汽车导航系统的应用技术

　　汽车导航是近年兴起的一种汽车驾驶辅助设备，驾车者只要将目的地输入汽车导航系统，系统就会根据电子地图自动计算出最合适的路线，并在车辆行驶过程中（例如转弯前）提醒驾驶员按照计算的路线行驶。在整个行驶过程中，驾车者根本不用考虑该走哪条路线就能快捷地到达目的地。

　　当前的汽车导航系统包括两部分：全球定位系统和车辆自动导航系统。汽车导航设备一般是由GPS天线，集成了显示屏幕和功能按键的主机，以及语音输出设备（一般利用汽车音响系统输出语音提示信息）构成的。受车内安装位置的限制，一般汽车导航设备和汽车视像音响合成在一起，可以播放CD、VCD和DVD碟，其中DVD驱动器负责读取电子地图DVD光盘，因此，一些汽车导航系统又称为DVD导航系统。

　　一、全球定位系统GPS

　　介绍汽车导航系统必然要涉及到全球定位系统，即GPS。GPS是英文Global Positioning System（全球定位系统）的缩写，它是由空间卫星、地面监控和用户接收等三大部分组成。空间卫星由24颗卫星组成一个分布网络，分别分布在6条离地面 2万公里、倾斜角为55°的地球准同步轨道上，每条轨道上有4颗卫星。GPS

卫星每隔12小时绕地球一周，使地球上任一地点能够同时接收7～9颗卫星的信号。

　　地面共有1个主控站和5个监控站负责对卫星的监视、遥测、跟踪和控制。它们负责对每颗卫星进行观测，并向主控站提供观测数据。主控站收到数据后，计算出每颗卫星在每一时刻的精确位置，并通过3个注入站将它传送到卫星上去，卫星再将这些数据通过无线电波向地面发射。

　　二、汽车导航系统

　　汽车导航系统中的GPS信号接收器接收卫星发送的信号，根据卫星信号计算出地面接收机的当前位置。如果地面接收机同时收到4颗以上的卫星信号，就能根据卫星的精确位置及发送信号的时刻，通过计算以求得当前地点的位置。汽车导航系统通过车轮传感器、地磁传感器和偏航传感器等三种传感器获取数据，确定汽车的速度和位置。车轮传感器记录车轮的速度，产生的脉冲信号用于定时计算行驶距离和方向变化。地磁传感器通过励磁绕组感应出电压脉冲，测量出沿途地磁场水平分量的大小与起始点磁场的比较，为车载电脑提供补偿数据。电子地图存储容量能够存储汽车运行区域的所有数据，车载电脑与存储道路网络数据不断比较判断，更正定位误差从而确定最佳行驶路径。

　　目前先进的汽车导航系统多用单片机结构，嵌入式操作系统，软件代码存储于ROM中，代码简洁，运行可靠，启动及关闭迅速，具有几乎完整的PC组件和输入输出端口，适应汽车恶劣的工作环境，在高温或低温以及剧烈振动环境下工作可靠性高。

　　三、自主导航

　　汽车自动导航系统的作用是根据GPS接收机提供的车辆当前位置和用户输入的车辆目的地、参照电子地图计算的行驶路线，并在行驶中将信息提供给驾车者。目前世界上应用较多的是自主导航，其主要特征是每套车载导航设备都自带电子地图，定位和导航功能全部由车载设备完成。它的工作过程主要有以下步骤：

　　（1）输入数据信息。出发前，车主将目的地输入到导航设备中，在系统显示的电子地图上直接点击选取地点，或者是借助某种输入方法，将目的地名称输入到系统中。根据输入设备的不同，可以有不同的地名输入方法，依靠按键或触摸屏可以实现几乎所有的操纵功能。为了便利，目前人们也在开发语音识别技术的产品。

　　（2）显示电子地图。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、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。汽车导航主机从GPS接收机得到经过计算确定的当前点经纬度，通过与电子地图数据的对比，就可以随时确定车辆当前所在的地点。一般汽车导航系统将车辆当前位置默认为出发点，在用户输入了目的地之后，导航系统根据电子地图上存储的地图信息，就可以自动计算出一条最合适的推荐路线。在有的系统中，用户还可以指定途中希望经过的途径点，或者指定一定的路线选择规则（如不允许经过高速公路、按照行驶路线最短的原则等）。推荐的路线将以醒目的方式显示在屏幕上的地图中，同时屏幕上也时刻显示出车辆的当前位置，以提供参考。如果行驶过程中车辆偏离了推荐的路线，系统会自动删除原有路线并以车辆当前点为出发点重新计算路线，并将修正后的路线作为新的推荐路线。