《現(xiàn)代汽車電子技術(shù)》PPT課件.ppt

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現(xiàn)代汽車電子技術(shù),山東大學(xué)交通運(yùn)輸研究所程勇,教材：現(xiàn)代汽車電子技術(shù)（潘旭峰等編著）學(xué)時(shí)：32教師：程勇cysgd88396530,第七章信息與通訊,數(shù)字式儀表,綜合信息系統(tǒng),定位導(dǎo)航系統(tǒng),蜂窩電話,數(shù)字儀表及其顯示裝置幾種常見的數(shù)字儀表,汽車儀表是駕駛員與汽車進(jìn)行信息交流的重要接口和界面，要求耐用、耐振、指示準(zhǔn)確、讀法方便，以及受溫度、濕度的影響小。數(shù)字儀表采用微處理器采集處理不同傳感器信號(hào)，控制顯示如車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、燃油消耗和行車?yán)锍痰榷喾N情息。,顯示裝置采用發(fā)光二極管(LED)、真空熒光顯示(VFD)、液晶顯示(LCD)、陰極射線警(CRT)、平面發(fā)光和投影顯示技術(shù)。VFD采用真空管，其內(nèi)的燈絲通電加熱，陰極發(fā)射電子，撞擊顯示元件上覆蓋著的磷發(fā)光，有較高的可靠性，需要較低的操作電壓，并能提供彩色顯示。,LCD通過(guò)施加在晶體上的電壓改變晶體特殊分子結(jié)構(gòu)來(lái)改變光學(xué)特性。LED和VFD都是發(fā)射光線型的顯示器，而LCD屬于被動(dòng)式顯示器，應(yīng)用在光線較好的環(huán)境下，一般借助像白熾燈管等器件作為背景照明。耗電小，低溫時(shí)的靈敏度較低，需要附加加熱電路。,第七章信息與通訊,數(shù)字式儀表,速度表,里程表,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表,燃油計(jì),數(shù)字儀表及其顯示裝置幾種常見的數(shù)字儀表,綜合信息系統(tǒng),定位導(dǎo)航系統(tǒng),蜂窩電話,速度表利用車速傳感器測(cè)量信號(hào)，計(jì)算并顯示車速。車速計(jì)算時(shí)，可以計(jì)算固定時(shí)間內(nèi)傳感器輸出的脈沖數(shù)，也可測(cè)量脈沖周期。,脈沖數(shù)量計(jì)算方法是當(dāng)微處理器檢測(cè)到信號(hào)脈沖數(shù)有增加時(shí)，就開始對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，統(tǒng)計(jì)預(yù)置時(shí)間內(nèi)脈沖數(shù)量，并與內(nèi)存中的數(shù)據(jù)比較，如果相差1km/s時(shí)，刷新顯示值，整個(gè)過(guò)程不斷重復(fù)。測(cè)量時(shí)間太短會(huì)因測(cè)得的脈沖數(shù)較少而產(chǎn)生誤差，車速傳感器每轉(zhuǎn)產(chǎn)生20個(gè)以上脈沖。,帶有MRE(磁性電阻元件)的車速傳感器用一個(gè)多極磁鐵附加在驅(qū)動(dòng)軸上，旋轉(zhuǎn)使磁力線發(fā)生變化。集成電路上MRE中電阻值隨著磁力線的變化而變化，導(dǎo)致電橋中輸出電壓的變化，經(jīng)過(guò)比較器后，產(chǎn)生出每轉(zhuǎn)20個(gè)脈沖信號(hào)。當(dāng)電流方向和磁力線方向平行時(shí)MRE上的電阻最大。當(dāng)電流方向與磁力線方向成直角時(shí)，MRE上的電阻最小。,該車速傳感器可在每小時(shí)60km車速時(shí)以每分637轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，并在每轉(zhuǎn)中輸出20個(gè)脈沖。,第七章信息與通訊,數(shù)字式儀表,速度表,里程表,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表,燃油計(jì),數(shù)字儀表及其顯示裝置幾種常見的數(shù)字儀表,綜合信息系統(tǒng),定位導(dǎo)航系統(tǒng),蜂窩電話,汽車的里程表用于累計(jì)、儲(chǔ)存和顯示汽車所走過(guò)的路程，既有可在需要的時(shí)候重新置值的短途表，也有用來(lái)指示汽車走過(guò)總路程的里程表，兩者都通過(guò)檢測(cè)車速傳感器所產(chǎn)生的脈沖數(shù)信號(hào)來(lái)計(jì)算并存儲(chǔ)汽車所走過(guò)的里程。若采用EEPROM存儲(chǔ)器，可使存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)不丟失，但由于EEPROM上寫和刪除的數(shù)據(jù)總量有限，因此里程表通常設(shè)計(jì)成每走一公里后刷新一次，這樣可以減少重寫的次數(shù)。,第七章信息與通訊,數(shù)字式儀表,速度表,里程表,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表,燃油計(jì),數(shù)字儀表及其顯示裝置幾種常見的數(shù)字儀表,綜合信息系統(tǒng),定位導(dǎo)航系統(tǒng),蜂窩電話,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表通過(guò)點(diǎn)火線圈的前沿觸發(fā)信號(hào)測(cè)量(脈沖信號(hào)的時(shí)間倒數(shù)正比于發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速)，這種前沿脈沖信號(hào)通過(guò)中斷口輸入到微處理器。為減小計(jì)算誤差，脈沖的周期通常采用四個(gè)周期的平均來(lái)計(jì)算，,常數(shù),第七章信息與通訊,數(shù)字式儀表,速度表,里程表,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表,燃油計(jì),數(shù)字儀表及其顯示裝置幾種常見的數(shù)字儀表,綜合信息系統(tǒng),定位導(dǎo)航系統(tǒng),蜂窩電話,汽車燃油計(jì)由一個(gè)隨燃油液面高度升降的浮子，一個(gè)帶有電阻器的機(jī)體，和一個(gè)浮動(dòng)臂組成。機(jī)體固定在油箱壁上，浮子隨燃油液面的高度升降對(duì)，帶動(dòng)浮動(dòng)管使接觸片在電阻器上滑動(dòng)，從而使檢測(cè)回路產(chǎn)生不同的電信號(hào)。當(dāng)在整個(gè)電阻外部接上固定電壓時(shí)，燃油高度就可根據(jù)接觸片相對(duì)地線的電壓變化輸出測(cè)量值。,第七章信息與通訊,數(shù)字式儀表,速度表,里程表,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表,燃油計(jì),數(shù)字儀表及其顯示裝置幾種常見的數(shù)字儀表,綜合信息系統(tǒng),定位導(dǎo)航系統(tǒng),蜂窩電話,ECU給燃油輸送計(jì)施加固定+5V電壓，并將燃油計(jì)輸出電壓經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換交由微處理器處理、顯示。系統(tǒng)第一次通電時(shí)大約每0.4s檢測(cè)一次。在一般運(yùn)行環(huán)境下，為防止浮子因振動(dòng)等因素造成的擺動(dòng)而導(dǎo)致顯示不穩(wěn)，轉(zhuǎn)換的結(jié)果每26s平均一次。,平均還不足以使顯示完全平穩(wěn)下來(lái)，在更新數(shù)據(jù)時(shí)系統(tǒng)只允許每次僅升降一段，并且顯示結(jié)果經(jīng)數(shù)次確認(rèn)后才顯示出來(lái)。,第七章信息與通訊,數(shù)字式儀表,綜合信息系統(tǒng),定位導(dǎo)航系統(tǒng),蜂窩電話,汽車儀表正從簡(jiǎn)單顯示傳感器信息，發(fā)展成可對(duì)各種信息進(jìn)行分析計(jì)算、加工處理的綜合信息系統(tǒng)。系統(tǒng)包括用于管理通訊和控制整個(gè)系統(tǒng)的“CRTECU”；用于調(diào)用“CDROM”數(shù)據(jù)并傳送給CRTECU的“CDECU”；接收電視信號(hào),并與CRTECU通訊的“TVECU”控制音響系統(tǒng)并與CRTECU通訊的“音頻ECU”，控制空調(diào)并與CRTECU通訊的“空調(diào)ECU”；從GPS衛(wèi)星接收無(wú)線電信號(hào)、計(jì)算汽車的當(dāng)前位置并傳送給CRTECU的“GPSECU”；控制蜂窩電話并與CRTECU通訊的“電話ECU”。,第七章信息與通訊,數(shù)字式儀表,綜合信息系統(tǒng),定位導(dǎo)航系統(tǒng),蜂窩電話,維修信息。顯示如發(fā)動(dòng)機(jī)換油和更換輪胎后所行駛的距離等。日歷。駕駛員的日歷和日程表。行程信息。從出發(fā)開始的行程計(jì)算、所用時(shí)間和總的燃料消耗，并根據(jù)燃料消耗率和存油量顯示以后可能行走的里程?？照{(diào)信息。顯示空調(diào)的操作模式和風(fēng)扇的設(shè)置，通過(guò)觸摸屏幕上的鍵可以操作空調(diào)。音響系統(tǒng)信息。通過(guò)觸摸屏控制顯示音響系統(tǒng)的音樂(lè)資料。電視廣播。接收電視節(jié)目，但是，此功能一般只在車停止時(shí)有效，而駕駛時(shí)屏幕自動(dòng)切換為其它的內(nèi)容。電話信息。顯示諸如蜂窩電話號(hào)碼的信息，并可通過(guò)觸摸屏幕來(lái)實(shí)現(xiàn)撥號(hào)和掛機(jī)。后視照像機(jī)信息：倒車，顯示安裝在車后部的鏡頭攝取的景象。,系統(tǒng)中綜合顯示的信息種類有：地圖信息。公路圖按不同比例顯示，可以滾屏。借助導(dǎo)航系統(tǒng)，可以在圖上標(biāo)注出汽車的當(dāng)前位置。,第七章信息與通訊,數(shù)字式儀表,綜合信息系統(tǒng),定位導(dǎo)航系統(tǒng),蜂窩電話,顯示系統(tǒng)的觸模鍵通常以模擬形式顯示在屏幕上，用手指接觸到觸模鍵時(shí)即可進(jìn)行操作。檢測(cè)屏幕是否被觸摸可采用紅外觸發(fā)開關(guān)。顯示器的兩端都有一個(gè)紅外LED和光電三極管相對(duì)。在顯示器未被觸摸時(shí)，紅外LED的光束到達(dá)光電三極管促使其導(dǎo)通。按鍵被觸摸時(shí)，紅外光被裁斷，光電三極管隨即關(guān)斷。紅外LED和光電三極管的混合體安放在顯示器的多個(gè)地方(頂部和低部，左邊和右邊)。因此，屏幕上被觸到的按鍵位置由被關(guān)斷的光電三極管所在位置測(cè)定。,第七章信息與通訊,數(shù)字式儀表,綜合信息系統(tǒng),定位導(dǎo)航系統(tǒng),蜂窩電話,綜合信息系統(tǒng)中每一項(xiàng)功能都有相應(yīng)的ECU，以及用于ECU之間的通訊信號(hào)線。通訊方法有并聯(lián)和串聯(lián)兩種并行通訊使用多條線路，可以同時(shí)進(jìn)行多位處理，用于大信息量傳遞和高速通訊，缺點(diǎn)是需要使用多條信號(hào)線；串行處理中使用一根信號(hào)線，一位一位地進(jìn)行傳輸，速度顯然較慢，但考慮到成本等方面的原因，在汽車中采用較多。,第七章信息與通訊,數(shù)字式儀表,綜合信息系統(tǒng),定位導(dǎo)航系統(tǒng),蜂窩電話,導(dǎo)航系統(tǒng)的功能包括推算航跡、地圖匹配和GPS(全球定位系統(tǒng))接收等。航跡推算由內(nèi)置的羅盤和車輪轉(zhuǎn)速傳感器獲得汽車的相對(duì)位置和方向。,地圖匹配則對(duì)航跡推算所用路徑和內(nèi)存地圖上的道路進(jìn)行比較，根據(jù)行駛過(guò)的道路，在地圖上進(jìn)行定位。也可通過(guò)GPS獲得更為精確的位置信息，使用經(jīng)緯度確定絕對(duì)位置。,第七章信息與通訊,數(shù)字式儀表,綜合信息系統(tǒng),定位導(dǎo)航系統(tǒng),蜂窩電話,自主導(dǎo)航GPS導(dǎo)航,羅盤傳感器,車輪轉(zhuǎn)速傳感器,陀羅儀,航跡推算,地圖匹配,借助羅盤傳感器檢測(cè)地球的磁場(chǎng)可以確定汽車的行駛方向。羅盤傳感器由一個(gè)激勵(lì)線圈和兩個(gè)垂直的線圈纏繞在具有高磁通宰的圓環(huán)磁鐵上組成。,當(dāng)激勵(lì)線圈加載交流電壓時(shí)，磁場(chǎng)中心的磁力線發(fā)生變化，在感應(yīng)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電壓。當(dāng)沒有外部磁場(chǎng)，磁力線的極性相反，形成的磁力線互相抵消。,第七章信息與通訊,數(shù)字式儀表,綜合信息系統(tǒng),定位導(dǎo)航系統(tǒng),蜂窩電話,自主導(dǎo)航GPS導(dǎo)航,羅盤傳感器,車輪轉(zhuǎn)速傳感器,陀羅儀,航跡推算,地圖匹配,當(dāng)外部磁場(chǎng)H加在輸出線圈的右角時(shí)，與磁化電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)相重疊，使磁力線變?yōu)椴粚?duì)稱，輸出電壓隨差值成比例變化。當(dāng)外部磁場(chǎng)H以角加載時(shí)，輸出線圈中的電壓按下述方程變化：,從而就可以確定汽車的行駛方向。,第七章信息與通訊,自主導(dǎo)航GPS導(dǎo)航,羅盤傳感器,車輪轉(zhuǎn)速傳感器,陀羅儀,航跡推算,地圖匹配,數(shù)字式儀表,綜合信息系統(tǒng),定位導(dǎo)航系統(tǒng),蜂窩電話,汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)方向變化可通過(guò)左右車輪轉(zhuǎn)速傳感器的輸出脈沖差進(jìn)行檢測(cè)。若汽車以R為轉(zhuǎn)彎半徑轉(zhuǎn)角時(shí)，每一輪按同一中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。汽車的前內(nèi)外車輪行走距離Li和L0，由以下方程得到：,其中，內(nèi)外車輪的轉(zhuǎn)彎半徑按下式計(jì)算：,式中L為汽車的軸距，K為汽車的輪距。,第七章信息與通訊,自主導(dǎo)航GPS導(dǎo)航,羅盤傳感器,車輪轉(zhuǎn)速傳感器,陀羅儀,航跡推算,地圖匹配,數(shù)字式儀表,綜合信息系統(tǒng),定位導(dǎo)航系統(tǒng),蜂窩電話,再設(shè)P為外側(cè)和內(nèi)側(cè)車輪行駛路徑之比，按下式定義為：,因?yàn)長(zhǎng)和K是汽車獨(dú)有的參數(shù)，通過(guò)計(jì)算P和前輪的R可獲得后輪的轉(zhuǎn)彎半徑。相應(yīng)汽車行駛的轉(zhuǎn)角可由下式求得：,知道了出發(fā)點(diǎn)的轉(zhuǎn)角，即可求得汽車任意時(shí)刻行駛方向的變化,第七章信息與通訊,自主導(dǎo)航GPS導(dǎo)航,羅盤傳感器,車輪轉(zhuǎn)速傳感器,陀羅儀,航跡推算,地圖匹配,數(shù)字式儀表,綜合信息系統(tǒng),定位導(dǎo)航系統(tǒng),蜂窩電話,用陀羅儀測(cè)定汽車轉(zhuǎn)彎角速度是確定汽車行駛方向的一種方法。在氣流率陀羅儀中，由氣泵壓出氦氣，氣體通過(guò)裝有兩個(gè)加熱金屬線圈的檢測(cè)器。氦氣從泵嘴噴出后逐漸擴(kuò)散。當(dāng)汽車以直線行駛時(shí)，氦氣同時(shí)通過(guò)金屬線圈，均勻地冷卻，達(dá)到熱平衡，電路的輸出電壓為零。當(dāng)汽車的行駛方向發(fā)生變化時(shí)則產(chǎn)生復(fù)合力，從而使通過(guò)金屬線圈的氣流發(fā)生變化。熱線圈的冷卻失去熱平衡，在電橋電路中產(chǎn)生輸出電壓，由此電壓即可確定汽車行駛的角速度。,第七章信息與通訊,自主導(dǎo)航GPS導(dǎo)航,羅盤傳感器,車輪轉(zhuǎn)速傳感器,陀羅儀,航跡推算,地圖匹配,數(shù)字式儀表,綜合信息系統(tǒng),定位導(dǎo)航系統(tǒng),蜂窩電話,航跡推算用于確定汽車距出發(fā)點(diǎn)的位置。距出發(fā)點(diǎn)(X0，Y0)的距離,方向由羅盤傳感器獲得，車身由金屬或其它磁性物質(zhì)組成，通過(guò)鐵路交叉口時(shí)可能被火車的電機(jī)電流磁化，不能正確確定方向?？墒管嚿硇D(zhuǎn)360來(lái)補(bǔ)償基于磁性部件進(jìn)行檢測(cè)的羅盤輸出。,第七章信息與通訊,自主導(dǎo)航GPS導(dǎo)航,羅盤傳感器,車輪轉(zhuǎn)速傳感器,陀羅儀,航跡推算,地圖匹配,數(shù)字式儀表,綜合信息系統(tǒng),定位導(dǎo)航系統(tǒng),蜂窩電話,車身旋轉(zhuǎn)時(shí)，羅盤輸出也隨之變化，磁化率可通過(guò)計(jì)算圓的中心得到，也就可以以圓心為向量的原點(diǎn)，正確地確定汽車的方向。,當(dāng)汽車通過(guò)隧道或金屬橋，或與大卡車并行時(shí)，可能對(duì)地磁的檢測(cè)受到影響。在使用羅盤的同時(shí)，還需要使用車輪轉(zhuǎn)速傳感器。車輪傳感器不受這些因素的影響，但其精度低于前者。因此，如果羅盤傳感器對(duì)地磁的檢測(cè)有問(wèn)題時(shí)，應(yīng)立刻切換到車輪傳感器工作，等其恢復(fù)正常后再使用羅盤傳感器。,第七章信息與通訊,自主導(dǎo)航GPS導(dǎo)航,羅盤傳感器,車輪轉(zhuǎn)速傳感器,陀羅儀,航跡推算,地圖匹配,地圖匹配用于比較航跡推算得出的路徑和地圖上的道路形狀，確定所行駛的道路。導(dǎo)航系統(tǒng)通過(guò)搜尋并根據(jù)推算確定汽車附近所能利用的道路，將推算的路徑和所確定道路形狀進(jìn)行比較，匹配后根據(jù)選定的道路按行駛路程確定汽車當(dāng)前的位置。到叉路口時(shí)，要按行駛的方向選擇道路。,有多條道路，則將每一條路與行駛的路徑進(jìn)行比較，求其關(guān)聯(lián)度，選最高的那一,條，并計(jì)算當(dāng)前位置。如果關(guān)聯(lián)度很小，則放棄該路，轉(zhuǎn)算其它，直到正確為止。道路形狀數(shù)據(jù)也存在CDROM上備查。,第七章信息與通訊,自主導(dǎo)航GPS導(dǎo)航,數(shù)字式儀表,綜合信息系統(tǒng),定位導(dǎo)航系統(tǒng),蜂窩電話,全球定位系統(tǒng)GPS(GlobalPositioningSystem)是70年代中期美國(guó)國(guó)防部在子午儀衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新一代衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)。GPS可以向飛機(jī)、輪船、車輛或其它物體提供全球三維位置、速度和時(shí)間;,采用P碼為美國(guó)航空部隊(duì)提供的專用精密定位導(dǎo)航服務(wù)，定位精度為10m左右，一般用戶不能接收；采用C/A碼，供民用并向全世界開放的標(biāo)準(zhǔn)定位導(dǎo)航服務(wù)，定位精度為l00m左右，一些GPS接收機(jī)制造商聲稱據(jù)此通過(guò)復(fù)雜的計(jì)算修正，其精度可提高到15m左右。,第七章信息與通訊,GPS系統(tǒng)組成,導(dǎo)航原理,車用GPS,自主導(dǎo)航GPS導(dǎo)航,數(shù)字式儀表,綜合信息系統(tǒng),定位導(dǎo)航系統(tǒng),蜂窩電話,24顆(其中3顆備用)高度為20200km的導(dǎo)航衛(wèi)星，分布在6條近圓軌道上，每一軌道分布4顆，運(yùn)行周期為11h58min。保證全球任何地區(qū)、任何時(shí)刻可觀測(cè)到不會(huì)少于4顆衛(wèi)星。衛(wèi)星上裝有精度為10-13的精密原子鐘，各衛(wèi)星和地面站的原子鐘同步，建立導(dǎo)航系統(tǒng)的精確時(shí)間系，稱為GPS時(shí)。衛(wèi)星上的發(fā)射機(jī)以L波段雙頻575.4MHz和1226.60MHz發(fā)射導(dǎo)航信號(hào)，雙頻是為了校正電離層產(chǎn)生的附加延時(shí)。位置的確定通過(guò)測(cè)量電波傳播時(shí)間來(lái)進(jìn)行。理論上三顆衛(wèi)星的信號(hào)就可以測(cè)出接收機(jī)在地球上的位置坐標(biāo)?？紤]到實(shí)際空間中大量引起誤差因素的存在，通過(guò)第四顆衛(wèi)星來(lái)作“雙重檢驗(yàn)”以清除這些因素的影響。,空間部分,第七章信息與通訊,GPS系統(tǒng)組成,導(dǎo)航原理,車用GPS,自主導(dǎo)航GPS導(dǎo)航,數(shù)字式儀表,綜合信息系統(tǒng),定位導(dǎo)航系統(tǒng),蜂窩電話,地面站地面站包括一個(gè)主控站、四個(gè)監(jiān)測(cè)站和一個(gè)注入站。主控站控制著整個(gè)地面站的工作。根據(jù)各監(jiān)測(cè)站送來(lái)的信息計(jì)算各衛(wèi)星的星歷和衛(wèi)星時(shí)鐘的修正量，按規(guī)定的格式編制成導(dǎo)航電文，以便通過(guò)注入站注入衛(wèi)星。監(jiān)測(cè)站都是無(wú)人數(shù)據(jù)采集中心，在主控站的控制下跟蹤接收衛(wèi)星發(fā)射的L波段雙頻信號(hào)，并通過(guò)環(huán)境數(shù)據(jù)傳感器收集當(dāng)?shù)氐臍庀髷?shù)據(jù)，由信息處理機(jī)處理收集到的全部信息，并傳送給主控站。注入站與主控站設(shè)在同一地區(qū)，當(dāng)衛(wèi)星通過(guò)其視界時(shí)，注入站用S波段載頻將導(dǎo)航信息注入衛(wèi)星。注入站還負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)注入衛(wèi)星的導(dǎo)航信息是否正確。,第七章信息與通訊,GPS系統(tǒng)組成,導(dǎo)航原理,車用GPS,自主導(dǎo)航GPS導(dǎo)航,數(shù)字式儀表,綜合信息系統(tǒng),定位導(dǎo)航系統(tǒng),蜂窩電話,用戶設(shè)備導(dǎo)航衛(wèi)星采用無(wú)源工作方式，凡是有GPS接收設(shè)備的用戶都可以使用GPs系統(tǒng)。用戶設(shè)備包括全向圓極化天線、接收機(jī)、微處理器、控制顯示設(shè)備等，有時(shí)也統(tǒng)稱GPS接收機(jī)。,第七章信息與通訊,GPS系統(tǒng)組成,導(dǎo)航原理,車用GPS,自主導(dǎo)航GPS導(dǎo)航,數(shù)字式儀表,綜合信息系統(tǒng),定位導(dǎo)航系統(tǒng),蜂窩電話,導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)是無(wú)源測(cè)距系統(tǒng)，用戶可以通過(guò)比較接收到衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)和本地參考信號(hào)，測(cè)量傳播延時(shí)。若衛(wèi)星時(shí)鐘與用戶時(shí)鐘同步，則測(cè)得的延時(shí)正比于衛(wèi)星和用戶間的距離f：,電波傳播速度,若衛(wèi)星時(shí)鐘與用戶時(shí)鐘相差t，測(cè)得的傳播延時(shí)”及相應(yīng)的距離不是真正的電波傳播延時(shí)及衛(wèi)星到用戶的r，兩者相差ct離，此時(shí)稱偽距。有：,第七章信息與通訊,GPS系統(tǒng)組成,導(dǎo)航原理,車用GPS,自主導(dǎo)航GPS導(dǎo)航,數(shù)字式儀表,綜合信息系統(tǒng),定位導(dǎo)航系統(tǒng),蜂窩電話,衛(wèi)星使用精密的原子鐘，而用戶時(shí)鐘一般是精密度較差的石英鐘。如時(shí)鐘差為10ns，相當(dāng)于偽距離誤差為3m。用戶測(cè)得的對(duì)第i顆衛(wèi)星的偽距為；,測(cè)量的偽距中有四個(gè)未知量，需要測(cè)量到四個(gè)衛(wèi)星的偽距，得到四個(gè)獨(dú)立的方程，即：,求解四元非線性方程組就可以找到接收點(diǎn)。,第七章信息與通訊,GPS系統(tǒng)組成,導(dǎo)航原理,車用GPS,自主導(dǎo)航GPS導(dǎo)航,數(shù)字式儀表,綜合信息系統(tǒng),定位導(dǎo)航系統(tǒng),蜂窩電話,自動(dòng)車輛定位/導(dǎo)航系統(tǒng)AVLN(AutomaticVehicleLocationNavigation)由車載部分和主控中心部分組成，兩部分通過(guò)無(wú)線電聯(lián)系。,第七章信息與通訊,GPS系統(tǒng)組成,導(dǎo)航原理,車用GPS,自主導(dǎo)航GPS導(dǎo)航,數(shù)字式儀表,綜合信息系統(tǒng),定位導(dǎo)航系統(tǒng),蜂窩電話,主控中心由電臺(tái)、調(diào)制解調(diào)器、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和GIS四部分組成。電臺(tái)接收汽車上電臺(tái)發(fā)出的位置信息，也可反控汽車。調(diào)制解調(diào)器負(fù)責(zé)反控命令和GPS信息的數(shù)/模轉(zhuǎn)換。微機(jī)系統(tǒng)在接收到汽車的位置信息后，進(jìn)行簡(jiǎn)單的預(yù)處理，然后按通訊協(xié)議，包裝信息并通過(guò)RS232送往工作站。工作站則在矢量GIS數(shù)據(jù)上顯示汽車的位置，并提供空間查詢功能。,車載部分由GPS接收機(jī)、調(diào)制解調(diào)器及電臺(tái)組成。GPS接收機(jī)接收C/A碼，經(jīng)差分處理精度可達(dá)20m左右。調(diào)制解調(diào)器控制GPS接收機(jī)的數(shù)據(jù)采集并將數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換后再通過(guò)電臺(tái)發(fā)往主控中心，該系統(tǒng)采用的是l25.5MHz的VHF電臺(tái)，有效覆蓋半徑約為30km。,第七章信息與通訊,GPS系統(tǒng)組成,導(dǎo)航原理,車用GPS,自主導(dǎo)航GPS導(dǎo)航,數(shù)字式儀表,綜合信息系統(tǒng),定位導(dǎo)航系統(tǒng),蜂窩電話,多個(gè)汽車通常公用一個(gè)信息通道，為避免多個(gè)汽車同時(shí)發(fā)送信息，造成信道碰撞，主控中心與汽車采用主從結(jié)構(gòu)形式通訊，主控中心維護(hù)整個(gè)信息網(wǎng)絡(luò)的操作，它首先根據(jù)系統(tǒng)的配置，順序和每輛車建立“連接”關(guān)系并進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，不成功則標(biāo)記出錯(cuò)原因，斷開“連接”。每個(gè)車被查詢一次即完成一個(gè)周期，避免信息碰撞產(chǎn)生。,第七章信息與通訊,數(shù)字式儀表,綜合信息系統(tǒng),定位導(dǎo)航系統(tǒng),蜂窩電話,蜂窩電話和交換站通過(guò)無(wú)線電聯(lián)結(jié)，電話可隨汽車移動(dòng)。由多條通道由頻率段聯(lián)結(jié)，為充分利用無(wú)線電波和增加裝機(jī)容量。將區(qū)域分為多個(gè)較小的區(qū)域，建立覆蓋每個(gè)區(qū)域的交換站，減少發(fā)射功率，同時(shí)無(wú)線電波的范圍減小了，同一頻率就可以用在其它的地區(qū)。,蜂窩電話與常用的電話不同，使用的是無(wú)線電波，則開始通訊時(shí)要選擇合適的通道，需要通過(guò)交換站的聯(lián)結(jié)，還需要獲得汽車的位置以便能接通電話。,在每個(gè)區(qū)域的邊界有重疊區(qū)域，保證區(qū)域之間可以切換，實(shí)現(xiàn)汽車通過(guò)不同的區(qū)域時(shí)通訊不會(huì)中斷。,第七章信息與通訊,數(shù)字式儀表,綜合信息系統(tǒng),定位導(dǎo)航系統(tǒng),蜂窩電話,通電控制。除電話通道，還有控制通道，它又分為接收控制和發(fā)射控制。通電后，蜂窩電話檢查“接收控制通道”并以最大的接收能力選擇通道。從該通道接收到地方無(wú)線電站的地區(qū)分類碼。如果接收的碼與所存的碼不同，則在地方無(wú)線電站將汽車的位置登記，隨后接收控制通道進(jìn)入實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)狀態(tài)，電話處在等待狀態(tài)。位置登記。因?yàn)闊o(wú)線電站的呼叫范圍有限，需預(yù)先知道電話的位置。每個(gè)電話的地區(qū)號(hào)已由無(wú)線電站設(shè)好。當(dāng)汽車從控制區(qū)A移動(dòng)到B時(shí)，地區(qū)號(hào)發(fā)生變化，電話進(jìn)行切換調(diào)整，并利用“發(fā)射控制通道”在無(wú)線電站登記。登記位置信息也送入本地存儲(chǔ)站，從而電話被區(qū)B控制。,第七章信息與通訊,數(shù)字式儀表,綜合信息系統(tǒng),定位導(dǎo)航系統(tǒng),蜂窩電話,通話中的控制。蜂窩電話接收器通話時(shí)，電話需要一條通道，并將與一電話線相聯(lián)。首先是無(wú)線電站通過(guò)發(fā)射控制通道呼叫，一旦通道設(shè)置好，電話機(jī)和無(wú)線電站將切換到該通道并進(jìn)行通道測(cè)試。在確認(rèn)無(wú)誤后，與交換站相聯(lián)。然后就像一般電話一樣，輸出呼叫信號(hào)，與電話線路相聯(lián)，進(jìn)行通話。,第七章信息與通訊,數(shù)字式儀表,綜合信息系統(tǒng),定位導(dǎo)航系統(tǒng),蜂窩電話,接收時(shí)的控制。當(dāng)呼叫信號(hào)傳到話機(jī)時(shí)，電話被拿起，首先是電話交換站請(qǐng)求管汽車所在控制區(qū)域的無(wú)線站呼叫電話。無(wú)線站通過(guò)接收控制通道呼叫電話。蜂窩電話首先通過(guò)該通道發(fā)送應(yīng)答信號(hào)，其次是無(wú)線電站根據(jù)應(yīng)答給出電話通道，完成通道測(cè)試和聯(lián)結(jié)。在聯(lián)結(jié)完通道后，就如同常規(guī)電話一樣驅(qū)動(dòng)電話鈴響起，用戶提起電話后即可同發(fā)話音之間開始通訊。,第七章信息與通訊,數(shù)字式儀表,綜合信息系統(tǒng),定位導(dǎo)航系統(tǒng),蜂窩電話,在通話時(shí)控制通道的切換。因?yàn)榉涓C電話在通話時(shí)是移動(dòng)的，有可能在通話時(shí)從一個(gè)控制區(qū)移到另一個(gè)控制區(qū)。因此，無(wú)線電站在使用的過(guò)程中不停地檢查接收效果，如果變?nèi)?，說(shuō)明汽車離開區(qū)域A，這時(shí)，告知無(wú)線控制站，要求附近的無(wú)線站監(jiān)測(cè)該機(jī)的位置，然后，進(jìn)行新的電話通道測(cè)試，切換到新的控制通道使通話繼續(xù)。,第七章信息與通訊,數(shù)字式儀表,綜合信息系統(tǒng),定位導(dǎo)航系統(tǒng),蜂窩電話,通話結(jié)束的控制。因?yàn)榉涓C電話總是移入移出不同的交換站，有必要監(jiān)測(cè)其移動(dòng)而計(jì)算費(fèi)用。當(dāng)通話結(jié)束時(shí)電話的接收器被替換，相應(yīng)信息將發(fā)送到本地存儲(chǔ)站，從而可以計(jì)費(fèi)。然后電話線順序地切斷，地方無(wú)線電站要求蜂窩電話打開電話通道，等待下一次電話的呼叫、接收控制。,第七章信息與通訊,數(shù)字式儀表,綜合信息系統(tǒng),定位導(dǎo)航系統(tǒng),蜂窩電話,為了增加蜂窩電話的服務(wù)能力，還有其它的一些電話可供使用。如免提電話。此電話有一個(gè)裝在方向盤中的話筒，所以在使用時(shí)駕駛員不必手拿話筒講話。另外也在發(fā)展預(yù)先錄入電話號(hào)碼和人名，說(shuō)出人名即可撥叫電話的聲控電話等。,汽車電子技術(shù),山東大學(xué)交通運(yùn)輸研究所程勇,謝謝,