10第十章汽车导航系统1培训课件.ppt

10第十章汽车导航系统1培训课件.ppt第十章汽车导航系统第一节概述第二节GPS的工作原理第三节汽车GPS的作用类型及特点第四节汽车导航技术的发展前景第一节概述一、***导航系统目前,世界上正在运行的全球***导航系统主要有两大系统,即美国的GPS系统和俄罗斯的GLONASS(格鲁纳斯)系统。近年来,欧洲也提出了具有自己特色的GALILEO(伽利略)全球***计划。中国在21世纪初也已开始建设拥有自主知识产权的全球***导航系统,即北斗星卫星导航系统。该系统空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止卫星组成,提供开放服务和授权服务两种服务方式。在太空的全球***导航系统方面,将形成美、俄、欧、中“四强争霸”的格局。下一页返回第一节概述由于美国的全球***系统GPS在大多数国家和地区得到了广泛应用,这里主要介绍美国的GPS系统***系统(GlohlPositioningSystem,GPS)目前是广泛应用于汽车的定位导航系统。它是基于美国发射的24颗共同作用的军用卫星网络,实现世界范围导航的。24颗卫星分布在互成60°的6个椭圆轨道面上,如图10一1所示。GPS是以24颗定位人造卫星为基础,向全球各地全大候提供三维位置、三维速度等信息的一种无线电定位导航系统。GPS汽车定位系统如图10-2所示,它由三部分构成,一是地面控制部分,由主控站、地面大线、监测站及通信辅助系统组成。二是空间部分,由24颗卫星组成,分布在6个轨道平面。三是用户接收部分,由卫星大线、GPS接收机和数据处理软件组成。下一页返回上一页第一节概述二、合成导航系统如果没有地面标记和不能持续地按大文方法确定地点,则需要采用合成导航,如图10-3所示。返回上一页第二节GPS的工作原理一、,如确定大空星星的位置,可取太阳或可见山峰为参考系。为确定物体位置的参考系统至少要确定参考系统的原点和零点以及相应的主方向。在实际中用坐标系确定物体位置,位置参考系统之一就是笛卡尔直角、直线坐标系,如大家熟知的城市地图。要在地球上的很大空间确定物体的位置就无法再用笛卡尔坐标系,只能采用带圆形线网格的地理坐标系。下一页返回第二节GPS的工作原理在北南方向并在两极相交的所有坐标线称为子午线。子午线在赤道按角度距离分为东经度和西经度,零子午线始于伦敦的格林尼治,这就是经线。第二组坐标线从东向西,并与所有的子午线成直角相交。赤道是北纬线和南纬线计数的始点。对这样的坐标线作适当修改就能用于实际的地球体。只是这些坐标线不再是圆形的,而是复杂的曲线。根据这些曲线就可用两个数确定地球上的每一个点。下一页返回上一页第二节GPS的工作原理在地图上画出地球表面纬线有一种适用于地面导航的有效的坐标系方法,如麦卡托(Mersaton)投射法和以此为基础的通用横向麦卡托投影法(UnivesaleTransversalsMersaton-Projektion,UTM)。其方法是:画出从地球引出的投影射线落向圆柱形罩上的球形的地球表面上的每一个点,这些点一方面靠在赤道线上,另一方面旋转90°靠在子午线上,如图10-4、图10一5所示。在不断制作时会出现不可避免的失真,需用失真因数进行修正。展开圆柱形罩就可得到一张平面图。,并在6个不同的旋转轨道上每12h绕地球转动一次,并且每秒50次向地球发送专门的位置信号、识别信号和时间信号在任意时刻,地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。由于卫星的位置精确可知,在GPS观测中,我们可得到卫星与接收机之间的距离,利用三维坐标中的距离公式、3颗卫星,就可以组成3个方程,解出观测点的位置(X,Y,Z)。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差,实际上有4个未知数,X,Y,Z和钟差,因而需要引入第4颗卫星,形成4个方程式进行求解,从而得到观测点的经纬度和高度下一页返回上一页第二节GPS的工作原理导航***一般需要4颗卫星,用户根据卫星发射的星历表信息,通过接收机自动地选择能提供最佳几何图形的4颗卫星,到4颗卫星的距离分别等于信号传输时间乘以光速。用户根据卫星发射导航电文中的星历表参数,随时可计算出每颗卫星在发射信号时的位置。当使用不精确的时钟测量时,到卫星的距离称为“伪距离”,这个距离不是用户到卫星的真正距离,其中还包括卫星时钟偏差、用户时钟偏差以及信号传播延迟引起的测量误差。卫星时钟与全球定位系统时间必须精确同步才能保证系统正常运行,通过每颗卫星采用的原子钟频率标准和控制部分提供的时钟校正参数可实现同步。如果用户有与全球定位系统同步的精确时钟,则用3颗卫星就可以完成定位工作,如图10一6所示。下一页返回上一