車身電控(項(xiàng)目四)課件

1、點(diǎn)擊進(jìn)入學(xué)習(xí)項(xiàng)目四 倒車?yán)走_(dá)與GPS導(dǎo)航系統(tǒng)維修任務(wù)1 了解倒車?yán)走_(dá) 1目前流行的倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)主要有以下兩種類型：一是普通倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)，其特點(diǎn)是通過裝在車尾保險(xiǎn)杠上的發(fā)射探頭發(fā)射超聲波，超聲波遇到障礙物立即反射返接收探頭，由此來確定障礙物離車尾的距離，并通過聲音或者數(shù)字顯示進(jìn)行報(bào)警。二是可視倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)，其特點(diǎn)是通過在車尾（一般是在掛牌照的上方）裝一個(gè)車載攝像頭，當(dāng)汽車掛上倒擋時(shí)，可視倒車?yán)走_(dá)自動(dòng)啟動(dòng)，把尾部車載攝像頭拍下的圖像通過視頻連接線顯示在儀表盤的液晶車載顯示屏幕上。一、了解倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)2倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)由超聲波傳感器（俗稱探頭）、控制器（主機(jī)）和顯示器（或蜂鳴器）等部分組成，見圖4-1所

2、示。（1）探頭：由超聲波傳感器、硅膠減振器、塑料外殼三部分組成，安裝在車后的保險(xiǎn)杠上，可發(fā)送超聲波和接收反射后的超聲波。（2）主機(jī)：由接收控制電路、放大電路、濾波電路、聲光報(bào)警電路等組成。通常安裝在行李箱內(nèi)，靠近倒車燈附近，(有的將蜂鳴器與主機(jī)裝在一起) 。（3）顯示器(或蜂鳴器)：數(shù)碼距離顯示、障礙物方位顯示（或聲音報(bào)警、語言提示）的輸出電路，一般安裝在駕駛室內(nèi)，駕駛員易于觀察的部位。圖4-1 倒車?yán)走_(dá)的組成3 （1）按探頭數(shù)目分2探頭3探頭4探頭等，探頭的數(shù)量決定了倒車?yán)走_(dá)的探測覆蓋能力，能減少探測盲區(qū)。 （2）按提示方式可分為波段顯示、數(shù)碼顯示和聲音提示等三種； 波段顯示通常由三種顏色來

3、區(qū)別車輛離障礙物的距離：綠色代表安全距離，黃色代表警告距離，紅色代表危險(xiǎn)距離，此時(shí)，必須立即停止倒車。 數(shù)碼顯示，直接顯示車輛與障礙物的距離數(shù)碼。 聲音提示，倒車時(shí)，如果車后在規(guī)定距離內(nèi)有障礙物，蜂鳴器就會(huì)發(fā)聲，蜂鳴聲越急，表示車輛離障礙物越近，但駕駛者不能確定障礙物離車輛有多遠(yuǎn)。 （3）按探頭與主機(jī)的傳輸方式分為無線傳輸和有線傳輸二種。有線傳輸具有信號傳輸可靠，準(zhǔn)確，但安裝時(shí)要拆卸車輛內(nèi)飾件等部件的特點(diǎn)；而無線傳輸具有信號傳輸易受其它電子信號的干擾，影響系統(tǒng)工作的準(zhǔn)確性甚至失效。普通倒車?yán)走_(dá)的分類：4 下面僅介紹普通倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)工作原理： 駕駛者倒車時(shí)，只要將汽車的變速器檔位被推到R擋，倒車

4、雷達(dá)系統(tǒng)隨即投入工作狀態(tài)。這時(shí)安裝在車輛后保險(xiǎn)杠上的超聲波傳感器就會(huì)向汽車后面發(fā)射超聲波，當(dāng)發(fā)射的超聲波遇到障礙物時(shí)，會(huì)有反射波產(chǎn)生，這些反射波被超聲波傳感器接收后，雷達(dá)控制器就會(huì)利用發(fā)射波與反射波計(jì)算出障礙物與超聲波傳感器之間的距離，再由顯示器顯示距離并發(fā)出警示信號，從而使駕駛者倒車時(shí)做到心中有“數(shù)”，不至于撞上障礙物。整個(gè)過程，駕駛者無須回頭便可知車后的情況，從而使倒車和停車更容易、更安全，見圖4-2所示。 二、倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的工作原理圖4-2 倒車?yán)走_(dá)工作原理框圖5 汽車用的倒車?yán)走_(dá)傳感器為壓電晶體超聲波傳感器。超聲波傳感器實(shí)際上是利用壓電晶體的振蕩來工作的。超聲波傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖43所

5、示，它有兩個(gè)壓電晶片的一個(gè)共振盤，當(dāng)它的兩電極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片就會(huì)產(chǎn)生共振，并帶動(dòng)共振盤振動(dòng)，而產(chǎn)生超聲波。反之，如果兩電極沒有外加電壓，當(dāng)共振盤收到超聲波時(shí)，就會(huì)壓迫壓電晶體片振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號，這時(shí)它就成為超聲波接收器了。因此，超聲波傳感器既可作發(fā)射器，也能作接收器。 (1)超聲波傳感器 圖4-3壓電晶體超聲波傳感器6 我們知道，超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s。因此只要能夠測定由超聲波傳感器發(fā)射的超聲波碰到障礙物時(shí)反射而返回的時(shí)間，就可以測定到障礙物的距離。 超聲波測距的原理就是利用超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)

6、開始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回，超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。雷達(dá)控制器根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間t，就可以計(jì)算出由發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離L，即L340t/2，如圖4-4所示。(2)測定距離圖4-4測定距離的時(shí)間圖 7 當(dāng)在倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)作用范圍內(nèi)檢測到有障礙物時(shí)，警報(bào)器會(huì)向駕駛員發(fā)出清晰可聞的警報(bào)聲，隨著離障礙物的距離越來越近，警報(bào)聲的頻率逐漸增加，直到離障礙物的距離約3040cm時(shí)，警報(bào)聲將長鳴不止，見圖4-5所示。(3) 警報(bào)提示圖4-5警報(bào)示意圖8一、安裝前的準(zhǔn)備 安裝倒車?yán)走_(dá)前需準(zhǔn)備好以下設(shè)備、工具及材料：手電鉆、開孔鉆頭（或探頭專用開孔鉆頭）、尖嘴鉗、剝線鉗、

7、斜口鉗、直流試電筆、螺絲刀、扳手、萬用表、電烙鐵、鋼卷尺、絕緣膠帶、各種規(guī)格扎帶等，如圖4-6所示。任務(wù)3 倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的安裝圖4-6倒車?yán)走_(dá)及安裝常用工量具9探頭主機(jī)顯示器10二、安裝工藝過程 （1）制定方案 確認(rèn)車型，制定倒車?yán)走_(dá)安裝方案。確定倒車?yán)走_(dá)控制主機(jī)、探頭、蜂鳴器、顯示器安裝部位，確定零部件之間布線路徑和串線孔位置。 （2）主機(jī)安裝 將倒車?yán)走_(dá)控制主機(jī)安裝于后備箱內(nèi)安全、隔熱、防潮的適合位置，并安裝牢固可靠。 （3）探頭安裝 選點(diǎn) A車后二傳感器方式，見圖4-7；圖4-7 兩傳感器選點(diǎn)B車后四傳感器方式見圖4-8；圖4-8 四傳感器選點(diǎn)11按照上圖所示最佳高度和寬度選擇垂直、平整

8、、非金屬及無遮擋的位置，使用倒車?yán)走_(dá)探頭專用開口鉆頭打孔,見圖4-9所示。 按左右順序?qū)鞲衅鞔┤氪蚝玫目字?，調(diào)整傳感器的方向，使UP 字母向上，塞入孔內(nèi)并卡緊，注意傳感器的測量面要垂直。（注意：安裝不當(dāng)或安裝錯(cuò)誤將會(huì)產(chǎn)生誤報(bào)）。 安裝好傳感器后依次將插頭對號入座的插入主機(jī)。（注意：插錯(cuò)位置將出現(xiàn)錯(cuò)誤的指示）。 (4)顯示器安裝 將顯示器放在駕駛員容易看到的地方并調(diào)整角度，然后和主機(jī)相連接。12(5)供電線路 打開點(diǎn)火開關(guān)，發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，踩下離合器掛倒車檔，在倒車燈亮?xí)r，用直流電筆找出倒車燈電源正極線并與倒車?yán)走_(dá)主機(jī)電源線（多為紅色線）連接；倒車?yán)走_(dá)主機(jī)搭鐵線（多為黑色線）牢固可靠搭鐵連接。

9、 圖4-9 用探頭專用開口鉆頭打孔 (6)檢查 打開點(diǎn)火開關(guān)，發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)并掛倒檔，觀察倒車?yán)走_(dá)各項(xiàng)功能是否正常；顯示器的顯示是否準(zhǔn)確。 (7)線路整理 倒車?yán)走_(dá)調(diào)整試用合格后，各處導(dǎo)線接頭必須燙錫，并嚴(yán)密絕緣包扎，前后左右貫通的導(dǎo)線必須沿原車線束走向布線，并與原車線束可靠牢固捆扎。13 安裝完畢后，即可進(jìn)行調(diào)試： 探頭探測上下范圍示意圖4-10。 探頭水平探測范圍示意圖4-11。 啟動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，倒車?yán)走_(dá)顯示器電源指示燈點(diǎn)亮。 掛倒車檔位，通常有一聲短促的聲響，表明倒車?yán)走_(dá)進(jìn)入正常的檢測狀態(tài)。 將車正對面一平面墻或障礙物體，慢慢倒車，可聽到變頻提示聲音 (或看到顯示器上的數(shù)字在變化跳動(dòng))

10、。 調(diào)試時(shí)要注意，路面不平、沙地、斜坡；天氣過熱、過冷、過濕；在大雨或有水流進(jìn)了探頭；或者探頭有積雪、積泥、結(jié)冰等情況，都可能會(huì)影響探測結(jié)果。 光滑斜波、光滑圓型球狀、吸音棉物體會(huì)影響探測結(jié)果； 汽車尾部若裝有保險(xiǎn)杠可能會(huì)影響傳感器的正常工作；二、檢測調(diào)試圖4-10 探頭探測上下范圍 圖4-11 探頭水平探測范圍14 現(xiàn)以奧迪A6轎車倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)為例，介紹倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的維修方法。 奧迪A6轎車的倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)大打開接通點(diǎn)火開關(guān)后，倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)開始進(jìn)行約1秒的自檢。如果在自檢過程中倒車?yán)走_(dá)控制單元沒有發(fā)現(xiàn)故障，則系統(tǒng)會(huì)發(fā)出一種短的信號音。如果在自檢過程中倒車?yán)走_(dá)控制單元識(shí)別出故障，則系統(tǒng)會(huì)發(fā)出一個(gè)

11、5秒的連續(xù)音。掛上倒檔后，當(dāng)車輛距離障礙物約1.6m時(shí), 蜂鳴器發(fā)出75ms的音頻脈沖開始報(bào)警。此后車與障礙物間的距離越短，音頻脈沖間隔越?。绰曇粼郊保?。當(dāng)距離在25cm以下時(shí)，蜂鳴器發(fā)出連續(xù)音。 奧迪A6轎車的倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)控制電路見圖4-12與圖4-13。任務(wù)4 倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的維修15H15-倒車警報(bào)蜂鳴器;J446-倒車?yán)走_(dá)控制單元;J218儀表板內(nèi)組合處理器;D-點(diǎn)火開關(guān);K自診斷接線;s6熔絲支架上的熔絲;T6ar6孔白色插頭、右側(cè)A柱分線器倒車警報(bào);T16a16孔自診斷插頭;T16c16孔插頭,在倒車?yán)走_(dá)控制單元上;T3232孔藍(lán)色插頭,在組合儀表上;44接地點(diǎn),左側(cè)A柱下部;19

12、7接地連接（4）在后部線束內(nèi);A2正極連接（15）,在儀表板線束內(nèi);A20連接（15a）在儀表板線束內(nèi);A76連接（自診斷K線）在儀表板線束內(nèi);A108連接（車速信號）在儀表板線束內(nèi)圖4-12 奧迪A6的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)電路圖（1）16G203-左后倒車?yán)走_(dá)傳感器；G204-左后中部倒車?yán)走_(dá)傳感器；G205. 右后中部倒車?yán)走_(dá)傳感器； G206-右后倒車?yán)走_(dá)傳感器；J446-倒車?yán)走_(dá)控制單元；F4-倒車燈開關(guān) F125-多功能開關(guān)；T3ar3孔棕色插頭、右側(cè)A柱分線器；T3au3孔紅色插頭、壓力艙電器盒分線器；T6a6孔藍(lán)色插頭、左側(cè)A柱分線器；T6ar6孔插頭、右側(cè)A柱分線器；T12b12

13、孔黑色插頭、在倒車?yán)走_(dá)控制單元上；T16c16孔插頭、在倒車?yán)走_(dá)控制單元上；A87連接（右前），在儀表板線束上*帶手動(dòng)變速器的車*帶自動(dòng)變速器的車圖4-13奧迪A6的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)電路圖（2）17現(xiàn)以奧迪A6轎車倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)為例，介紹倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的維修方法。大眾車系倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)可用V.A.G1552（或V.A.S 5052）專用型診斷儀或X431等通用型診斷儀進(jìn)行故障診斷與維修。1、連接故障診斷儀V.A.G1552或V.A.S 5052，接通點(diǎn)火開關(guān)，選擇“快速數(shù)據(jù)傳輸”，屏幕顯示“輸入地址碼X X ”。2、輸入倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)地址碼“76”后，故障檢測儀屏幕顯示“76-倒車警報(bào)系統(tǒng)”。3、按

14、“Q”鍵確認(rèn)，5秒后故障檢測儀屏幕顯示出： 4B0919283 倒車警報(bào)系統(tǒng) A6 RDW D15 編碼 01106 WSC06812其中，“4B0919283”為倒車?yán)走_(dá)控制單元零件號；“D15”為倒車?yán)走_(dá)控制單元軟件版本號；“01106”為倒車?yán)走_(dá)控制單元的編碼；“WSC06812”為服務(wù)站代碼。一、倒車?yán)走_(dá)故障碼的讀取和清除18 4、按“”鍵，故障檢測儀屏幕顯示“輸入功能碼X X ”。 5、按“0”和“2”鍵，這時(shí)屏幕顯示“02-查詢故障代碼”。 6、按“Q”鍵確認(rèn)，此時(shí)故障檢測儀屏幕上將顯示出已存儲(chǔ)的故障碼數(shù)量或者顯示“沒有發(fā)現(xiàn)故障”。 奧迪A6倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的故障碼及含義見表4-1。

15、7、如故障檢測儀屏幕上顯示“沒有發(fā)現(xiàn)故障”，按“”鍵后，故障檢測儀屏幕上顯示“輸入功能碼X X ”。 根據(jù)故障碼提示，在排除故障后，切記要輸入功能碼 “05”以清除故障碼（否則已經(jīng)排除了的故障碼仍儲(chǔ)存在控制單元中，成為歷史故障碼），再輸入功能碼“06”結(jié)束輸出。然后關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)并拆下故障檢測儀。19表4-1 奧迪A6倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的故障代碼及含義故障代碼故障原因及部位、元件說明01543倒車?yán)走_(dá)蜂鳴器H15線路對正極短路、斷路或?qū)Φ囟搪?1545倒車?yán)走_(dá)左后傳感器G203線路對正極短路、斷路或?qū)Φ囟搪罚坏管嚴(yán)走_(dá)左后傳感器G203的信號不可靠；倒車?yán)走_(dá)左后傳感器G203損壞01546倒車?yán)走_(dá)左后中

16、部傳感器G204線路對正極短路、斷路或?qū)Φ囟搪?；倒車?yán)走_(dá)左后中部傳感器G204的信號不可靠；倒車?yán)走_(dá)左后中部傳感器G204損壞01547倒車?yán)走_(dá)右后中部傳感器G205線路對正極短路、斷路或?qū)Φ囟搪罚坏管嚴(yán)走_(dá)右后中部傳感器G205的信號不可靠；倒車?yán)走_(dá)右后中部傳感器G205損壞01548倒車?yán)走_(dá)右后傳感器G206線路對正極短路、斷路或?qū)Φ囟搪罚坏管嚴(yán)走_(dá)右后傳感器G206的信號不可靠；倒車?yán)走_(dá)右后傳感器G206損壞01549倒車?yán)走_(dá)傳感器供電線路對正極短路01550倒檔信號線路對正極短路65535倒車?yán)走_(dá)控制單元J446損壞20 在下列情況下，需對倒車?yán)走_(dá)的控制單元J446進(jìn)行編碼： 在維修中如果

17、更換了倒車?yán)走_(dá)的控制單元J446，則必須對控制單元J446進(jìn)行編碼。 另外，通過倒車?yán)走_(dá)控制單元編碼可使倒車?yán)走_(dá)控制單元J446適應(yīng)于相應(yīng)車型的特殊需要，包括： 變速器型式（手動(dòng)變速器或自動(dòng)變速器）； 掛入倒檔的信號音（有或沒能確認(rèn)）； 車身結(jié)構(gòu)（普通乘用車或旅行車）； 車型。 具體編碼操作步驟如下：二、倒車?yán)走_(dá)控制單元的編碼表4-2 倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)控制單元編碼21 1、連接故障檢測儀，接通點(diǎn)火開關(guān)繼續(xù)操作，直到故障檢測儀顯示“輸入功能碼XX”。 2、按“0”和“7”鍵，選擇“控制單元編碼”，這時(shí)屏幕顯示“07-控制單元編碼”。 3、按“Q”鍵確認(rèn)，屏幕上顯示“輸入代碼號X X X X X”。

18、4、按倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)控制單元編碼表（見表4-2）輸入編碼，例如輸入01106，檢測儀屏幕顯示“輸入編碼號 01106（0-32000）”。 5、按“Q”鍵確認(rèn)，檢測屏幕顯示如下：4B0919283 倒車警報(bào)系統(tǒng) A6 RDW D15 編碼 01106 WSC068126、按“”鍵，結(jié)束編碼過程。按操作程序步驟退出故障檢測儀。22 倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的匹配（自適應(yīng)）功能用于執(zhí)行和存儲(chǔ)報(bào)警音量的大小和音頻的調(diào)整。調(diào)整過程如下： 1、連接故障檢測儀，接通點(diǎn)火開關(guān)，繼續(xù)操作，直到故障檢測儀顯示“輸入功能碼XX”。 2、按“1”和“0”鍵，這時(shí)屏幕顯示“10-匹配（自適應(yīng)）”。 3、按“Q”鍵確認(rèn)，屏幕上顯示“

19、”。 4、按“1”鍵，可減小匹配值，按“3”鍵可增大匹配值，或按“”鍵改變匹配值。當(dāng)按“”鍵后，屏幕上顯示“輸入匹配值X X X X X”。 5、用鍵盤輸入匹配值（如00005）后，屏幕顯示“輸入匹配值00005”。 匹配通道號及其功能見表4-3。三、 倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的匹配23 表4-3 自適應(yīng)通道號及其功能自適應(yīng)通道號自適應(yīng)功能01音量，可在 2-7 調(diào)整02音頻，可在0-4（500Hz-2kHz）調(diào)整6、按“Q”確認(rèn)后，檢測儀屏幕顯示：通道1 自適應(yīng)5 Q 7、再按“Q”確認(rèn)，屏幕顯示“是否存儲(chǔ)新值？”。8、按“Q”確認(rèn)，檢測儀屏幕顯示“新值已被存儲(chǔ)”。9、按“Q”鍵確認(rèn)，匹配結(jié)束，按操作程

20、序步驟退出故障檢測儀。24汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)是一種能接收衛(wèi)星信號，經(jīng)過微處理器計(jì)算出車輛所在準(zhǔn)確位置，并在顯示器上顯示出來的一種裝置。汽車GPS導(dǎo)航是近年興起的一種汽車駕駛輔助設(shè)備，駕車者只要將目的地輸入汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)電子地圖自動(dòng)計(jì)算出最合適的路線，并在車輛行駛過程中(例如轉(zhuǎn)彎前)提醒駕駛員按照計(jì)算的路線行駛。在整個(gè)行駛過程中，駕車者根本不用考慮該走哪條路線就能快捷地到達(dá)目的地。任務(wù)5 了解汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)一、了解汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)25 汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)對汽車的導(dǎo)航，必須要在電子地圖畫面上表示出對車輛正確的測定位置:即車輛位置的測定。目前對汽車位置測定的方法有： （

21、1）GPS全球衛(wèi)星定位法：是利用衛(wèi)星測定車輛的所在位置。 （2）自行定位法：是利用汽車自身陀螺傳感器和車速傳感器，測定出車輛的所在位置。 （3）地圖匹配法：對汽車行駛路線(各處傳感器檢測到的軌跡)與電子地圖上道路的誤差進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)字相關(guān)匹配，作出自動(dòng)修正。當(dāng)前流行的電子地圖版本有凱立德、城際通、道道通等，其中凱立德電子地圖因其信息精確、更新快，頗受車主的青睞。 2、GPS導(dǎo)航系統(tǒng)對汽車位置的測定方法26 GPS全球衛(wèi)星定位是利用GPS衛(wèi)星所發(fā)出的電磁波檢測出車輛的位置。其特點(diǎn)是只要能夠接受到衛(wèi)星電波信號就能實(shí)現(xiàn)定位。衛(wèi)星電波信號能覆蓋全球，但一旦GPS電波導(dǎo)航在信號接收不到時(shí)將無法檢測出車輛的位

22、置。 1、GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng) GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)是由空間站、地面站和用戶接收設(shè)備三大部分組成。 二、汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)基本原理 （1) 空間站 GPS空間站由24顆衛(wèi)星組成，其中21顆工作衛(wèi)星和3顆備用衛(wèi)星（以取代失效的工作衛(wèi)星），均勻分布在6條離地面2萬公里、傾斜角為55的地球準(zhǔn)同步軌道上，每條軌道上有4顆衛(wèi)星，如圖4-14（a）所示，GPS衛(wèi)星每隔12小時(shí)繞地球一周，保證全球任何地區(qū)、任何時(shí)刻都能同時(shí)接收不會(huì)少于4顆衛(wèi)星的信號。27 GPS全球衛(wèi)星定位是利用GPS衛(wèi)星所發(fā)出的電磁波檢測出車輛的位置。其特點(diǎn)是只要能夠接受到衛(wèi)星電波信號就能實(shí)現(xiàn)定位。衛(wèi)星電波信號能覆蓋全球，但一旦GPS

23、電波導(dǎo)航在信號接收不到時(shí)將無法檢測出車輛的位置。 1、GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng) GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)是由空間站、地面站和用戶接收設(shè)備三大部分組成。 二、汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)基本原理 （1) 空間站 GPS空間站由24顆衛(wèi)星組成，其中21顆工作衛(wèi)星和3顆備用衛(wèi)星（以取代失效的工作衛(wèi)星），均勻分布在6條離地面2萬公里、傾斜角為55的地球準(zhǔn)同步軌道上，每條軌道上有4顆衛(wèi)星，如圖4-14（a）所示，GPS衛(wèi)星每隔12小時(shí)繞地球一周，保證全球任何地區(qū)、任何時(shí)刻都能同時(shí)接收不會(huì)少于4顆衛(wèi)星的信號。28衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)利用從三個(gè)或三個(gè)以上GPS衛(wèi)星發(fā)出的無線電波信號，測定出車輛的正確位置，因此只要汽車能接收到

24、GPS衛(wèi)星發(fā)出的無線電波信號，就能測定出車輛當(dāng)前的正確位置，如圖4-14（b）所示。 29 地面站由1個(gè)主控站,5 個(gè)全球監(jiān)測站和3 個(gè)注入站組成。 監(jiān)測站是數(shù)據(jù)采集中心，每個(gè)監(jiān)測站均設(shè)有GPS接收機(jī)，對每顆可見衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測。并將觀測到的數(shù)據(jù)，經(jīng)過初步處理后,傳送到主控站， 主控站根據(jù)各監(jiān)測站送來的信息，按規(guī)定的格式編制成導(dǎo)航電文，以便通過注入站注入衛(wèi)星。 注入站的主要任務(wù)是在每顆衛(wèi)星運(yùn)行至注入站的上空時(shí)，將主控站推算出的導(dǎo)航電文和其它控制指令等注入到相應(yīng)衛(wèi)星的存儲(chǔ)系統(tǒng)。注入站每天一次對每顆GPS 衛(wèi)星進(jìn)行注入,并在衛(wèi)星離開注入站作用范圍之前進(jìn)行最后的注入。如果某注入站發(fā)生故障,那么在衛(wèi)星

25、中預(yù)存的導(dǎo)航信息還可用一段時(shí)間,但導(dǎo)航精度會(huì)逐漸降低。 （2) 地面站 用戶接收設(shè)備即GPS 信號接收機(jī)。其主要功能是對GPS衛(wèi)星進(jìn)行搜索、捕捉，當(dāng)捕捉到衛(wèi)星后，即對信號進(jìn)行跟蹤，并將所接收到的GPS信號進(jìn)行變換、放大和處理，以便測量出 GPS信號從衛(wèi)星到接收機(jī)的傳播時(shí)間，解析出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文，實(shí)時(shí)地計(jì)算出GPS信號接收機(jī)自身所在的經(jīng)度、緯度和高度。車輛用的GPS接收機(jī)，還配有液晶顯示屏，在屏幕上直接顯示導(dǎo)航的信息和電子地圖，確定車輛在電子地圖上的具體位置。 GPS接收機(jī)所能接收的有效衛(wèi)星數(shù)量越多，說明它當(dāng)前的信號也就越強(qiáng)，導(dǎo)航工作的狀態(tài)也越穩(wěn)定。（3) 用戶接收設(shè)備30關(guān)于GPS

26、定位精度的兩個(gè)重要概念：SA 和AS。GPS 衛(wèi)星產(chǎn)生兩組電碼, 一組稱為C/A 碼，一組稱為P 碼。 C/A 碼的定位誤差是29.3米到2.93 米。一般的GPS接收機(jī)是利用C/A 碼計(jì)算定位。美國在90 代中期為了自身的安全考慮，在C/A 碼加入了SA (Selective Availability)干擾信號，令接收機(jī)的誤差增大，達(dá)到100 米左右。2000 年5 月，SA 取消，所以，現(xiàn)在的GPS 精度應(yīng)該能在20 米以內(nèi)。 P 碼也稱精測距碼，定位誤差為2.93 米到0.293 米，是C/A 碼的十分之一。但是P 碼只能在美國軍方使用。AS（Anti-Spoofing），是在P 碼上加

27、上的干擾信號。 當(dāng)前全球范圍內(nèi)投入正式運(yùn)行的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)只有美國的GPS系統(tǒng)和俄羅斯的Glonass系統(tǒng)， 中國也有自己的衛(wèi)星定位，叫北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，目前只能覆蓋和定位自己國家和附近的周邊地區(qū)，而且只用于軍方。歐洲的伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)也正在建設(shè)中。31 當(dāng)汽車行駛在地下隧道、高層樓群、高架橋下、高山群間、密集森林等地段時(shí)會(huì)與GPS衛(wèi)星失去聯(lián)系，中斷信號的瞬間，導(dǎo)航系統(tǒng)可自動(dòng)進(jìn)入自行導(dǎo)航系統(tǒng)。 自行導(dǎo)航系統(tǒng)是利用在汽車上安裝角速度傳感器（陀螺傳感器）和車速傳感器，根據(jù)車輛的行駛軌跡計(jì)算車輛的相對位置，從而測定汽車當(dāng)前位置的檢測方法。2、自行導(dǎo)航系統(tǒng) 陀螺傳感器直接檢測出車輛前進(jìn)方向的變化和行駛

28、狀態(tài)(即汽車前進(jìn)的角速度變化值)，例如汽車行駛在勾狀山道，發(fā)夾式彎路、環(huán)狀盤形橋上、雪道原地打滑、更換輪胎、輪渡過河等地段時(shí)，所有這些曲線距離與衛(wèi)星導(dǎo)航的經(jīng)緯度坐標(biāo)產(chǎn)生了誤差，通過陀螺傳感器的檢測和導(dǎo)航ECU的運(yùn)算才能得到汽車正確的位置。 陀螺傳感器是安裝在導(dǎo)航ECU內(nèi)。目前，常用的陀螺傳感器主要有振動(dòng)傳感器、光纖傳感器和氣體傳感器三種。 （1）陀螺傳感器32 陀螺傳感器是利用哥里奧利(一種對振動(dòng)的物體加以角速度，振動(dòng)方向?qū)⑾虼怪币苿?dòng)的動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象)的力學(xué)原理設(shè)計(jì)出的角速度傳感器。它由振動(dòng)器和貼附在其上的壓電陶瓷片組成。（見圖4-15所示）。圖4-15振動(dòng)陀螺傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖陀螺傳感器的基本原

29、理是對振動(dòng)子通以交流電使其振動(dòng)，振動(dòng)子的振動(dòng)使壓電陶瓷片產(chǎn)生交流電壓，車輛在直行狀態(tài)時(shí)左右的壓電陶瓷片產(chǎn)生的電壓相等，見圖4-16（a）所示。當(dāng)車輛旋轉(zhuǎn)時(shí)由于哥里奧利力學(xué)原理使振動(dòng)子起作用。左右的壓電陶瓷片所輸出的電壓產(chǎn)生差異，根據(jù)這個(gè)差異測量出轉(zhuǎn)彎方位和轉(zhuǎn)彎角度，見圖4-16（b）所示。陀螺傳感器安裝在導(dǎo)航ECU內(nèi)。圖4-16 振動(dòng)陀螺傳感器的工作原理 33 車速傳感器從汽車前進(jìn)的速度中檢測出車速脈沖(不同車型，車速脈沖值不同)，通過汽車導(dǎo)航ECU的數(shù)據(jù)處理，從速度和時(shí)間中直接求出前進(jìn)距離。 （2）車輪轉(zhuǎn)速傳感器圖4-17 汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)車輪路線 導(dǎo)航系統(tǒng)也采用了和ABS(防抱死制動(dòng)系統(tǒng))系統(tǒng)相

30、同的車輪轉(zhuǎn)速傳感器。汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)方向上的變化可以通過左右車輪轉(zhuǎn)速傳感器的輸出脈沖差進(jìn)行檢測。若汽車以R為轉(zhuǎn)彎半徑轉(zhuǎn)角時(shí)，每一個(gè)車輪按同一個(gè)中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。如圖4-17所示，汽車的前內(nèi)、外車輪分別行走距離Li和Lo?？赏ㄟ^以下方程計(jì)算出來：34 目前汽車導(dǎo)航均采用自行導(dǎo)航與全球衛(wèi)星定位相結(jié)合的混合導(dǎo)航系統(tǒng)。 采用混合導(dǎo)航系統(tǒng),可以計(jì)算車輛的位置(方向和當(dāng)前位置)并制成軌跡，可以在地圖上顯示車輛的當(dāng)前位置與車輛的軌跡。并將當(dāng)前車輛位置和軌跡的數(shù)據(jù)與地圖數(shù)據(jù)作比較，將車輛的位置與最近的道路連成一線,GPS不斷進(jìn)行修正,使車輛的位置與GPS所測定的位置相符,以減少(或修正)行駛距離信號與地圖的距離數(shù)據(jù)之間

31、的誤差。這樣,即使在無法接收GPS信號的區(qū)域（如隧道內(nèi)、室內(nèi)停車場、高樓聳立的街道、高架橋下或密林內(nèi)等）,也能實(shí)現(xiàn)汽車的導(dǎo)航,如圖4-18所示。3、混合導(dǎo)航系統(tǒng)圖4-18 自行導(dǎo)航與全球衛(wèi)星定位相結(jié)合的混合導(dǎo)航系統(tǒng)35 由于GPS衛(wèi)星導(dǎo)航與自行導(dǎo)航所測到的汽車位置數(shù)據(jù)、前進(jìn)的方向與實(shí)際行駛的路線軌跡在電子地圖上都存在一定誤差。為修正這兩個(gè)誤差，須采用地圖匹配技術(shù)，對汽車行駛路線與電子地圖上道路的誤差進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)字相關(guān)匹配，作出自動(dòng)修正，保證汽車在電子地圖上指示出正確的位置和行駛路線。 有了汽車行駛中接收到的GPS信息、陀螺傳感器檢測到的正確前進(jìn)方向及車速傳感器檢測出的前進(jìn)距離這三組數(shù)據(jù)，且經(jīng)過地

32、圖匹配器得到自動(dòng)修正，從而可完成高精度導(dǎo)航，如圖4-19所示。 4、地圖匹配器圖4-19 自動(dòng)測定位置系統(tǒng)運(yùn)行圖36 汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)是由導(dǎo)航ECU、顯示器、GPS天線以及語音輸出設(shè)備(一般利用汽車音響系統(tǒng)輸出語音提示信息)等組成。 1、汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的組成 汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的各種功能因制造廠商不同，其功能也各不相同，包括基本功能和可選功能兩種?；竟δ苤饕校?1) 對目的地進(jìn)行最佳路線檢索。該系統(tǒng)可以直接輸入地名、電話號碼進(jìn)行路線檢索，并能快捷地提供一條到達(dá)目的地的最佳路線，還能實(shí)時(shí)獲得汽車自身所在位置和目的地的坐標(biāo)，以及全部行駛的直線距離、速度、時(shí)間和前進(jìn)的方向。(2) 具有瞬時(shí)

33、再檢索功能。由于道路堵塞、路段施工或走錯(cuò)了路等意外情況，對系統(tǒng)所推薦的最佳路線行不通時(shí)，要有瞬時(shí)自動(dòng)再檢索功能，提供出新的路線可行性。(3) 為檢索方便應(yīng)提供豐富的菜單和記錄功能。整個(gè)系統(tǒng)必須建立十分豐富的地名索引， (4) 在適當(dāng)時(shí)間內(nèi)提供實(shí)時(shí)語音提示。使駕駛員事先了解行駛中路面變化情況，例如，一般道路在300700 m之前，高速公路在2000 m、1000 m、500 m之前(按當(dāng)前行駛速度)分別向駕駛員說明前方路面情況及可更改的方向、十字交叉路口名稱及禁止左拐等,禁止駛?cè)氲膯涡芯€等導(dǎo)引提示。 (5) 擴(kuò)大十字路口周圍建筑物和交通標(biāo)志功能。凡行駛在交叉十字路口前300 m處，高速公路進(jìn)出口

34、前300 m處，都要自動(dòng)顯示擴(kuò)大了的十字路口附近全畫面圖，指出汽車位置、交叉點(diǎn)的名稱、拐彎后的道路名及方向、交叉點(diǎn)的距離。2、汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的功能37典型汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的基本功能菜單如圖4-21和可選功能如表4-4所列。圖4-21 典型汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的基本功能菜單38典型汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的基本功能菜單如圖4-21和可選功能如表4-4所列。圖4-21 典型汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的基本功能菜單39功能項(xiàng)目內(nèi)容基本功能變換地圖比例功能在屏幕上, 地圖能以幾種比例尺進(jìn)行觀察。圖像縮小功能可以在較大范圍內(nèi)顯示地圖, 圖像放大功能可以更詳細(xì)地顯示地圖。街道視圖和實(shí)際街道視圖顯示功能街道視圖顯示詳

35、細(xì)的街道地圖, 實(shí)際街道視圖可從駕駛員的視角來改變觀察角度, 包括空中俯視圖、實(shí)際視圖、三維視圖。移動(dòng)( 手動(dòng)模式/自動(dòng)模式) 功能手動(dòng)模式即按下光標(biāo)鍵移動(dòng)地圖, 在地圖上顯示想看的區(qū)域。光標(biāo)可8個(gè)方向移動(dòng): 前、后、向右、向左及斜對角。當(dāng)車輛停止時(shí), 地圖僅在光標(biāo)鍵壓下時(shí)移動(dòng)。作為安全措施, 當(dāng)車輛行駛時(shí)每次壓下光標(biāo)鍵, 地圖只移動(dòng)規(guī)定量, 移動(dòng)之后, 屏幕回到正常地圖視圖模式。自動(dòng)移動(dòng)模式即屏幕為當(dāng)前位置視圖模式時(shí), 地圖沿著車輛的運(yùn)動(dòng)方向自動(dòng)移動(dòng)。示圖( 北上/前上) 功能地圖在屏幕上有2種顯示方法: 北-上, 地圖的上部指北, 如同普通地圖一樣; 前-上, 地圖的上部指車輛行駛方向。服務(wù)設(shè)施視圖功能這種視圖在地圖上使用容易看到的標(biāo)志指示當(dāng)前或移動(dòng)位置的服務(wù)設(shè)施,如便利商店、家庭餐館或加油站。交叉路口放大示圖功能在路線引導(dǎo)時(shí), 如果車輛接近交叉路口, 這項(xiàng)功能將顯示交叉路口附近的放大視圖, 手動(dòng)放大視圖能變?yōu)檎Ｒ晥D。語音引導(dǎo)功能在路線引導(dǎo)過程中, 當(dāng)車輛接近轉(zhuǎn)彎交叉路口、收費(fèi)站或目的地時(shí), 這項(xiàng)功能通過語音引導(dǎo)給出轉(zhuǎn)彎的距離和方向,