GPS控制技術(shù)--GPS控制系統(tǒng)的組成

1、來(lái)自來(lái)自 中國(guó)最大的資料庫(kù)下載中國(guó)最大的資料庫(kù)下載GPSGPS控制技術(shù)控制技術(shù) 劉偉蓮劉偉蓮 中的應(yīng)用中的應(yīng)用來(lái)自來(lái)自 中國(guó)最大的資料庫(kù)下載中國(guó)最大的資料庫(kù)下載 概述 GPS控制系統(tǒng)的組成工作原理 GPS在汽車(chē)上的應(yīng)用 GPS的主要功能 國(guó)內(nèi)外GPS導(dǎo)向的應(yīng)用與發(fā)展來(lái)自來(lái)自 中國(guó)最大的資料庫(kù)下載中國(guó)最大的資料庫(kù)下載1概述nGPS是是GlobalPositioningSystem的簡(jiǎn)稱(chēng)，即全球衛(wèi)星定位系的簡(jiǎn)稱(chēng)，即全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)統(tǒng) ，n最初應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，是美軍最初應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，是美軍71年代初年代初“子午儀衛(wèi)星導(dǎo)航定位子午儀衛(wèi)星導(dǎo)航定位”技術(shù)技術(shù)上發(fā)展起來(lái)的，具有上發(fā)展起來(lái)的，具有全球性，全

2、能性（陸地，海洋，航空），全天候全球性，全能性（陸地，海洋，航空），全天候優(yōu)勢(shì)優(yōu)勢(shì)n民用方面：最大的民用市場(chǎng)就是汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)民用方面：最大的民用市場(chǎng)就是汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng) 汽車(chē)工業(yè)成為一個(gè)國(guó)家的文明象征，隨著他的發(fā)展也帶來(lái)諸多汽車(chē)工業(yè)成為一個(gè)國(guó)家的文明象征，隨著他的發(fā)展也帶來(lái)諸多問(wèn)題，例如交通堵塞，社會(huì)環(huán)境的一大公害，利用問(wèn)題，例如交通堵塞，社會(huì)環(huán)境的一大公害，利用GPS發(fā)展汽車(chē)導(dǎo)航發(fā)展汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)是解決城市交通堵塞的一個(gè)高科技手段。系統(tǒng)是解決城市交通堵塞的一個(gè)高科技手段。n汽車(chē)導(dǎo)航的目的：引導(dǎo)汽車(chē)在繁忙交通狀態(tài)和復(fù)雜的道路網(wǎng)絡(luò)中引導(dǎo)汽車(chē)在繁忙交通狀態(tài)和復(fù)雜的道路網(wǎng)絡(luò)中,選選擇最佳的路徑擇最佳的路徑

3、,使其能在盡量短的時(shí)間和路程內(nèi)到達(dá)目的地使其能在盡量短的時(shí)間和路程內(nèi)到達(dá)目的地.n他能回答我們?nèi)齻€(gè)問(wèn)題：我現(xiàn)在在哪里？要去哪里？如何去？他能回答我們?nèi)齻€(gè)問(wèn)題：我現(xiàn)在在哪里？要去哪里？如何去？來(lái)自來(lái)自 中國(guó)最大的資料庫(kù)下載中國(guó)最大的資料庫(kù)下載二GPS系統(tǒng)組成和工作原理n1系統(tǒng)組成：空間部分，地面支撐系統(tǒng)，用戶設(shè)備太空部分由24顆人造衛(wèi)星組成地面監(jiān)控部分接收 傳遞 監(jiān)控衛(wèi)星發(fā)回的信號(hào)用戶設(shè)備車(chē)載導(dǎo)航儀，接收機(jī)(主控制中心在美國(guó)主控制中心在美國(guó)n用戶設(shè)備：接收機(jī)主要接收接收機(jī)主要接收C/AC/A碼和碼和P P碼定位，碼定位， P P碼定位精度高（供美國(guó)碼定位精度高（供美國(guó)軍方使用）軍方使用） C/A

4、C/A碼供一般用戶使用碼供一般用戶使用來(lái)自來(lái)自 中國(guó)最大的資料庫(kù)下載中國(guó)最大的資料庫(kù)下載n1.空間部分(導(dǎo)航衛(wèi)星).空間部分使用24顆(其中3顆衛(wèi)星為備用)高度為20200km的導(dǎo)航衛(wèi)星組成衛(wèi)星星座.分布如圖n2. 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。n3.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(chēng)GPS接收機(jī)。來(lái)自來(lái)自 中國(guó)最大的資料庫(kù)下載中國(guó)最大的資料庫(kù)下載2 工作原理分布在與地球赤道面傾角為55的六個(gè)軌道面上有24顆衛(wèi)星（21顆工作星，3顆備用星）其運(yùn)行

5、周期為1小時(shí)58分，軌道平面高度為20200km，這樣的分布保證每天出現(xiàn)在地平線上的衛(wèi)星數(shù)目在411顆左右，在地球的任何地方都能同時(shí)收到4顆 以上衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào)，計(jì)算機(jī)根據(jù)這些信號(hào)可計(jì)算出用戶目前在地球坐標(biāo)系中的位置。衛(wèi)星在圍繞其軌道運(yùn)行時(shí)，向地面發(fā)出的信息，包括其軌道位置信息和電波發(fā)射時(shí)刻信號(hào)。接收機(jī)根據(jù)衛(wèi)星所發(fā)出的信號(hào)到接收到信號(hào)所經(jīng)歷的時(shí)間，便可算出兩者的距離。如果知道某點(diǎn)至第一個(gè)衛(wèi)星的距離，那末該點(diǎn)來(lái)自來(lái)自 中國(guó)最大的資料庫(kù)下載中國(guó)最大的資料庫(kù)下載 當(dāng)出現(xiàn)接受信息時(shí)鐘誤差是三個(gè)球面無(wú)法相交時(shí)利用第四顆衛(wèi)星的信息進(jìn)行修正.若用戶時(shí)鐘和衛(wèi)星時(shí)鐘相差t,則測(cè)得距離F= Ri+t *c=Ri+

6、E , 根據(jù)方程： F=(Xi-X0)2+(Yi-Y0)2+(Zi-Z0)21/2+E (i=1,2,3,4) 式中 Ri 各衛(wèi)星到汽車(chē)的距離，單位為m; C 無(wú)線電波傳播速度，與光速相等; ti 各衛(wèi)星電波傳到汽車(chē)所用時(shí)間. E 由時(shí)鐘誤差引起的定位誤差。 解方程組可以求出汽車(chē)的位置坐標(biāo)來(lái)自來(lái)自 中國(guó)最大的資料庫(kù)下載中國(guó)最大的資料庫(kù)下載n提高定位精度的措施提高定位精度的措施：采用差分GPS定位算法偉來(lái)自來(lái)自 中國(guó)最大的資料庫(kù)下載中國(guó)最大的資料庫(kù)下載三GPS系統(tǒng)在汽車(chē)上的應(yīng)用n1。汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)組成： GPS ,車(chē)載部分，主控中心 來(lái)自來(lái)自 中國(guó)最大的資料庫(kù)下載中國(guó)最大的資料庫(kù)下載來(lái)自來(lái)自 中國(guó)

7、最大的資料庫(kù)下載中國(guó)最大的資料庫(kù)下載 汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)方框圖來(lái)自來(lái)自 中國(guó)最大的資料庫(kù)下載中國(guó)最大的資料庫(kù)下載 汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)主控中心主控中心來(lái)自來(lái)自 中國(guó)最大的資料庫(kù)下載中國(guó)最大的資料庫(kù)下載n主控中心主控中心由電臺(tái).調(diào)制解調(diào)器，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和電子地圖組成，n電臺(tái)：接收汽車(chē)上電臺(tái)發(fā)出的位置信息，同時(shí)反 饋汽車(chē)n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n計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：接收到汽車(chē)的位置信息后進(jìn)行簡(jiǎn)單預(yù)處理，然后按決定的通信協(xié)議，包裝該信息并送往工作站，n工作站：在矢量電子地圖數(shù)據(jù)上顯示汽車(chē)的位置，并提供空間查詢(xún)功能來(lái)自來(lái)自 中國(guó)最大的資料庫(kù)下載中國(guó)最大的資料庫(kù)下載n車(chē)載部分由車(chē)載部分由G

8、PS接收機(jī)，調(diào)制解調(diào)器，電臺(tái)組成，還包括接收機(jī)，調(diào)制解調(diào)器，電臺(tái)組成，還包括自律導(dǎo)航裝置，車(chē)速傳感器，陀螺傳感器自律導(dǎo)航裝置，車(chē)速傳感器，陀螺傳感器,CD-ROM驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器，LCD顯示器顯示器來(lái)自來(lái)自 中國(guó)最大的資料庫(kù)下載中國(guó)最大的資料庫(kù)下載n自律導(dǎo)航裝置：當(dāng)行駛到地下隧道，高層自律導(dǎo)航裝置：當(dāng)行駛到地下隧道，高層 樓群樓群，密集森林等地段時(shí)，由于遮擋，此時(shí)汽車(chē)與衛(wèi)星失去聯(lián)系，我們用車(chē)密集森林等地段時(shí)，由于遮擋，此時(shí)汽車(chē)與衛(wèi)星失去聯(lián)系，我們用車(chē)速傳感器自動(dòng)地從汽車(chē)前進(jìn)的速度中檢測(cè)出車(chē)速脈沖速傳感器自動(dòng)地從汽車(chē)前進(jìn)的速度中檢測(cè)出車(chē)速脈沖.通過(guò)微處理器通過(guò)微處理器的運(yùn)算直接由速度和時(shí)間中求出行

9、駛的距離的運(yùn)算直接由速度和時(shí)間中求出行駛的距離(不過(guò)此時(shí)汽車(chē)是高速行不過(guò)此時(shí)汽車(chē)是高速行駛輪胎會(huì)膨脹。用輪胎轉(zhuǎn)速求出的距離會(huì)產(chǎn)生誤差，所以要取一個(gè)向駛輪胎會(huì)膨脹。用輪胎轉(zhuǎn)速求出的距離會(huì)產(chǎn)生誤差，所以要取一個(gè)向上的距離系數(shù)來(lái)修正上的距離系數(shù)來(lái)修正)。n陀螺傳感器：當(dāng)汽車(chē)行駛在彎路，蛇形路面，勾狀山道，陀螺傳感器：當(dāng)汽車(chē)行駛在彎路，蛇形路面，勾狀山道，雪地打滑，輪渡過(guò)河，更換輪胎，環(huán)狀盤(pán)形橋等路況時(shí)，雪地打滑，輪渡過(guò)河，更換輪胎，環(huán)狀盤(pán)形橋等路況時(shí)，汽車(chē)的前進(jìn)方向，行駛狀態(tài)汽車(chē)的前進(jìn)方向，行駛狀態(tài)(即汽車(chē)行駛的角速度即汽車(chē)行駛的角速度)都要發(fā)都要發(fā)生變化，此時(shí)只有通過(guò)陀螺傳感器對(duì)航向絕對(duì)位置的檢測(cè)

10、生變化，此時(shí)只有通過(guò)陀螺傳感器對(duì)航向絕對(duì)位置的檢測(cè)和修正才能得到汽車(chē)的正確定位坐標(biāo)。和修正才能得到汽車(chē)的正確定位坐標(biāo)。n自律導(dǎo)航特點(diǎn)：不受時(shí)間地點(diǎn)路況影響，又具有自律導(dǎo)航特點(diǎn)：不受時(shí)間地點(diǎn)路況影響，又具有一定定位精度一定定位精度來(lái)自來(lái)自 中國(guó)最大的資料庫(kù)下載中國(guó)最大的資料庫(kù)下載n陀螺傳感器：測(cè)量汽車(chē)前進(jìn)方向和行使?fàn)顟B(tài)測(cè)量汽車(chē)前進(jìn)方向和行使?fàn)顟B(tài)n 汽車(chē)行使的曲線距離與衛(wèi)星導(dǎo)航的經(jīng)緯度直線坐標(biāo)產(chǎn)生誤差時(shí)，陀汽車(chē)行使的曲線距離與衛(wèi)星導(dǎo)航的經(jīng)緯度直線坐標(biāo)產(chǎn)生誤差時(shí)，陀螺傳感器得到該誤差信號(hào)，經(jīng)過(guò)微處理器可得到汽車(chē)正確的位置螺傳感器得到該誤差信號(hào)，經(jīng)過(guò)微處理器可得到汽車(chē)正確的位置勾狀山道勾狀山道發(fā)夾式彎

11、路發(fā)夾式彎路蛇形路面蛇形路面輪渡過(guò)河輪渡過(guò)河雪地打滑雪地打滑更換輪胎更換輪胎環(huán)狀盤(pán)形橋環(huán)狀盤(pán)形橋來(lái)自來(lái)自 中國(guó)最大的資料庫(kù)下載中國(guó)最大的資料庫(kù)下載車(chē)速傳感器：在以下?tīng)顩r時(shí)，在以下?tīng)顩r時(shí)，GPSGPS衛(wèi)星失去聯(lián)系，在中斷信號(hào)的瞬衛(wèi)星失去聯(lián)系，在中斷信號(hào)的瞬間由車(chē)速傳感器直接檢測(cè)出車(chē)速脈沖送微處理器，然后通過(guò)計(jì)算求出間由車(chē)速傳感器直接檢測(cè)出車(chē)速脈沖送微處理器，然后通過(guò)計(jì)算求出汽車(chē)前進(jìn)距離，紀(jì)錄汽車(chē)與衛(wèi)星失去聯(lián)系后的每一瞬間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，從汽車(chē)前進(jìn)距離，紀(jì)錄汽車(chē)與衛(wèi)星失去聯(lián)系后的每一瞬間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，從而給出汽車(chē)前進(jìn)的正確位置而給出汽車(chē)前進(jìn)的正確位置 隧道中隧道中高層大樓間高層大樓間 地下車(chē)庫(kù)地下車(chē)庫(kù)密集樹(shù)

12、林間密集樹(shù)林間高架橋下高架橋下 在障礙物中由車(chē)速傳感器直接導(dǎo)入自律導(dǎo)航來(lái)自來(lái)自 中國(guó)最大的資料庫(kù)下載中國(guó)最大的資料庫(kù)下載n其他部件：n地圖匹配器：由于種種原因有時(shí)收不到由于種種原因有時(shí)收不到GPSGPS的正確信號(hào)，自律導(dǎo)航的正確信號(hào)，自律導(dǎo)航 中的傳感器融合技術(shù)所檢測(cè)到的定位信息也存在著一定誤差中的傳感器融合技術(shù)所檢測(cè)到的定位信息也存在著一定誤差 n原理：把汽車(chē)行駛的軌跡與數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫(kù)提供的路徑進(jìn)行相關(guān)比較，實(shí)際原理：把汽車(chē)行駛的軌跡與數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫(kù)提供的路徑進(jìn)行相關(guān)比較，實(shí)際上就是一個(gè)數(shù)字相關(guān)比較器上就是一個(gè)數(shù)字相關(guān)比較器 經(jīng)過(guò)地圖匹配器路線得到修正經(jīng)過(guò)地圖匹配器路線得到修正 地圖匹配來(lái)自

13、來(lái)自 中國(guó)最大的資料庫(kù)下載中國(guó)最大的資料庫(kù)下載電子地圖數(shù)據(jù)庫(kù)：定位與導(dǎo)航的定位標(biāo)準(zhǔn)，存儲(chǔ)于DVD光盤(pán)中。一張DVD光盤(pán)中預(yù)存1000萬(wàn)個(gè)街道地址，1900萬(wàn)個(gè)電話號(hào)碼n路徑引導(dǎo)：把存儲(chǔ)在電子地圖數(shù)據(jù)庫(kù)中的各種路徑進(jìn)行路徑規(guī)劃，然后對(duì)車(chē)輛進(jìn)行路徑引導(dǎo) 來(lái)自來(lái)自 中國(guó)最大的資料庫(kù)下載中國(guó)最大的資料庫(kù)下載nLCD顯示器（液晶）有一種由平面圖到鳥(niǎo)瞰圖的轉(zhuǎn)換功能，有一種由平面圖到鳥(niǎo)瞰圖的轉(zhuǎn)換功能，以解除司機(jī)長(zhǎng)時(shí)間觀看屏幕時(shí)眼睛疲勞。使起點(diǎn)到目的地全貌一目了以解除司機(jī)長(zhǎng)時(shí)間觀看屏幕時(shí)眼睛疲勞。使起點(diǎn)到目的地全貌一目了然然來(lái)自來(lái)自 中國(guó)最大的資料庫(kù)下載中國(guó)最大的資料庫(kù)下載來(lái)自來(lái)自 中國(guó)最大的資料庫(kù)下載中國(guó)最

14、大的資料庫(kù)下載 GPS的工作原理主要包括偽距測(cè)量、定位計(jì)算、最佳導(dǎo)航星選擇算法(即從多顆可見(jiàn)導(dǎo)航衛(wèi)星中選擇4顆幾何關(guān)系最好的衛(wèi)星進(jìn)行導(dǎo)航定位)和導(dǎo)航算法。來(lái)自來(lái)自 中國(guó)最大的資料庫(kù)下載中國(guó)最大的資料庫(kù)下載四 GPS的主要功能車(chē)輛跟蹤：利用GPS和電子地圖可以實(shí)時(shí)提供出行路線的規(guī)劃和導(dǎo)航信息查詢(xún)?cè)拕?wù)指揮緊急援助來(lái)自來(lái)自 中國(guó)最大的資料庫(kù)下載中國(guó)最大的資料庫(kù)下載來(lái)自來(lái)自 中國(guó)最大的資料庫(kù)下載中國(guó)最大的資料庫(kù)下載來(lái)自來(lái)自 中國(guó)最大的資料庫(kù)下載中國(guó)最大的資料庫(kù)下載n在該系統(tǒng)中，通常采用多個(gè)汽車(chē)公用一個(gè)信息通道，當(dāng)有多個(gè)汽車(chē)同時(shí)發(fā)送GPS信息時(shí)，將會(huì)造成信道碰撞現(xiàn)象，使傳輸出現(xiàn)錯(cuò)誤。為了解決這一問(wèn)題、系

15、統(tǒng)主控中心與備汽車(chē)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，順序和每輛汽車(chē)建立“連接”關(guān)系并進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，如果不成功則標(biāo)記出錯(cuò)的原因，最后斷開(kāi)“連接”。每個(gè)汽車(chē)被查詢(xún)一次即完成一個(gè)周期，從而可以避免信息碰撞產(chǎn)生。該系統(tǒng)的主控中心及車(chē)載電臺(tái)的通信管理模塊流程圖如圖。來(lái)自來(lái)自 中國(guó)最大的資料庫(kù)下載中國(guó)最大的資料庫(kù)下載來(lái)自來(lái)自 中國(guó)最大的資料庫(kù)下載中國(guó)最大的資料庫(kù)下載國(guó)內(nèi)外國(guó)內(nèi)外GPSGPS汽車(chē)導(dǎo)向的應(yīng)用與發(fā)展汽車(chē)導(dǎo)向的應(yīng)用與發(fā)展.1.日本 在日本的一些豪華轎車(chē)上，導(dǎo)向(航)系統(tǒng)已不再是選裝，而變 成了標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。例如，豐田公司的 window牌，日產(chǎn)公司的cina牌

16、、本田公司的Legend牌此外還有一些進(jìn)口轎車(chē),如奔馳公門(mén)的s級(jí)轎車(chē)、寶馬(BMW)公司的7系列和5系列轎車(chē)，都把導(dǎo)向系統(tǒng)裝到最新出產(chǎn)的汽車(chē)上。由于汽車(chē)導(dǎo)向系統(tǒng)可以擴(kuò)展到更多的車(chē)型，在車(chē)內(nèi)裝飾設(shè)計(jì)中，儀表板上都留出一塊15cm左右的視頻顯示屏幕的位置.1997年在日本銷(xiāo)售的新車(chē)中有1/10安裝了導(dǎo)向系統(tǒng)，安裝比例雖然還不夠大，卻大大促進(jìn)了汽車(chē)導(dǎo)向系統(tǒng)的發(fā)展. 2.美國(guó) GPS汽車(chē)導(dǎo)向系統(tǒng)在美國(guó)只有新型轎車(chē)才安裝使用，因?yàn)閷?dǎo)向系統(tǒng)在美國(guó)起步較晚。為了加快GPS汽車(chē)導(dǎo)向系統(tǒng)的發(fā)展，1996年美國(guó)運(yùn)輸部作出一項(xiàng)規(guī)定：未來(lái)汽車(chē)必須使用導(dǎo)向系統(tǒng)。3.德國(guó) 汽車(chē)電子導(dǎo)向系統(tǒng)將在德國(guó)大規(guī)模投入使用。西克斯特

17、公司(德國(guó)最大的出租車(chē)公司之一)已于1997年采購(gòu)8000輛裝有導(dǎo)向系統(tǒng)的奔馳汽車(chē)，在德國(guó)八大飛機(jī)場(chǎng)提供服務(wù)。該車(chē)導(dǎo)向系統(tǒng)只要駕駛員把目的地輸入車(chē)上的微機(jī)后，微機(jī)就借助衛(wèi)星計(jì)算出最短的行車(chē)路線，然后在屏幕上用圖像和聲音引導(dǎo)駕駛員開(kāi)向目的地。來(lái)自來(lái)自 中國(guó)最大的資料庫(kù)下載中國(guó)最大的資料庫(kù)下載n國(guó)內(nèi)GPS汽車(chē)導(dǎo)向的研究與應(yīng)用 GPS汽車(chē)導(dǎo)向系統(tǒng)的研制和應(yīng)用在國(guó)內(nèi)起步較晚,仍處于初級(jí)階段，目前主要應(yīng)用在專(zhuān)用汽車(chē)上，如銀行運(yùn)鈔車(chē)、公安巡邏車(chē)等。 1.北京航空航天大學(xué)進(jìn)行了多年的研究，將全球定位技術(shù)(GPS), 地理信息系統(tǒng)和現(xiàn)代通信技術(shù)綜合在一起。其主要功能是將任何裝有GPS接收機(jī)的移動(dòng)目標(biāo)的動(dòng)態(tài)位置(經(jīng)度、緯度、高度)、時(shí)間、狀況等信息，適時(shí)地通過(guò)無(wú)線通訊網(wǎng)鏈傳送至主控制基地中心，而后面具有強(qiáng)大地理信息處理、查詢(xún)功能的電子地圖上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)軌跡的顯示，并能對(duì)準(zhǔn)確位置、速度