汽车导航系统的工作原理介绍
目前配置电子导航系统的汽车越来越多。汽车电子导航系统由卫星全球定位系统(GPS、北斗)、无线电接收装置、各种传感器、导航控制单元、地图匹配器、CD-ROM驱动器、彩色液品显示屏以及相应的软件等组成。其显示屏一般位于仪表板的中间。
汽车电子导航的基本原理
电子导航系统由卫星定位、地面监控和用户接收等3大部分组成。
卫星全球定位系统用来确定汽车在地球上的位置,该系统包括卫星网络、地面通信站和接收器。在地球上空的6条轨道上,等距离布置了24颗通信卫星,地球上任何地方的汽车都能同时接收到至少4颗通信卫星发出的信号,都有卫星跟踪着。
安装在汽车上的地磁式方向传感器、陀螺传感器、车速传感器等用来测定汽车的行动轨迹。导航控制单元(ECU)根据接收到的卫星信号以及传感器信号,计算出汽车在地球坐标系中的位置,然后在荧屏上以电子地图形式显示汽车的实时位置,井分3个层次(文字、移动的图形和闪光的标志)显示相关的信息,还能够检索前往目的地的最佳行驶路线,因而有利于缓解交通堵塞状态。市场上改装用的低档电子导航仪只有掌上电脑大小,它通过吸盘壁挂在前风窗玻璃上,可以检索全国400多个城市的停车场、加油站和旅游点等,价格在1千元以上。
GPSPDA(个人数字助理)类汽车电子导航设备属于改装性质,并非原厂原装部件。
汽车导航系统的操作要点
(1)进行首次卫星定位时。
应当使汽车停放在空旷处。首次启动卫星定位可能需要5min以上时间,视当时的天气状况、周围环境以及卫星信号强度而定。如果气候不佳或者行进途中的周围环境有阻挡物(如高楼、蒸道、森林等),都会影响卫是信号的接收。
(2)如果汽车风窗玻璃上贴有太阳膜、隔热纸、防爆纸等,会妨碍卫星信号的接收,建议安装外接天线,以提高信号接收的质量。
目前市场上的太阳膜品种繁杂,其中金属膜内含有金联层,会起屏蔽的作用,能经常性地影响无线信号的传播和接收,使卫星导航信号、手机信号受到影响。
如果已经贴了金属膜,观察车载导航仪是否有外接信号接收器的插口。如果有的话,可以把卫星信号接收器的安装位置调到不受太阳膜影响的位置,车载导航仪便能正常使用。
(3)由于导航软件版本的差异以及道路状况的变化,导航系统显示的结果和提示可能与实际路况有差异,此时应以实际路况为准。提倡使用正版导航软件和应用程序。
(4)导航系统提供的电子地图数据仅供一般性查阅和参考,不能用于高精度的地理测量。
(5)如果卫星信号较弱,可能会出现汽车定位偏离的情况(如汽车出现在另外一条道路上),这种现象并不代表导航有故障,系统能自动修正到正确的道路上来。
(6)车载导航系统搜索卫星需要的时间,与当时的天气(云层厚度)、建筑物的遮指、两次打开导航系统的地点距离、当时卫星的状态等有很大关系,所以有时搜索卫星的时间露要10~20min。
(7)为了保证行车安金,不宜在行车中操作导航系统,以免因分散注意力而发生危险。
在车内使用时,应将车载导航装置用固定架固定在不影响驾驶人视线的位置上。
(8)首次使用导航仪时,应先持续充电8h以上,第二次充电则只要充至绿灯点亮即可。充电时,应当在发动机起动后,再插入车用充电器,以免因瞬间过大电流面烧毁导戴主机。
(9)停放汽车时,不要让车载导航装置在风窗玻璃下暴晒,以免电池过热面引起故障或发生危险。
导航的原理你知道吗?
如今,人们出门很多时候要靠导航。当我们去一个地方却不知路线的时候,打开导航,手机就会自动规划好路线。外卖快递员利用导航送餐,司机师傅利用导航开车,我们利用导航找到不太熟悉的地方。
图片来源:视觉中国
那么,导航的原理是什么呢?要想实现导航,首先需要定位。导航指的是规划路线,引导我们到达目的地,而定位则是指确定我们的位置。只有定位准了,导航规划的路线才有意义。那谈起手机是如何定位的,就不得不提到全球定位系统。
全球定位系统(Global Positioning System,GPS)是由美国政府和军方研发的全球卫星导航定位系统,1994年建成并投入使用。GPS系统由空间段、地面段和用户段三大部分组成。建成之初,空间段包括24颗卫星,均匀分布在6个不同的轨道面上。地面段是整个系统的管理中心,用户段即各种接收机,能接收GPS卫星的信号。
GPS信号能够给出卫星的位置信息以及信号传播用的时间,两者相乘便能测量出距离。理论上来讲,一个观测点同时测量出到任意三颗星的距离,列出一个三元二次方程便可以求解出观测点的位置坐标。这就像以每一颗卫星为原点,以测量到的距离为半径画球,两个球面相交形成的是一个圆,三个球面相交形成的是一个点,这个点就是观测点。
实际上,因为有钟差,3颗卫星定位不准,需要观测4颗星才能准确定位。
测量传输时间需要两台高精度原子钟,一台在卫星上,另一台在接收机内部。由于两台高精度原子钟很难完全对准,很容易使测量的距离有误差。卫星钟差可以应用GPS信号所给出的参数加以修正,而接收机的钟差,一般难以预先准确确定,需要把它作为一个未知参数。因此,在一个观测点,为了实时求解4个未知参数(即观测点的3个位置坐标及1个钟差参数),至少需要同时观测4颗卫星。
基于这个原理,只要我们在智能手机上安装好GPS芯片,芯片能够接收卫星信号以及解算信息,就能够确定位置了。
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