汽車電子講義精品課件

1、汽車電子講義第1頁，共39頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)27分，星期四第七章 信息與通訊數(shù)字式儀表綜合信息系統(tǒng)定位導(dǎo)航系統(tǒng)蜂窩電話數(shù)字儀表及其顯示裝置幾種常見的數(shù)字儀表汽車儀表是駕駛員與汽車進(jìn)行信息交流的重要接口和界面，要求耐用、耐振、指示準(zhǔn)確、讀法方便，以及受溫度、濕度的影響小。數(shù)字儀表采用微處理器采集處理不同傳感器信號(hào)，控制顯示如車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、燃油消耗和行車?yán)锍痰榷喾N情息。第2頁，共39頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)27分，星期四顯示裝置采用發(fā)光二極管(LED)、真空熒光顯示(VFD)、液晶顯示(LCD)、陰極射線警(CRT)、平面發(fā)光和投影顯示技術(shù)。VFD采用真空管，其內(nèi)的燈絲通

2、電加熱，陰極發(fā)射電子，撞擊顯示元件上覆蓋著的磷發(fā)光，有較高的可靠性，需要較低的操作電壓，并能提供彩色顯示。LCD通過施加在晶體上的電壓改變晶體特殊分子結(jié)構(gòu)來改變光學(xué)特性。LED和VFD都是發(fā)射光線型的顯示器，而LCD屬于被動(dòng)式顯示器，應(yīng)用在光線較好的環(huán)境下，一般借助像白熾燈管等器件作為背景照明。耗電小，低溫時(shí)的靈敏度較低，需要附加加熱電路。第3頁，共39頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)27分，星期四第七章 信息與通訊數(shù)字式儀表速度表里程表發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表燃油計(jì)數(shù)字儀表及其顯示裝置幾種常見的數(shù)字儀表綜合信息系統(tǒng)定位導(dǎo)航系統(tǒng)蜂窩電話速度表利用車速傳感器測(cè)量信號(hào)，計(jì)算并顯示車速。車速計(jì)算時(shí)，可以計(jì)算固定

3、時(shí)間內(nèi)傳感器輸出的脈沖數(shù)，也可測(cè)量脈沖周期。脈沖數(shù)量計(jì)算方法是當(dāng)微處理器檢測(cè)到信號(hào)脈沖數(shù)有增加時(shí)，就開始對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，統(tǒng)計(jì)預(yù)置時(shí)間內(nèi)脈沖數(shù)量，并與內(nèi)存中的數(shù)據(jù)比較，如果相差1km/s時(shí)，刷新顯示值，整個(gè)過程不斷重復(fù)。測(cè)量時(shí)間太短會(huì)因測(cè)得的脈沖數(shù)較少而產(chǎn)生誤差，車速傳感器每轉(zhuǎn)產(chǎn)生20個(gè)以上脈沖。第4頁，共39頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)27分，星期四帶有MRE(磁性電阻元件)的車速傳感器用一個(gè)多極磁鐵附加在驅(qū)動(dòng)軸上，旋轉(zhuǎn)使磁力線發(fā)生變化。集成電路上MRE中電阻值隨著磁力線的變化而變化，導(dǎo)致電橋中輸出電壓的變化，經(jīng)過比較器后，產(chǎn)生出每轉(zhuǎn)20個(gè)脈沖信號(hào)。當(dāng)電流方向和磁力線方向平行時(shí)MRE上的電

4、阻最大。當(dāng)電流方向與磁力線方向成直角時(shí)，MRE上的電阻最小。該車速傳感器可在每小時(shí)60km車速時(shí)以每分637轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，并在每轉(zhuǎn)中輸出20個(gè)脈沖。第5頁，共39頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)27分，星期四第七章 信息與通訊數(shù)字式儀表速度表里程表發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表燃油計(jì)數(shù)字儀表及其顯示裝置幾種常見的數(shù)字儀表綜合信息系統(tǒng)定位導(dǎo)航系統(tǒng)蜂窩電話汽車的里程表用于累計(jì)、儲(chǔ)存和顯示汽車所走過的路程，既有可在需要的時(shí)候重新置值的短途表，也有用來指示汽車走過總路程的里程表，兩者都通過檢測(cè)車速傳感器所產(chǎn)生的脈沖數(shù)信號(hào)來計(jì)算并存儲(chǔ)汽車所走過的里程。若采用EEPROM存儲(chǔ)器，可使存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)不丟失，但由于EEPROM上寫

5、和刪除的數(shù)據(jù)總量有限，因此里程表通常設(shè)計(jì)成每走一公里后刷新一次，這樣可以減少重寫的次數(shù)。第6頁，共39頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)27分，星期四第七章 信息與通訊數(shù)字式儀表速度表里程表發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表燃油計(jì)數(shù)字儀表及其顯示裝置幾種常見的數(shù)字儀表綜合信息系統(tǒng)定位導(dǎo)航系統(tǒng)蜂窩電話發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表通過點(diǎn)火線圈的前沿觸發(fā)信號(hào)測(cè)量(脈沖信號(hào)的時(shí)間倒數(shù)正比于發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速)，這種前沿脈沖信號(hào)通過中斷口輸入到微處理器。為減小計(jì)算誤差，脈沖的周期通常采用四個(gè)周期的平均來計(jì)算，常數(shù)第7頁，共39頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)27分，星期四第七章 信息與通訊數(shù)字式儀表速度表里程表發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表燃油計(jì)數(shù)字儀表及其顯示裝置

6、幾種常見的數(shù)字儀表綜合信息系統(tǒng)定位導(dǎo)航系統(tǒng)蜂窩電話汽車燃油計(jì)由一個(gè)隨燃油液面高度升降的浮子，一個(gè)帶有電阻器的機(jī)體，和一個(gè)浮動(dòng)臂組成。機(jī)體固定在油箱壁上，浮子隨燃油液面的高度升降對(duì)，帶動(dòng)浮動(dòng)管使接觸片在電阻器上滑動(dòng)，從而使檢測(cè)回路產(chǎn)生不同的電信號(hào)。當(dāng)在整個(gè)電阻外部接上固定電壓時(shí)，燃油高度就可根據(jù)接觸片相對(duì)地線的電壓變化輸出測(cè)量值。第8頁，共39頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)27分，星期四第七章 信息與通訊數(shù)字式儀表速度表里程表發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表燃油計(jì)數(shù)字儀表及其顯示裝置幾種常見的數(shù)字儀表綜合信息系統(tǒng)定位導(dǎo)航系統(tǒng)蜂窩電話ECU給燃油輸送計(jì)施加固定+5V電壓，并將燃油計(jì)輸出電壓經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換交由微處理器處

7、理、顯示。系統(tǒng)第一次通電時(shí)大約每0.4s檢測(cè)一次。在一般運(yùn)行環(huán)境下，為防止浮子因振動(dòng)等因素造成的擺動(dòng)而導(dǎo)致顯示不穩(wěn)，轉(zhuǎn)換的結(jié)果每26s平均一次。平均還不足以使顯示完全平穩(wěn)下來，在更新數(shù)據(jù)時(shí)系統(tǒng)只允許每次僅升降一段，并且顯示結(jié)果經(jīng)數(shù)次確認(rèn)后才顯示出來。第9頁，共39頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)27分，星期四第七章 信息與通訊數(shù)字式儀表綜合信息系統(tǒng)定位導(dǎo)航系統(tǒng)蜂窩電話汽車儀表正從簡(jiǎn)單顯示傳感器信息，發(fā)展成可對(duì)各種信息進(jìn)行分析計(jì)算、加工處理的綜合信息系統(tǒng)。系統(tǒng)包括用于管理通訊和控制整個(gè)系統(tǒng)的“CRT ECU”；用于調(diào)用“CDROM”數(shù)據(jù)并傳送給CRT ECU的“CD ECU”；接收電視信號(hào)并與C

8、RT ECU通訊的“TV ECU”控制音響系統(tǒng)并與CRT ECU通訊的“音頻ECU”，控制空調(diào)并與CRT ECU通訊的“空調(diào)ECU”；從GPS衛(wèi)星接收無線電信號(hào)、計(jì)算汽車的當(dāng)前位置并傳送給CRT ECU的“GPS ECU”；控制蜂窩電話并與CRT ECU通訊的“電話ECU”。第10頁，共39頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)27分，星期四第七章 信息與通訊數(shù)字式儀表綜合信息系統(tǒng)定位導(dǎo)航系統(tǒng)蜂窩電話維修信息。顯示如發(fā)動(dòng)機(jī)換油和更換輪胎后所行駛的距離等。日歷。駕駛員的日歷和日程表。行程信息。從出發(fā)開始的行程計(jì)算、所用時(shí)間和總的燃料消耗，并根據(jù)燃料消耗率和存油量顯示以后可能行走的里程?？照{(diào)信息。顯示空

9、調(diào)的操作模式和風(fēng)扇的設(shè)置，通過觸摸屏幕上的鍵可以操作空調(diào)。音響系統(tǒng)信息。通過觸摸屏控制顯示音響系統(tǒng)的音樂資料。電視廣播。接收電視節(jié)目，但是，此功能一般只在車停止時(shí)有效，而駕駛時(shí)屏幕自動(dòng)切換為其它的內(nèi)容。電話信息。顯示諸如蜂窩電話號(hào)碼的信息，并可通過觸摸屏幕來實(shí)現(xiàn)撥號(hào)和掛機(jī)。后視照像機(jī)信息：倒車，顯示安裝在車后部的鏡頭攝取的景象。 系統(tǒng)中綜合顯示的信息種類有：地圖信息。公路圖按不同比例顯示，可以滾屏。借助導(dǎo)航系統(tǒng)，可以在圖上標(biāo)注出汽車的當(dāng)前位置。第11頁，共39頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)27分，星期四第七章 信息與通訊數(shù)字式儀表綜合信息系統(tǒng)定位導(dǎo)航系統(tǒng)蜂窩電話顯示系統(tǒng)的觸模鍵通常以模擬形式

10、顯示在屏幕上，用手指接觸到觸模鍵時(shí)即可進(jìn)行操作。檢測(cè)屏幕是否被觸摸可采用紅外觸發(fā)開關(guān)。顯示器的兩端都有一個(gè)紅外LED和光電三極管相對(duì)。在顯示器未被觸摸時(shí)，紅外LED的光束到達(dá)光電三極管促使其導(dǎo)通。按鍵被觸摸時(shí)，紅外光被裁斷，光電三極管隨即關(guān)斷。紅外LED和光電三極管的混合體安放在顯示器的多個(gè)地方(頂部和低部，左邊和右邊)。因此，屏幕上被觸到的按鍵位置由被關(guān)斷的光電三極管所在位置測(cè)定。第12頁，共39頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)27分，星期四第七章 信息與通訊數(shù)字式儀表綜合信息系統(tǒng)定位導(dǎo)航系統(tǒng)蜂窩電話綜合信息系統(tǒng)中每一項(xiàng)功能都有相應(yīng)的ECU，以及用于ECU之間的通訊信號(hào)線。通訊方法有并聯(lián)和串

11、聯(lián)兩種并行通訊使用多條線路，可以同時(shí)進(jìn)行多位處理，用于大信息量傳遞和高速通訊，缺點(diǎn)是需要使用多條信號(hào)線；串行處理中使用一根信號(hào)線，一位一位地進(jìn)行傳輸，速度顯然較慢，但考慮到成本等方面的原因，在汽車中采用較多。第13頁，共39頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)27分，星期四第七章 信息與通訊數(shù)字式儀表綜合信息系統(tǒng)定位導(dǎo)航系統(tǒng)蜂窩電話導(dǎo)航系統(tǒng)的功能包括推算航跡、地圖匹配和GPS(全球定位系統(tǒng))接收等。航跡推算由內(nèi)置的羅盤和車輪轉(zhuǎn)速傳感器獲得汽車的相對(duì)位置和方向。地圖匹配則對(duì)航跡推算所用路徑和內(nèi)存地圖上的道路進(jìn)行比較，根據(jù)行駛過的道路，在地圖上進(jìn)行定位。也可通過GPS獲得更為精確的位置信息，使用經(jīng)緯度

12、確定絕對(duì)位置。第14頁，共39頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)27分，星期四第七章 信息與通訊數(shù)字式儀表綜合信息系統(tǒng)定位導(dǎo)航系統(tǒng)蜂窩電話自主導(dǎo)航GPS導(dǎo)航 羅盤傳感器車輪轉(zhuǎn)速傳感器陀羅儀航跡推算地圖匹配 借助羅盤傳感器檢測(cè)地球的磁場(chǎng)可以確定汽車的行駛方向。羅盤傳感器由一個(gè)激勵(lì)線圈和兩個(gè)垂直的線圈纏繞在具有高磁通宰的圓環(huán)磁鐵上組成。當(dāng)激勵(lì)線圈加載交流電壓時(shí)，磁場(chǎng)中心的磁力線發(fā)生變化，在感應(yīng)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電壓。當(dāng)沒有外部磁場(chǎng)，磁力線的極性相反，形成的磁力線互相抵消。第15頁，共39頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)27分，星期四第七章 信息與通訊數(shù)字式儀表綜合信息系統(tǒng)定位導(dǎo)航系統(tǒng)蜂窩電話自主導(dǎo)航GP

13、S導(dǎo)航 羅盤傳感器車輪轉(zhuǎn)速傳感器陀羅儀航跡推算地圖匹配當(dāng)外部磁場(chǎng)H加在輸出線圈的右角時(shí)，與磁化電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)相重疊，使磁力線變?yōu)椴粚?duì)稱，輸出電壓隨差值成比例變化。當(dāng)外部磁場(chǎng)H以角加載時(shí)，輸出線圈中的電壓按下述方程變化：從而就可以確定汽車的行駛方向。第16頁，共39頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)27分，星期四第七章 信息與通訊自主導(dǎo)航GPS導(dǎo)航 羅盤傳感器車輪轉(zhuǎn)速傳感器陀羅儀航跡推算地圖匹配數(shù)字式儀表綜合信息系統(tǒng)定位導(dǎo)航系統(tǒng)蜂窩電話汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)方向變化可通過左右車輪轉(zhuǎn)速傳感器的輸出脈沖差進(jìn)行檢測(cè)。若汽車以R為轉(zhuǎn)彎半徑轉(zhuǎn)角時(shí)，每一輪按同一中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。汽車的前內(nèi)外車輪行走距離Li和L0，由以下方程

14、得到： 其中，內(nèi)外車輪的轉(zhuǎn)彎半徑按下式計(jì)算： 式中L為汽車的軸距，K為汽車的輪距。第17頁，共39頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)27分，星期四第七章 信息與通訊自主導(dǎo)航GPS導(dǎo)航 羅盤傳感器車輪轉(zhuǎn)速傳感器陀羅儀航跡推算地圖匹配數(shù)字式儀表綜合信息系統(tǒng)定位導(dǎo)航系統(tǒng)蜂窩電話再設(shè)P為外側(cè)和內(nèi)側(cè)車輪行駛路徑之比，按下式定義為：因?yàn)長和K是汽車獨(dú)有的參數(shù)，通過計(jì)算P和前輪的R可獲得后輪的轉(zhuǎn)彎半徑。相應(yīng)汽車行駛的轉(zhuǎn)角可由下式求得：知道了出發(fā)點(diǎn)的轉(zhuǎn)角，即可求得汽車任意時(shí)刻行駛方向的變化第18頁，共39頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)27分，星期四第七章 信息與通訊自主導(dǎo)航GPS導(dǎo)航 羅盤傳感器車輪轉(zhuǎn)速傳感器

15、陀羅儀航跡推算地圖匹配數(shù)字式儀表綜合信息系統(tǒng)定位導(dǎo)航系統(tǒng)蜂窩電話用陀羅儀測(cè)定汽車轉(zhuǎn)彎角速度是確定汽車行駛方向的一種方法。在氣流率陀羅儀中，由氣泵壓出氦氣，氣體通過裝有兩個(gè)加熱金屬線圈的檢測(cè)器。氦氣從泵嘴噴出后逐漸擴(kuò)散。當(dāng)汽車以直線行駛時(shí)，氦氣同時(shí)通過金屬線圈，均勻地冷卻，達(dá)到熱平衡，電路的輸出電壓為零。當(dāng)汽車的行駛方向發(fā)生變化時(shí)則產(chǎn)生復(fù)合力，從而使通過金屬線圈的氣流發(fā)生變化。熱線圈的冷卻失去熱平衡，在電橋電路中產(chǎn)生輸出電壓，由此電壓即可確定汽車行駛的角速度。第19頁，共39頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)27分，星期四第七章 信息與通訊自主導(dǎo)航GPS導(dǎo)航 羅盤傳感器車輪轉(zhuǎn)速傳感器陀羅儀航跡推算

16、地圖匹配數(shù)字式儀表綜合信息系統(tǒng)定位導(dǎo)航系統(tǒng)蜂窩電話航跡推算用于確定汽車距出發(fā)點(diǎn)的位置。距出發(fā)點(diǎn)(X0，Y0)的距離方向由羅盤傳感器獲得，車身由金屬或其它磁性物質(zhì)組成，通過鐵路交叉口時(shí)可能被火車的電機(jī)電流磁化，不能正確確定方向。可使車身旋轉(zhuǎn)360來補(bǔ)償基于磁性部件進(jìn)行檢測(cè)的羅盤輸出。第20頁，共39頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)27分，星期四第七章 信息與通訊自主導(dǎo)航GPS導(dǎo)航 羅盤傳感器車輪轉(zhuǎn)速傳感器陀羅儀航跡推算地圖匹配數(shù)字式儀表綜合信息系統(tǒng)定位導(dǎo)航系統(tǒng)蜂窩電話車身旋轉(zhuǎn)時(shí)，羅盤輸出也隨之變化，磁化率可通過計(jì)算圓的中心得到，也就可以以圓心為向量的原點(diǎn)，正確地確定汽車的方向。當(dāng)汽車通過隧道或金

17、屬橋，或與大卡車并行時(shí)，可能對(duì)地磁的檢測(cè)受到影響。在使用羅盤的同時(shí)，還需要使用車輪轉(zhuǎn)速傳感器。車輪傳感器不受這些因素的影響，但其精度低于前者。因此，如果羅盤傳感器對(duì)地磁的檢測(cè)有問題時(shí)，應(yīng)立刻切換到車輪傳感器工作，等其恢復(fù)正常后再使用羅盤傳感器。第21頁，共39頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)27分，星期四第七章 信息與通訊自主導(dǎo)航GPS導(dǎo)航 羅盤傳感器車輪轉(zhuǎn)速傳感器陀羅儀航跡推算地圖匹配地圖匹配用于比較航跡推算得出的路徑和地圖上的道路形狀，確定所行駛的道路。導(dǎo)航系統(tǒng)通過搜尋并根據(jù)推算確定汽車附近所能利用的道路，將推算的路徑和所確定道路形狀進(jìn)行比較，匹配后根據(jù)選定的道路按行駛路程確定汽車當(dāng)前的位

18、置。到叉路口時(shí)，要按行駛的方向選擇道路。有多條道路，則將每一條路與行駛的路徑進(jìn)行比較，求其關(guān)聯(lián)度，選最高的那一條，并計(jì)算當(dāng)前位置。如果關(guān)聯(lián)度很小，則放棄該路，轉(zhuǎn)算其它，直到正確為止。道路形狀數(shù)據(jù)也存在CD ROM上備查。第22頁，共39頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)27分，星期四第七章 信息與通訊自主導(dǎo)航GPS導(dǎo)航 數(shù)字式儀表綜合信息系統(tǒng)定位導(dǎo)航系統(tǒng)蜂窩電話全球定位系統(tǒng)GPS(Global Positioning System)是70年代中期美國國防部在子午儀衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新一代衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)。GPS可以向飛機(jī)、輪船、車輛或其它物體提供全球三維位置、速度和時(shí)間;采用P碼為美國

19、航空部隊(duì)提供的專用精密定位導(dǎo)航服務(wù)，定位精度為10m左右，一般用戶不能接收；采用C/A碼，供民用并向全世界開放的標(biāo)準(zhǔn)定位導(dǎo)航服務(wù)，定位精度為l00m左右，一些GPS接收機(jī)制造商聲稱據(jù)此通過復(fù)雜的計(jì)算修正，其精度可提高到15m左右。第23頁，共39頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)27分，星期四第七章 信息與通訊GPS系統(tǒng)組成導(dǎo)航原理車用GPS自主導(dǎo)航GPS導(dǎo)航 數(shù)字式儀表綜合信息系統(tǒng)定位導(dǎo)航系統(tǒng)蜂窩電話24顆(其中3顆備用)高度為20 200km的導(dǎo)航衛(wèi)星，分布在6條近圓軌道上，每一軌道分布4顆，運(yùn)行周期為11h58min。保證全球任何地區(qū)、任何時(shí)刻可觀測(cè)到不會(huì)少于4顆衛(wèi)星。衛(wèi)星上裝有精度為10

20、-13的精密原子鐘，各衛(wèi)星和地面站的原子鐘同步，建立導(dǎo)航系統(tǒng)的精確時(shí)間系，稱為GPS時(shí)。衛(wèi)星上的發(fā)射機(jī)以L波段雙頻575.4MHz和1226.60MHz發(fā)射導(dǎo)航信號(hào)，雙頻是為了校正電離層產(chǎn)生的附加延時(shí)。位置的確定通過測(cè)量電波傳播時(shí)間來進(jìn)行。理論上三顆衛(wèi)星的信號(hào)就可以測(cè)出接收機(jī)在地球上的位置坐標(biāo)?？紤]到實(shí)際空間中大量引起誤差因素的存在，通過第四顆衛(wèi)星來作“雙重檢驗(yàn)”以清除這些因素的影響?？臻g部分第24頁，共39頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)27分，星期四第七章 信息與通訊GPS系統(tǒng)組成導(dǎo)航原理車用GPS自主導(dǎo)航GPS導(dǎo)航 數(shù)字式儀表綜合信息系統(tǒng)定位導(dǎo)航系統(tǒng)蜂窩電話地面站地面站包括一個(gè)主控站、四

21、個(gè)監(jiān)測(cè)站和一個(gè)注入站。主控站控制著整個(gè)地面站的工作。根據(jù)各監(jiān)測(cè)站送來的信息計(jì)算各衛(wèi)星的星歷和衛(wèi)星時(shí)鐘的修正量，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。監(jiān)測(cè)站都是無人數(shù)據(jù)采集中心，在主控站的控制下跟蹤接收衛(wèi)星發(fā)射的L波段雙頻信號(hào)，并通過環(huán)境數(shù)據(jù)傳感器收集當(dāng)?shù)氐臍庀髷?shù)據(jù)，由信息處理機(jī)處理收集到的全部信息，并傳送給主控站。注入站與主控站設(shè)在同一地區(qū)，當(dāng)衛(wèi)星通過其視界時(shí)，注入站用S波段載頻將導(dǎo)航信息注入衛(wèi)星。注入站還負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)注入衛(wèi)星的導(dǎo)航信息是否正確。第25頁，共39頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)27分，星期四第七章 信息與通訊GPS系統(tǒng)組成導(dǎo)航原理車用GPS自主導(dǎo)航GPS導(dǎo)航 數(shù)字式儀

22、表綜合信息系統(tǒng)定位導(dǎo)航系統(tǒng)蜂窩電話用戶設(shè)備導(dǎo)航衛(wèi)星采用無源工作方式，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GPS接收機(jī)。第26頁，共39頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)27分，星期四第七章 信息與通訊GPS系統(tǒng)組成導(dǎo)航原理車用GPS自主導(dǎo)航GPS導(dǎo)航 數(shù)字式儀表綜合信息系統(tǒng)定位導(dǎo)航系統(tǒng)蜂窩電話導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)是無源測(cè)距系統(tǒng)，用戶可以通過比較接收到衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)和本地參考信號(hào)，測(cè)量傳播延時(shí)。若衛(wèi)星時(shí)鐘與用戶時(shí)鐘同步，則測(cè)得的延時(shí)正比于衛(wèi)星和用戶間的距離 f：電波傳播速度若衛(wèi)星時(shí)鐘與用戶時(shí)鐘相差t，測(cè)得的傳播延時(shí)”及相應(yīng)

23、的距離 不是真正的電波傳播延時(shí)及衛(wèi)星到用戶的r，兩者相差ct離，此時(shí)稱偽距。有：第27頁，共39頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)27分，星期四第七章 信息與通訊GPS系統(tǒng)組成導(dǎo)航原理車用GPS自主導(dǎo)航GPS導(dǎo)航 數(shù)字式儀表綜合信息系統(tǒng)定位導(dǎo)航系統(tǒng)蜂窩電話衛(wèi)星使用精密的原子鐘，而用戶時(shí)鐘一般是精密度較差的石英鐘。如時(shí)鐘差為10ns，相當(dāng)于偽距離誤差為3m。用戶測(cè)得的對(duì)第i 顆衛(wèi)星的偽距為；測(cè)量的偽距中有四個(gè)未知量，需要測(cè)量到四個(gè)衛(wèi)星的偽距，得到四個(gè)獨(dú)立的方程，即：求解四元非線性方程組就可以找到接收點(diǎn)。第28頁，共39頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)27分，星期四第七章 信息與通訊GPS系統(tǒng)組成導(dǎo)

24、航原理車用GPS自主導(dǎo)航GPS導(dǎo)航 數(shù)字式儀表綜合信息系統(tǒng)定位導(dǎo)航系統(tǒng)蜂窩電話自動(dòng)車輛定位/導(dǎo)航系統(tǒng)AVLN(Automatic Vehicle Location Navigation) 由車載部分和主控中心部分組成，兩部分通過無線電聯(lián)系。第29頁，共39頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)27分，星期四第七章 信息與通訊GPS系統(tǒng)組成導(dǎo)航原理車用GPS自主導(dǎo)航GPS導(dǎo)航 數(shù)字式儀表綜合信息系統(tǒng)定位導(dǎo)航系統(tǒng)蜂窩電話主控中心由電臺(tái)、調(diào)制解調(diào)器、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和GIS四部分組成。電臺(tái)接收汽車上電臺(tái)發(fā)出的位置信息，也可反控汽車。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。微機(jī)系統(tǒng)在接收到汽車的位置信息后

25、，進(jìn)行簡(jiǎn)單的預(yù)處理，然后按通訊協(xié)議，包裝信息并通過RS232送往工作站。工作站則在矢量GIS數(shù)據(jù)上顯示汽車的位置，并提供空間查詢功能。車載部分由GPS接收機(jī)、調(diào)制解調(diào)器及電臺(tái)組成。GPS接收機(jī)接收C/A碼，經(jīng)差分處理精度可達(dá)20m左右。調(diào)制解調(diào)器控制GPS接收機(jī)的數(shù)據(jù)采集并將數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換后再通過電臺(tái)發(fā)往主控中心，該系統(tǒng)采用的是l25.5MHz的VHF電臺(tái)，有效覆蓋半徑約為30km。第30頁，共39頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)27分，星期四第七章 信息與通訊GPS系統(tǒng)組成導(dǎo)航原理車用GPS自主導(dǎo)航GPS導(dǎo)航 數(shù)字式儀表綜合信息系統(tǒng)定位導(dǎo)航系統(tǒng)蜂窩電話多個(gè)汽車通常公用一個(gè)信息通道，為避免多個(gè)汽

26、車同時(shí)發(fā)送信息，造成信道碰撞，主控中心與汽車采用主從結(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，順序和每輛車建立“連接”關(guān)系并進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，不成功則標(biāo)記出錯(cuò)原因，斷開“連接”。每個(gè)車被查詢一次即完成一個(gè)周期，避免信息碰撞產(chǎn)生。第31頁，共39頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)27分，星期四第七章 信息與通訊數(shù)字式儀表綜合信息系統(tǒng)定位導(dǎo)航系統(tǒng)蜂窩電話蜂窩電話和交換站通過無線電聯(lián)結(jié)，電話可隨汽車移動(dòng)。由多條通道由頻率段聯(lián)結(jié)，為充分利用無線電波和增加裝機(jī)容量。將區(qū)域分為多個(gè)較小的區(qū)域，建立覆蓋每個(gè)區(qū)域的交換站，減少發(fā)射功率，同時(shí)無線電波的范圍減小了，同一頻率就可以用在其它的地區(qū)

27、。蜂窩電話與常用的電話不同，使用的是無線電波，則開始通訊時(shí)要選擇合適的通道，需要通過交換站的聯(lián)結(jié)，還需要獲得汽車的位置以便能接通電話。在每個(gè)區(qū)域的邊界有重疊區(qū)域，保證區(qū)域之間可以切換，實(shí)現(xiàn)汽車通過不同的區(qū)域時(shí)通訊不會(huì)中斷。第32頁，共39頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)27分，星期四第七章 信息與通訊數(shù)字式儀表綜合信息系統(tǒng)定位導(dǎo)航系統(tǒng)蜂窩電話通電控制。除電話通道，還有控制通道，它又分為接收控制和發(fā)射控制。通電后，蜂窩電話檢查“接收控制通道”并以最大的接收能力選擇通道。從該通道接收到地方無線電站的地區(qū)分類碼。如果接收的碼與所存的碼不同，則在地方無線電站將汽車的位置登記，隨后接收控制通道進(jìn)入實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)狀態(tài)，電話處在等待狀態(tài)。位置登記。因?yàn)闊o線電站的呼叫范圍有限，需預(yù)先知道電話的位置。每個(gè)電話的地區(qū)號(hào)已由無線電站設(shè)好。當(dāng)汽車從控制區(qū)A移動(dòng)到B時(shí)，地區(qū)號(hào)發(fā)生變化，電話進(jìn)行切換調(diào)整，并利用“發(fā)射控制通道”在無線電站登記。登記位置信息也送入本地存儲(chǔ)站，從而電話被區(qū)B控制。第33頁，共39頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)27分，星期四第七章 信息與通訊數(shù)字式儀表綜合信息系統(tǒng)定位導(dǎo)航系統(tǒng)蜂窩電話通話中的控制。蜂窩電話接收器通話時(shí)，電話需要一條通道，并將與一電話線相聯(lián)。首先是無線電站通過發(fā)射控制通道呼叫，一旦通道設(shè)