECU、车身控制模块、各车门电动机及位置开关、行李舱门锁总成、 报警装置（喇叭、灯光等）、防盗指示灯等
汽车防盗系统的检修
工作原理：当通过钥匙开关或遥控发射器利用中控门锁装置锁好车门时，防盗控制单元 ECU进行系统自检，防盗指示灯点亮，几秒后防盗指示灯开始闪烁，防盗系统起动进入警 戒状态。防盗控制单元ECU根据四个车门微开开关、行李舱盖微开关、发动机舱盖开关、 震动传感器等部件的信号判断车辆是否被非法侵入或移动，若判断车辆被非法侵入或移动， 采用声音和灯光方式进行报警。防盗功能解除后，防盗系统停止工作。
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• 6.1 汽车导航系统概述 • 6.2 汽车导航系统的检修
6.1 汽车导航系统概述
• • • • 6.1.1 6.1.2 6.1.3 6.1.4 汽车导航系统的特点 汽车导航系统的分类 汽车导航系统的功能 汽车GPS导航系统的结构与原理 汽车 导航系统的结构与原理
6.1.1 汽车导航系统的特点 • • • • 1．实现实时位置测定 2．具有自动检索与图像放大等功能 3．自动修正车辆位置 4．交通行业控制管理的重要组成部分
• • •
•
6.1.3 汽车导航系统的功能
• • • • • • • 1．对目的地进行最佳路线检索 2．具有瞬时再检索功能 3．提供丰富的菜单和记录功能 4 4．在适当时间内提供实时语音提示 5．扩大十字路口周围建筑物和交通标志功能 6．扩展功能 7．导航系统和娱乐系统部件共用
6.1.4 汽车GPS导航系统的结构与原理 汽车 导航系统的结构与原理 • 1．GPS导航系统介绍
• • 该系统可以分为GPS导航系统和固定电台导航系统。 1）GPS导航系统 该系统有一个较灵敏的GPS信息接收装置，可接收到卫星发射的导 航信息，经过计算处理后，可以得到汽车行驶的方位、速度、到达目 的地的直线距离和已经行驶的里程。如和电子地图结合起来导航功能 更加完善。 2）固定电台导航系统 分为中心电台导航系统和路边电台导航系统。 （1）中心电台导航系统。一般是一个集导向、车辆监控、防盗、差 分GPS的应用等综合系统，并且具有闭环导航系统的所有功能。一般 几十到几百公里为半径设一个中心站。除接收GPS信息外，还收发各 个车辆的导航、防盗等综合信息。可以把任一个车辆的实时轨迹显示 在显示器上。较大的系统设一个中心站，下设若干个子站，每个子站 带若干个车辆，以扩大监控范围和导航的车辆数。 （2）路边电台导航系统。一般是交通控制和导航于一体的综合系统。 在高速公路的路边，每隔几百米到几公里设一个小功率电台，汽车上 的小功率收发机可通过无线电波和交通控制中心每到一个电台交换一 次信息，达到交通控制与导航的目的。
• 5）GPS信号接收机 GPS信号接收机的结构如图6-8所示，主要由天线单元和接收单元两 部分组成。 • （1）天线单元。天线单元由接收天线和前置放大器两个部件组成， GPS信号接收机一般采用全向振子天线、小型螺旋天线和微带天线。 • （2）接收单元。接收单元主要包括以下部件： • ①信号波道。 • ②存储器。 • ③计算与显控装置。
• 2）基本原理
卫星导航系统是随着空间技术的发展而出现的一种空间 基准的无线电导航系统。其基本原理如图6-1所示。 导航卫星在围绕圆形轨道运动时，发出事先决定的图像 信息。接受侧根据卫星发出信号至接收到其反射信号的滞 后时间，算出接收侧与卫星的距离R。以这个距离为半径， 以卫星为圆心，就形成一个球面。当接收侧同时知道三颗 导航卫星的距离时，就可形成三个球面，三个球面的交点 就是接收侧的位置，也就是汽车的位置。
• 5.地磁导航系统
利用地磁传感器可随时测出汽车行驶方向，距离传感器测出距离，可 以用电脑计算出汽车的行驶轨迹，及到达目的地的方向、剩余距离等； 并可以在显示器上一一显示出来，以达到导航的作用。
• 6.惯性导航系统
该系统的方向传感器是利用电子陀螺制成的，其他设备及功能和地磁 导航系统一样。
• 7.无线电导航系统
•
由于上、下线圈相位相反，故垂直方向的磁感应电动势 互相抵消。若用电动机转动线圈和铁心，地磁的水平分量 如图6-5所示。铁心中的磁通密度产生变化，从而建立起 磁场。在图6-5a位置，磁场方向朝内；在图6-5b位置，磁 场强度为零；在图6-5c位置，磁场方向朝外。因此，在地 磁检测线圈中，产生一个正弦交变电压，其相位由地磁场 的方位决定。另一方面由光电断续器发出相位固定的脉冲 信号，根据这两个输出信号的相位差，可以检测出地磁的 方向。
• 1）GPS导航系统组成 GPS导航系统由空间部分、地面监控部分和用户设备部分组成。 • （1）空间部分使用24颗高度约20000km的卫星组成卫星座，24颗卫星分 布在六个等间隔轨道上，轨道面相对赤道面的倾角为550每个轨道面上 有4颗卫星，卫星轨道为圆形，运行周期为11小时58分，这样的卫星分 4 11 58 布，可保证全球任何地区、任何时刻有不少于4颗卫星以供观测。 • （2）地面监控部分包括四个监控站、一个主站和注入站，全部位于美 国境内，监控部分的主要任务是监测每颗卫星的运行情况，并通过注入 站及时修正卫星的有关参数，以保证整个GPS系统能正常运行。 • （3）用户设备部分主要是GPS接收机，它接收卫星发射的信号，根据导 航电文提供卫星位置和钟差改正信息计算用户的位置。
图6-2 汽车GPS导航系统结构
图6-3
汽车GPS导航系统原理
• 1）传感器 • （1）罗盘传感器。罗盘传感器的结构如图6-4所示，它是 一个双线圈发电机型地磁矢量传感器，由一个励磁线圈和 两个垂直的线圈缠绕在具有高磁通率的圆环磁铁上组成。 通过检测地球的磁场确定汽车的绝对行驶方向。
图6-4 罗盘传感器结构
6.1.2 汽车导航系统的分类 • 1.汽车导航综合系统
• 包括单一功能的导航系统和具有汽车导航、监控、防盗、旅游、交 通控制与调度等功能的综合系统。
• 2.汽车开环与闭环导航系统
• 1）汽车开环导航系统 该系统是从控制中心或电台、卫星传感器等得到定位、方位、方向 等信息，根据这些信息和电子地图可以定出起点到终点最短行驶距离， 但汽车的信息不能返回控制中心。如果某一道路上出现塞车、交通事 故，桥梁出现断裂等天灾人祸时，驾驶员是不会知道的，而汽车出现 故障、被盗等问题时也无法和控制中心联系。 • 2）汽车闭环导航系统 该系统不但有开环的所有导向等功能，而且驾驶员可以把行车实时 信息不断向控制中心返回。根据中心掌握的交通及气候等综合信息及 时通知汽车改道行驶，在最短时间到达目的地。在汽车出现大故障无 法返回或遇到强盗等也可以报告控制中心，一方面告诉中心出现的问 题，另一方面可随时报告自己的方位，以便营救。
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图6-7
光纤陀螺仪的检测原理
• 2）LCD显示器 • 平板显示器发展趋势表明，薄膜晶体管有源矩阵液晶显示器(TFT AM LCD)是一个发展方向，因为它的每个像素都配置一个半导体开关 器件来驱动，从而实现了高亮度视频图像显示，具有对比度好、扫描 线多、视角宽、低反射等优点。 • 日本已把三基色(RGB)TFT AM LCD制定为导航用标准显示器。 • 3）CD-ROM驱动器 • 为使驱动器更快地从光盘上读取数据，快速送CPU进行处理，缩短 LCD画面上频繁显示执行程序的时间和读取数据的等待时间，这里选 取4倍速650MB的CD-ROM驱动器。 • 这样可使LCD显示效果的不连续性得到平滑，也保持了声音和图像 的同步。 • 4）RF调制解调器和RF天线 • 使用RF调制解调器和RF天线接收主控中心发出的信息，同时可反 控汽车，实现动态导航。通过RF调制解调器建立与交通信息系统 (VICS)的联系，得到交通堵塞、道路障碍、施工、停车场情况以及交 通规则变化等实时交通信息，使驾驶员作出快速反应，解决城市交通 堵塞问题。
图6-6 陀螺仪的结构原理和电路 a)结构原理 b)电路
• ②光纤陀螺仪。光纤陀螺仪的检测原理如图6-7所示。光 从光纤线圈A点入射，经向左向右两个方向回转传播，光 程相同时两方向同时经过一个周期到达输出的B点。当光 纤线圈向右旋转的角速度为ω，则从A点入射的同一周期 左右方向传播的光程不同，右回转比左回转传播光程长， 两者相差一定角度。在原输出B点测量两方向传到的光相 位不同，测定两个光干涉的强度，可以确定两方向光的传 播时间差(相位差)，从而计算出光纤线圈(汽车)的转向角 速度ω。
汽车车身电气系统
2009年10月 年 月
第6章 汽车导航系统 章
• 教学目的和要求 • 1.了解汽车导航系统的特点、分类和功 能，熟悉汽车导航系统结构和原理 • 2.熟悉大众宝来轿车导航系统的故障诊 断和检修
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教学重点 1.汽车导航系统结构和原理 1.汽车导航系统结构和原理 2.大众宝来轿车导航系统的故障诊断和检修 2.大众宝来轿车导航系统的故障诊断和检修 教学难点 汽车导航系统结构和原理 教学方法和使用教具 讲授、现场教学、实践教学、 讲授、现场教学、实践教学、课件 教学时数 3学时
图6-8 GPS信号接收机的结构
• 6）导航计算机 导航计算机能根据全球定位接收系统接收到的卫星信号和装在车上 的传感器输入信号及存储器中的地图数据，经过计算处理后，再进行 综合的图像协调，然后通过显示器将地图显示在其屏幕上，并以闪光 的标志表示汽车的实时位置；而且还能指示应该行驶的方向，并不断 显示出目前到达目的地的距离。通过检索键还能很方便地找到要去的 目的地和最佳的行驶路线。 为满足汽车导航高精度快速数据处理的要求，对导航计算机(ECU) 的CPU应选择32bit(或64bit)的嵌入式实时操作的CPU。因为嵌入式 CPU适合于过程控制如实时操作处理，尤其正在兴起的仿PC结构的嵌 入式微处理器，它除具有嵌入式过程控制外还具有PC机的丰富软件支 持，这对于高速行驶的汽车快速处理数据是非常适用的。 • 7）自律导航 当汽车行驶在地下隧道、高层楼群、高架桥下、高山群间、密集森 林等地段与GPS卫星失去联系、中断信号的瞬间，机内可自动导人自 律导航系统。此时车速传感器从汽车前进的速度中检测出车速脉冲 (不同车型，车速脉冲值不同，要注意修正)，通过汽车导航计算机 (ECU)的数据处理，从速度和时间中直接求出前进距离。陀螺传感器 直接检测出前进方向的变化和行驶状态(即汽车前进的角速度变化值)。 例如，汽车行驶在勾状山道、发夹式弯路、环状盘形桥上、轮渡过河 等地段时，所有这些曲线距离与卫星导航的经纬度坐标产生了误差， 通过陀螺传感器的检测和微处理器的运算才能得到汽车正确的位置。
图6-1 GPS基本原理
• 2．电子地图
电子地图是现代汽车导航系统中的最基本的也是最重要 的部件之一。在早期电子地图只是单一的用作地图使用并 无引导作用。随着科技的发展，电子地图结合GPS技术、 传感器技术等的发展，在各种先进的导航技术中已经广泛 应用，上述分类中绝大部分汽车导航系统中都包括有电子 地图。 电子地图包括道路、地名以及各种设施。除了显示本车 位置和方向外，导航信息还有已行驶轨迹、当时位置到目 的地的方向和直线距离。驾驶员可通过按键输入本车位置 和目的地、缩放地图的比例尺，或者选择显示CD-ROM数 据库中的任意区域的地图。 各种比例尺的地图显示和车辆定位是电子地图的关键技 术。随着电脑技术的发展和普及，导航电子地图在人类活 动中将具有深远的意义和广泛的前景。