汽车导航系统

车载导航系统

车载导航系统是近十年来新起的一种汽车驾驶辅助设备，驾驶者只要通过检索设定或输入的目的地，车载导航系统就会根据电子地图自动计算出最合适的路线，并在车辆行驶中通过语音提示、图像显示等方法指示驾驶员按照计算的路线行驶，准确的掌握前往目的地的路线。车载导航系统具有GPS全球卫星系统定位功能，方便我们在驾驶时随地知晓自己的确切位置。

1.1车载导航的背景

车载导航技术诞生于上个世纪后期，主要功能包括汽车的位置的定位，目的信息提供以及路径引导，以及良好的易操作性。在经历了一段走向成熟的过程之后，逐步推向市场。尤其进入新世纪以来，车辆不断增多，道路状况日渐复杂，这就对导航技术产生了巨大的市场需求，因而推动导航技术取得了长足的进展。

1.2车载导航系统的概述

具有GPS全球卫星定位系统功能，让您在驾驶汽车时随时随地知晓自己的确切位置。车载导航具有的自动语音导航、最佳路径搜索等功能让您一路捷径、畅行无阻，集成的办公、娱乐功能让您轻松行驶高效出行！

1.3车载导航系统的特点

实现实时位置测定

具有自动检索与图像放大等功能

自动修正车辆位置

交通行业控制管理的重要组成部分

1.4车载导航系统的分类

车载导航综合系统

汽车开环与闭环导航系统

无引导功能的导航系统

内部信息导航行驶系统

地磁导航系统

惯性导航系统

无线电导航系统。

2.1车载导航系统的主要功能

2.1.1定位功能

汽车电子导航系统，必须在地图画面上表示出对车辆正确的测定位置。位置的测定方法有：

（1）自行定位法

所谓的自行定位系统是利用在汽车上安装的角速度传感器（陀螺传感器）和车速传感器。以检测出汽车的行驶轨迹和车辆位置的检测方法。但自行定位方法如果遇到象渡轮等方式进行移动车辆后，就不能完全正确检测出车辆的实际位置而必须对其位置进行修正。

（2）GPS全球卫星定位法

利用GPS卫星所发出的电磁波检测出车辆的位置。GPS电波导航在信号接收不到时将无法检测出车辆的位置。

（3）复式定位法

复式定位法是以自定位与卫星全球定位两种方式相组合,即复式定位方式。即使在无法接收卫星信号时车辆也能自行定位导航。

（4）地图匹配法

通过比较复式定位方法算出的经纬度、方位、车辆行驶轨迹和存放在地图CD里的道路数据，推定车辆正在行驶的道路位置，以期求得更加准确的车辆现在位置的技术。现代导航系统大多使用地图匹配法[2]。

2.1.2电子地图显示功能

电子地图上显示的内容包括，地图背景，自车位置，引导路线，Mark(标记点)，UserMark(用户自定义标记点)，比例尺，地图方位，到着时间，残余距离，走行轨迹等。

2.1.3导航功能

用户在电子地图上指定目的地后，给出目的地和当前车辆位置的连线，并给出合适的到达目的地的最佳路径，以醒目的颜色显示，并根据汽车新位置不断修正以上显示；用户还可以根据自己得喜好选择各种路线条件，如推荐，距离优先，一般道优先，道幅优先等。

2.1.4查询功能

可以通过住址、设施名称、拼音等进行检索地图中各单元的信息。以便设定为目的地或或经由地或进行其他操作，还可以查看引导道路情况及标记点周边情况等。

2.1.5多媒体功能

随着导航技术的日益成熟化，导航仪上的功能也日益多元化。不仅仅起到导航的功能，更增加了电视、DVD/CD、MP3、FM等多媒体功能，让用户在开车的时候能充分享受到导航系统带来的驾驶乐趣。

2.2车载卫星导航系统的四大要素

卫星信号

信号接收

信号处理

地图数据库

2.3汽车GPS导航系统的结构与原理

2.3.1 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。

2.3.2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。

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。

2.4电子地图

电子地图是现代车载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车载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。

3.1车载导航仪的工作过程