1 汽车导航系统概述

汽车导航系统是汽车驾驶员的辅助设备,又称汽车导向行驶装置.整个系统是由2大部分组成,一部分由安装在汽车上的全球卫星定位系统(globalpositioningsystem,简称GPS)接收机和显示设备组成,另一部分由计算机信息控制中心组成,两部分通过定位通讯卫星进行联络.计算机信息控制中心是由机动车管理部门授权和组建的,它负责随时观察辖区内指定监控的动态交通情况,并将即时信息发送给全球定位系统中的卫星.作为系统信息储备,驾驶员可以通过设置在汽车内的GPS系统联网发出信息,由全球定位卫星确定汽车位置,显示电子地图.驾驶员只要输入目的地信息,显示屏上就会立即显示该车所在位置及目前交通状况,预先编制出***行驶路线,并显示在电子地图上,以供参考.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.驾驶员按照导航系统给定的路线行驶,可以保证安全、快捷地到达目的地. 

2 汽车导航系统的组成及工作原理 汽车导航系统由GPS、导航电控单元、无线电接收系统、传感器和导航显示器等组成。

211 全球卫星定位系统(GPS) GPS用来确定汽车在地球上的确切位置 .它是由空间卫星、地面信息控制中心和用户接收等3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12h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,并向全球各地全天候地提供三维位置、三维速度的信息服务,是一种***的无线电导航和定位系统. 卫星定位原理:导航卫星在围绕其轨道运行时发回信息(包括轨道信息和电波信号),接收一方根据卫星发出信号到接收信号所经历的时间,结合无线电传播速度(3×108m??s),便可计算出两者间的距离,以该距离为半径,以卫星为圆心,就形成一个球面,当接收一方同时知道与3颗卫星的距离时,就形成3个球面,其交点就是接收一方(汽车)的位置[2].

212 传感器 汽车卫星导航系统所用的传感器有车速传感器、转向角传感器、地磁传感器、轮速传感器等.车速传感器是用来记录汽车行驶的即时速度;转向角传感器是用来检测汽车转向盘的变化情况;地磁传感器是用来检测汽车的方位,电控单元综合分析3个传感器的信息可确定汽车的运动轨迹;轮速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. 其中,地磁传感器的结构和工作原理如下:地磁传感器是一个双线圈发电机型地磁矢量传感器.在导磁环上沿圆周方向绕有励磁线圈,并在其径向上有相互垂直的X和Y2个线圈.励磁线圈的电源用交流电.当汽车转弯时,2个检测线圈的磁通量发生不同的变化,从而发出不同大小的电动势,导航电控单元根据该电动势便可测出汽车的行驶方向[3].

213 数字化电子地图和激光盘 汽车导航系统的推广与应用的关键是电子地图.汽车导航系统都装配有刻录了电子地图的ROM激光光盘,将道路形状数值化,制成数字化地图.驾驶员打开车辆导航系统后,车内显示器显示出道路地图,而随着汽车的运动,以该车位置为中心的区段随之移动.随着城乡建设及道路变化,电子地图光盘也需要定期更换.目前在美国和日本汽车公司建立的呼叫中心或公共交通信息电台,通过GSM移动通讯形式发短消息或通过电台发送***交通信息提供给汽车上的导航设备,可以对汽车上电子地图的信息随时进行修正.

214 导航电控单元 导航电控单元是汽车导航系统的控制中心,能根据全球定位接收系统接收到的卫星信号和装在车上的各种传感器检测的信息,结合存储器中的地图数据,经过计算处理后,再进行综合的图像协调,然后通过显示器将地图显示在其屏幕上,并以闪光的标志表示汽车的实时位置,同时指示汽车行驶方向,不断显示目前距目的地的距离,可通过控制键找出***的行驶路线.

215 输出设备 汽车导航系统的输出设备包括显示屏幕和语音输出设备.显示屏幕一般是100～150mm的液晶显示屏(如果需要手写识别作为输入,显示屏表面还有一张透明的触摸屏做保护).它的屏幕可以由几十万个点阵组成,全屏幕有30多万个像素,常用分辨率有640×480或774×435,可以支持高清晰度图像和DVD放像功能.主要显示内容包括地图(相应的道路名称、公路编号、重要地点名称等)、车辆的当前位置、推荐路线等,根据用户的设定还可以显示附近的维修站、加油站、停车场及其他公共服务单位的名称及地理位置等信息,以方便用户需要. 

3 汽车导航系统存在的不足及解决的方法 目前,汽车导航系统还存在以下不足之处:

***,该系统的使用需要强大的网络技术支持,必须靠全球卫星定位系统的技术支撑和地面交通信息控制中心提供的动态实时交通信息,使用地球同步轨道卫星将汽车和当地交通信息控制中心联网.该系统使用成本很高,难以大面积推广.

解决方法:

第四,开发语言识别和声控技术.使用者通过语音代替按键操作发出指令,使导航系统完成相应的工作,导航系统利用声控技术进行语言输出,在必要时向驾驶员发出提示信息,这样驾驶员就不必看屏幕显示信息,从而提高驾驶安全.