汽車車身電氣系統2009年10月汽車車身電氣系統2009年10月第6章汽車導航系統教學目的和要求1.了解汽車導航系統的特點、分類和功能，熟悉汽車導航系統結構和原理2.熟悉大眾寶來轎車導航系統的故障診斷和檢修第6章汽車導航系統教學目的和要求教學重點1.汽車導航系統結構和原理2.大眾寶來轎車導航系統的故障診斷和檢修教學難點汽車導航系統結構和原理教學方法和使用教具講授、現場教學、實踐教學、課件教學時數3學時教學重點6.1汽車導航系統概述6.2汽車導航系統的檢修6.1汽車導航系統概述6.1汽車導航系統概述6.1.1汽車導航系統的特點6.1.2汽車導航系統的分類6.1.3汽車導航系統的功能6.1.4汽車GPS導航系統的結構與原理6.1汽車導航系統概述6.1.1汽車導航系統6.1.1汽車導航系統的特點1．實現實時位置測定2．具有自動檢索與圖像放大等功能3．自動修正車輛位置4．交通行業控制管理的重要組成部分6.1.1汽車導航系統的特點1．實現實時位置測定6.1.2汽車導航系統的分類1.汽車導航綜合系統包括單一功能的導航系統和具有汽車導航、監控、防盜、旅游、交通控制與調度等功能的綜合系統。2.汽車開環與閉環導航系統1）汽車開環導航系統該系統是從控制中心或電臺、衛星傳感器等得到定位、方位、方向等信息，根據這些信息和電子地圖可以定出起點到終點最短行駛距離，但汽車的信息不能返回控制中心。如果某一道路上出現塞車、交通事故，橋梁出現斷裂等天災人禍時，駕駛員是不會知道的，而汽車出現故障、被盜等問題時也無法和控制中心聯系。2）汽車閉環導航系統該系統不但有開環的所有導向等功能，而且駕駛員可以把行車實時信息不斷向控制中心返回。根據中心掌握的交通及氣候等綜合信息及時通知汽車改道行駛，在最短時間到達目的地。在汽車出現大故障無法返回或遇到強盜等也可以報告控制中心，一方面告訴中心出現的問題，另一方面可隨時報告自己的方位，以便營救。6.1.2汽車導航系統的分類1.汽車導航綜合系統3.無引導功能的導航系統該系統只是簡單的電子地圖。駕駛員可以從車上CD-ROM存儲器中調出本國城鎮的方位、主干道、高速公路、橋梁等交通信息，也可以通過鍵盤方便地找到要到達的目的地，以及要行駛路線的各種所需信息，幫助駕駛員選擇行車路線，但無引導功能。4.內部信息導航行駛系統利用電子陀螺或地磁等方向傳感器(測出汽車行駛的方向)、距離傳感器等制成的汽車導航系統。5.地磁導航系統利用地磁傳感器可隨時測出汽車行駛方向，距離傳感器測出距離，可以用電腦計算出汽車的行駛軌跡，及到達目的地的方向、剩余距離等；并可以在顯示器上一一顯示出來，以達到導航的作用。6.慣性導航系統該系統的方向傳感器是利用電子陀螺制成的，其他設備及功能和地磁導航系統一樣。3.無引導功能的導航系統7.無線電導航系統該系統可以分為GPS導航系統和固定電臺導航系統。1）GPS導航系統該系統有一個較靈敏的GPS信息接收裝置，可接收到衛星發射的導航信息，經過計算處理后，可以得到汽車行駛的方位、速度、到達目的地的直線距離和已經行駛的里程。如和電子地圖結合起來導航功能更加完善。2）固定電臺導航系統分為中心電臺導航系統和路邊電臺導航系統。（1）中心電臺導航系統。一般是一個集導向、車輛監控、防盜、差分GPS的應用等綜合系統，并且具有閉環導航系統的所有功能。一般幾十到幾百公里為半徑設一個中心站。除接收GPS信息外，還收發各個車輛的導航、防盜等綜合信息。可以把任一個車輛的實時軌跡顯示在顯示器上。較大的系統設一個中心站，下設若干個子站，每個子站帶若干個車輛，以擴大監控范圍和導航的車輛數。（2）路邊電臺導航系統。一般是交通控制和導航于一體的綜合系統。在高速公路的路邊，每隔幾百米到幾公里設一個小功率電臺，汽車上的小功率收發機可通過無線電波和交通控制中心每到一個電臺交換一次信息，達到交通控制與導航的目的。7.無線電導航系統6.1.3汽車導航系統的功能1．對目的地進行最佳路線檢索2．具有瞬時再檢索功能3．提供豐富的菜單和記錄功能4．在適當時間內提供實時語音提示5．擴大十字路口周圍建筑物和交通標志功能6．擴展功能7．導航系統和娛樂系統部件共用6.1.3汽車導航系統的功能1．對目的地進行最佳路線6.1.4汽車GPS導航系統的結構與原理1．GPS導航系統介紹1）GPS導航系統組成GPS導航系統由空間部分、地面監控部分和用戶設備部分組成。（1）空間部分使用24顆高度約20000km的衛星組成衛星座，24顆衛星分布在六個等間隔軌道上，軌道面相對赤道面的傾角為550每個軌道面上有4顆衛星，衛星軌道為圓形，運行周期為11小時58分，這樣的衛星分布，可保證全球任何地區、任何時刻有不少于4顆衛星以供觀測。（2）地面監控部分包括四個監控站、一個主站和注入站，全部位于美國境內，監控部分的主要任務是監測每顆衛星的運行情況，并通過注入站及時修正衛星的有關參數，以保證整個GPS系統能正常運行。（3）用戶設備部分主要是GPS接收機，它接收衛星發射的信號，根據導航電文提供衛星位置和鐘差改正信息計算用戶的位置。6.1.4汽車GPS導航系統的結構與原理1．GPS導2）基本原理衛星導航系統是隨著空間技術的發展而出現的一種空間基準的無線電導航系統。其基本原理如圖6-1所示。導航衛星在圍繞圓形軌道運動時，發出事先決定的圖像信息。接受側根據衛星發出信號至接收到其反射信號的滯后時間，算出接收側與衛星的距離R。以這個距離為半徑，以衛星為圓心，就形成一個球面。當接收側同時知道三顆導航衛星的距離時，就可形成三個球面，三個球面的交點就是接收側的位置，也就是汽車的位置。圖6-1GPS基本原理2）基本原理圖6-1GPS基本原理2．電子地圖電子地圖是現代汽車導航系統中的最基本的也是最重要的部件之一。在早期電子地圖只是單一的用作地圖使用并無引導作用。隨著科技的發展，電子地圖結合GPS技術、傳感器技術等的發展，在各種先進的導航技術中已經廣泛應用，上述分類中絕大部分汽車導航系統中都包括有電子地圖。電子地圖包括道路、地名以及各種設施。除了顯示本車位置和方向外，導航信息還有已行駛軌跡、當時位置到目的地的方向和直線距離。駕駛員可通過按鍵輸入本車位置和目的地、縮放地圖的比例尺，或者選擇顯示CD-ROM數據庫中的任意區域的地圖。各種比例尺的地圖顯示和車輛定位是電子地圖的關鍵技術。隨著電腦技術的發展和普及，導航電子地圖在人類活動中將具有深遠的意義和廣泛的前景。2．電子地圖3．汽車GPS導航系統汽車GPS導航系統的結構如圖6-2所示，主要由GPS接收天線、GPS接收機、導航計算機、可視顯示器以及位置檢測裝置(絕對位置檢測和相對位置檢測)等組成。系統根據不同的位置進行分類檢測，絕對位置的檢測采用GPS全球定位系統，相對位置的檢測采用方向傳感器(如地磁傳感器、光纖陀螺儀)，并利用車輪轉速傳感器測量車輛行駛距離，如圖6-3所示。圖6-2汽車GPS導航系統結構圖6-3汽車GPS導航系統原理3．汽車GPS導航系統圖6-2汽車GPS導航系統結構圖1）傳感器（1）羅盤傳感器。羅盤傳感器的結構如圖6-4所示，它是一個雙線圈發電機型地磁矢量傳感器，由一個勵磁線圈和兩個垂直的線圈纏繞在具有高磁通率的圓環磁鐵上組成。通過檢測地球的磁場確定汽車的絕對行駛方向。圖6-4羅盤傳感器結構1）傳感器圖6-4羅盤傳感器結構由于上、下線圈相位相反，故垂直方向的磁感應電動勢互相抵消。若用電動機轉動線圈和鐵心，地磁的水平分量如圖6-5所示。鐵心中的磁通密度產生變化，從而建立起磁場。在圖6-5a位置，磁場方向朝內；在圖6-5b位置，磁場強度為零；在圖6-5c位置，磁場方向朝外。因此，在地磁檢測線圈中，產生一個正弦交變電壓，其相位由地磁場的方位決定。另一方面由光電斷續器發出相位固定的脈沖信號，根據這兩個輸出信號的相位差，可以檢測出地磁的方向。圖6-5羅盤傳感器原理

圖6-5羅盤傳感器原理（2）車速傳感器。車速傳感器可采用與ABS系統相同的輪速傳感器。汽車轉彎方向上的變化可以通過左右車輪轉速傳感器的輸出脈沖差進行檢測。（3）陀螺儀。在導航系統中通常使用陀螺儀測定汽車轉彎角速度是確定汽車行駛方向的另一種方法。①氣流陀螺儀。氣流陀螺儀的結構原理如圖6-6所示。它是利用氮氣的慣性檢測方向，而不是利用地磁。密封在容器內的氮氣在壓電振子循環壓縮機的作用下，在容器內循環。當汽車直線行駛時，氮氣使兩根熱線均勻冷卻，故兩根熱線溫度相等。一旦汽車改變方向，氮氣流由于本身的慣性而過分偏向一側，使固定在汽車上的檢測器的兩熱線冷卻程度不等，結果產生溫度差，并以電位差的形式表現。由于兩熱線構成電橋電路，故該輸出電壓即A、B兩點間的電位差與汽車的偏轉率成正比。圖6-6陀螺儀的結構原理和電路a)結構原理b)電路（2）車速傳感器。車速傳感器可采用與ABS系統相同的輪速傳感②光纖陀螺儀。光纖陀螺儀的檢測原理如圖6-7所示。光從光纖線圈A點入射，經向左向右兩個方向回轉傳播，光程相同時兩方向同時經過一個周期到達輸出的B點。當光纖線圈向右旋轉的角速度為ω，則從A點入射的同一周期左右方向傳播的光程不同，右回轉比左回轉傳播光程長，兩者相差一定角度。在原輸出B點測量兩方向傳到的光相位不同，測定兩個光干涉的強度，可以確定兩方向光的傳播時間差(相位差)，從而計算出光纖線圈(汽車)的轉向角速度ω。圖6-7光纖陀螺儀的檢測原理②光纖陀螺儀。光纖陀螺儀的檢測原理如圖6-7所示。光從光纖線2）LCD顯示器平板顯示器發展趨勢表明，薄膜晶體管有源矩陣液晶顯示器(TFTAMLCD)是一個發展方向，因為它的每個像素都配置一個半導體開關器件來驅動，從而實現了高亮度視頻圖像顯示，具有對比度好、掃描線多、視角寬、低反射等優點。日本已把三基色(RGB)TFTAMLCD制定為導航用標準顯示器。3）CD-ROM驅動器為使驅動器更快地從光盤上讀取數據，快速送CPU進行處理，縮短LCD畫面上頻繁顯示執行程序的時間和讀取數據的等待時間，這里選取4倍速650MB的CD-ROM驅動器。這樣可使LCD顯示效果的不連續性得到平滑，也保持了聲音和圖像的同步。4）RF調制解調器和RF天線使用RF調制解調器和RF天線接收主控中心發出的信息，同時可反控汽車，實現動態導航。通過RF調制解調器建立與交通信息系統(VICS)的聯系，得到交通堵塞、道路障礙、施工、停車場情況以及交通規則變化等實時交通信息，使駕駛員作出快速反應，解決城市交通堵塞問題。汽車導航系統基礎知識概述課件5）GPS信號接收機GPS信號接收機的結構如圖6-8所示，主要由天線單元和接收單元兩部分組成。（1）天線單元。天線單元由接收天線和前置放大器兩個部件組成，GPS信號接收機一般采用全向振子天線、小型螺旋天線和微帶天線。（2）接收單元。接收單元主要包括以下部件：①信號波道。②存儲器。③計算與顯控裝置。圖6-8GPS信號接收機的結構5）GPS信號接收機圖6-86）導航計算機導航計算機能根據全球定位接收系統接收到的衛星信號和裝在車上的傳感器輸入信號及存儲器中的地圖數據，經過計算處理后，再進行綜合的圖像協調，然后通過顯示器將地圖顯示在其屏幕上，并以閃光的標志表示汽車的實時位置；而且還能指示應該行駛的方向，并不斷顯示出目前到達目的地的距離。通過檢索鍵還能很方便地找到要去的目的地和最佳的行駛路線。為滿足汽車導航高精度快速數據處理的要求，對導航計算機(ECU)的CPU應選擇32bit(或64bit)的嵌入式實時操作的CPU。因為嵌入式CPU適合于過程控制如實時操作處理，尤其正在興起的仿PC結構的嵌入式微處理器，它除具有嵌入式過程控制外還具有PC機的豐富軟件支持，這對于高速行駛的汽車快速處理數據是非常適用的。7）自律導航當汽車行駛在地下隧道、高層樓群、高架橋下、高山群間、密集森林等地段與GPS衛星失去聯系、中斷信號的瞬間，機內可自動導人自律導航系統。此時車速傳感器從汽車前進的速度中檢測出車速脈沖(不同車型，車速脈沖值不同，要注意修正)，通過汽車導航計算機(ECU)的數據處理，從速度和時間中直接求出前進距離。陀螺傳感器直接檢測出前進方向的變化和行駛狀態(即汽車前進的角速度變化值)。例如，汽車行駛在勾狀山道、發夾式彎路、環狀盤形橋上、輪渡過河等地段時，所有這些曲線距離與衛星導航的經緯度坐標產生了誤差，通過陀螺傳感器的檢測和微處理器的運算才能得到汽車正確的位置。6）導航計算機8）地圖匹配器由GPS衛星導航與自律導航(包括車速傳感器，陀螺傳感器)所測到的汽車坐標位置數據及前進的方向與實際行駛的路線軌跡在電子地圖上都存在一定誤差。為修正這二者的誤差，確保二者在電子地圖上路線坐標相統一，須采用地圖匹配技術，即在導航系統控制電路中要增加一個地圖匹配電路，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行實時數字相關匹配，作出自動修正。它經過導航計算機(ECU)的整理程序進行實時快速處理，得到汽車在電子地圖上指示出的正確位置路線，如圖6-9所示。由于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方向，車速傳感器檢測出的前進距離這三組數據經過地圖匹配器得到自動修正，從而完成了高精度導航。圖6-9地圖匹配器修正路線8）地圖匹配器圖6-9地圖匹配器修正路線6.2汽車導航系統的檢修6.2.1汽車導航系統的故障診斷6.2.2汽車導航系統的故障檢修6.2汽車導航系統的檢修6.2.1汽車導航系6.2.1汽車導航系統的故障診斷寶來轎車的導航系統配備有RDS無線電接收器、127mm(5in)彩色液晶顯示屏、帶有GPS衛星接收器及導航系統的CD—ROM驅動器，還帶有高質量RDS轎車收音機。所以，該系統不但具有衛星導航功能，還兼備收音機的功能。導航收音機系統裝備有電子防盜系統，如果電子防盜保護裝置被激活，當收音機和點火開關打開時，發光二極管閃亮；當導航系統接通后，發光二極管熄滅，表明系統已準備好可以使用。導航系統的結構如圖6-10所示。圖6-10寶來轎車導航系統的結構1-導航天線連接；2-傳感器插座；3-RCB連接；4-多孔插頭；5-收音機天線連接6.2.1汽車導航系統的故障診斷寶導航系統的故障診斷可以采用V.A.G1551、V.A.G1552和V.A.S5051進行，檢測儀器的連接如圖6-11所示。將檢測儀器的插接頭接到汽車的自診斷接口上，檢查電路保險絲和供電電壓正常后打開點火開關，按“1”鍵選擇“快速數據傳遞”模式后，輸入導航地址碼“37”，可對導航系統進行故障診斷和讀取故障代碼。圖6-11檢測儀器的連接導航系統的故障診斷可以采用V.A.G1551、V.A寶來轎車導航系統的故障代碼與含義見表6-1。故障碼故障現象故障原因故障排除00668接線柱30電壓信號太弱導航功能不全①蓄電池電壓低于9．5V②蓄電池不能充電③蓄電池損壞④交流發電機損壞①檢查蓄電池②必要時充電③檢查交流發電機00854組合儀表上收音機頻率顯示輸出無法通信在收音機／導航系統和組合儀表之間沒有數據傳遞①導線斷路②收音機導航系統損壞③組合儀表損壞①按電路檢查導線②組合儀表自診斷③更換組合儀表④更換導航系統00862導航天線(GPS)R50／及52斷路／短路／對地短路導航功能不正常①導線斷路②導航天線(GPS)損壞①按電路檢查導線②檢查導航天線③更換導航系統00867連接ABS控制單元無信號導航功能不正常①導線斷路②ABS傳感器損壞③ABS控制單元損壞①進行車輪脈沖數／輪胎自適應②進行ABS處診斷③按電路檢查導線01311數據總線信息無信號音響系統(DSP)功能不正常①導線斷路②收音機／導航系統損壞③音響系統(DSP)損壞按電路檢查導線65535控制單元損壞收音機／導航系統功能不正常收音機／導航系統損壞更換收音機／導航系統表6-1寶來轎車導航系統的故障代碼及含義寶來轎車導航系統的故障代碼與含義見表6-1。故障碼故6.2.2導航系統的檢修查出導航系統的故障代碼后，按表6-1所列出的故障原因與排除方法進行檢修。在拆裝導航系統時應采用廠家提供的專用脫扣工具。將專用工具插入上下四角的狹縫內(注意方向)，直到工具被卡住，拉動專用工具上的圓環，將收音機／導航系統從儀表板中拉出，斷開連接，取出部件。按動側面的鎖止片，向外將專用工具拉出。安裝時，先連接插頭，然后將收音機／導航系統直推入組合儀表板，直到定位于裝配框架內。6.2.2導航系統的檢修查出導航系統謝謝大家！謝謝大家！汽車車身電氣系統2009年10月汽車車身電氣系統2009年10月第6章汽車導航系統教學目的和要求1.了解汽車導航系統的特點、分類和功能，熟悉汽車導航系統結構和原理2.熟悉大眾寶來轎車導航系統的故障診斷和檢修第6章汽車導航系統教學目的和要求教學重點1.汽車導航系統結構和原理2.大眾寶來轎車導航系統的故障診斷和檢修教學難點汽車導航系統結構和原理教學方法和使用教具講授、現場教學、實踐教學、課件教學時數3學時教學重點6.1汽車導航系統概述6.2汽車導航系統的檢修6.1汽車導航系統概述6.1汽車導航系統概述6.1.1汽車導航系統的特點6.1.2汽車導航系統的分類6.1.3汽車導航系統的功能6.1.4汽車GPS導航系統的結構與原理6.1汽車導航系統概述6.1.1汽車導航系統6.1.1汽車導航系統的特點1．實現實時位置測定2．具有自動檢索與圖像放大等功能3．自動修正車輛位置4．交通行業控制管理的重要組成部分6.1.1汽車導航系統的特點1．實現實時位置測定6.1.2汽車導航系統的分類1.汽車導航綜合系統包括單一功能的導航系統和具有汽車導航、監控、防盜、旅游、交通控制與調度等功能的綜合系統。2.汽車開環與閉環導航系統1）汽車開環導航系統該系統是從控制中心或電臺、衛星傳感器等得到定位、方位、方向等信息，根據這些信息和電子地圖可以定出起點到終點最短行駛距離，但汽車的信息不能返回控制中心。如果某一道路上出現塞車、交通事故，橋梁出現斷裂等天災人禍時，駕駛員是不會知道的，而汽車出現故障、被盜等問題時也無法和控制中心聯系。2）汽車閉環導航系統該系統不但有開環的所有導向等功能，而且駕駛員可以把行車實時信息不斷向控制中心返回。根據中心掌握的交通及氣候等綜合信息及時通知汽車改道行駛，在最短時間到達目的地。在汽車出現大故障無法返回或遇到強盜等也可以報告控制中心，一方面告訴中心出現的問題，另一方面可隨時報告自己的方位，以便營救。6.1.2汽車導航系統的分類1.汽車導航綜合系統3.無引導功能的導航系統該系統只是簡單的電子地圖。駕駛員可以從車上CD-ROM存儲器中調出本國城鎮的方位、主干道、高速公路、橋梁等交通信息，也可以通過鍵盤方便地找到要到達的目的地，以及要行駛路線的各種所需信息，幫助駕駛員選擇行車路線，但無引導功能。4.內部信息導航行駛系統利用電子陀螺或地磁等方向傳感器(測出汽車行駛的方向)、距離傳感器等制成的汽車導航系統。5.地磁導航系統利用地磁傳感器可隨時測出汽車行駛方向，距離傳感器測出距離，可以用電腦計算出汽車的行駛軌跡，及到達目的地的方向、剩余距離等；并可以在顯示器上一一顯示出來，以達到導航的作用。6.慣性導航系統該系統的方向傳感器是利用電子陀螺制成的，其他設備及功能和地磁導航系統一樣。3.無引導功能的導航系統7.無線電導航系統該系統可以分為GPS導航系統和固定電臺導航系統。1）GPS導航系統該系統有一個較靈敏的GPS信息接收裝置，可接收到衛星發射的導航信息，經過計算處理后，可以得到汽車行駛的方位、速度、到達目的地的直線距離和已經行駛的里程。如和電子地圖結合起來導航功能更加完善。2）固定電臺導航系統分為中心電臺導航系統和路邊電臺導航系統。（1）中心電臺導航系統。一般是一個集導向、車輛監控、防盜、差分GPS的應用等綜合系統，并且具有閉環導航系統的所有功能。一般幾十到幾百公里為半徑設一個中心站。除接收GPS信息外，還收發各個車輛的導航、防盜等綜合信息。可以把任一個車輛的實時軌跡顯示在顯示器上。較大的系統設一個中心站，下設若干個子站，每個子站帶若干個車輛，以擴大監控范圍和導航的車輛數。（2）路邊電臺導航系統。一般是交通控制和導航于一體的綜合系統。在高速公路的路邊，每隔幾百米到幾公里設一個小功率電臺，汽車上的小功率收發機可通過無線電波和交通控制中心每到一個電臺交換一次信息，達到交通控制與導航的目的。7.無線電導航系統6.1.3汽車導航系統的功能1．對目的地進行最佳路線檢索2．具有瞬時再檢索功能3．提供豐富的菜單和記錄功能4．在適當時間內提供實時語音提示5．擴大十字路口周圍建筑物和交通標志功能6．擴展功能7．導航系統和娛樂系統部件共用6.1.3汽車導航系統的功能1．對目的地進行最佳路線6.1.4汽車GPS導航系統的結構與原理1．GPS導航系統介紹1）GPS導航系統組成GPS導航系統由空間部分、地面監控部分和用戶設備部分組成。（1）空間部分使用24顆高度約20000km的衛星組成衛星座，24顆衛星分布在六個等間隔軌道上，軌道面相對赤道面的傾角為550每個軌道面上有4顆衛星，衛星軌道為圓形，運行周期為11小時58分，這樣的衛星分布，可保證全球任何地區、任何時刻有不少于4顆衛星以供觀測。（2）地面監控部分包括四個監控站、一個主站和注入站，全部位于美國境內，監控部分的主要任務是監測每顆衛星的運行情況，并通過注入站及時修正衛星的有關參數，以保證整個GPS系統能正常運行。（3）用戶設備部分主要是GPS接收機，它接收衛星發射的信號，根據導航電文提供衛星位置和鐘差改正信息計算用戶的位置。6.1.4汽車GPS導航系統的結構與原理1．GPS導2）基本原理衛星導航系統是隨著空間技術的發展而出現的一種空間基準的無線電導航系統。其基本原理如圖6-1所示。導航衛星在圍繞圓形軌道運動時，發出事先決定的圖像信息。接受側根據衛星發出信號至接收到其反射信號的滯后時間，算出接收側與衛星的距離R。以這個距離為半徑，以衛星為圓心，就形成一個球面。當接收側同時知道三顆導航衛星的距離時，就可形成三個球面，三個球面的交點就是接收側的位置，也就是汽車的位置。圖6-1GPS基本原理2）基本原理圖6-1GPS基本原理2．電子地圖電子地圖是現代汽車導航系統中的最基本的也是最重要的部件之一。在早期電子地圖只是單一的用作地圖使用并無引導作用。隨著科技的發展，電子地圖結合GPS技術、傳感器技術等的發展，在各種先進的導航技術中已經廣泛應用，上述分類中絕大部分汽車導航系統中都包括有電子地圖。電子地圖包括道路、地名以及各種設施。除了顯示本車位置和方向外，導航信息還有已行駛軌跡、當時位置到目的地的方向和直線距離。駕駛員可通過按鍵輸入本車位置和目的地、縮放地圖的比例尺，或者選擇顯示CD-ROM數據庫中的任意區域的地圖。各種比例尺的地圖顯示和車輛定位是電子地圖的關鍵技術。隨著電腦技術的發展和普及，導航電子地圖在人類活動中將具有深遠的意義和廣泛的前景。2．電子地圖3．汽車GPS導航系統汽車GPS導航系統的結構如圖6-2所示，主要由GPS接收天線、GPS接收機、導航計算機、可視顯示器以及位置檢測裝置(絕對位置檢測和相對位置檢測)等組成。系統根據不同的位置進行分類檢測，絕對位置的檢測采用GPS全球定位系統，相對位置的檢測采用方向傳感器(如地磁傳感器、光纖陀螺儀)，并利用車輪轉速傳感器測量車輛行駛距離，如圖6-3所示。圖6-2汽車GPS導航系統結構圖6-3汽車GPS導航系統原理3．汽車GPS導航系統圖6-2汽車GPS導航系統結構圖1）傳感器（1）羅盤傳感器。羅盤傳感器的結構如圖6-4所示，它是一個雙線圈發電機型地磁矢量傳感器，由一個勵磁線圈和兩個垂直的線圈纏繞在具有高磁通率的圓環磁鐵上組成。通過檢測地球的磁場確定汽車的絕對行駛方向。圖6-4羅盤傳感器結構1）傳感器圖6-4羅盤傳感器結構由于上、下線圈相位相反，故垂直方向的磁感應電動勢互相抵消。若用電動機轉動線圈和鐵心，地磁的水平分量如圖6-5所示。鐵心中的磁通密度產生變化，從而建立起磁場。在圖6-5a位置，磁場方向朝內；在圖6-5b位置，磁場強度為零；在圖6-5c位置，磁場方向朝外。因此，在地磁檢測線圈中，產生一個正弦交變電壓，其相位由地磁場的方位決定。另一方面由光電斷續器發出相位固定的脈沖信號，根據這兩個輸出信號的相位差，可以檢測出地磁的方向。圖6-5羅盤傳感器原理

圖6-5羅盤傳感器原理（2）車速傳感器。車速傳感器可采用與ABS系統相同的輪速傳感器。汽車轉彎方向上的變化可以通過左右車輪轉速傳感器的輸出脈沖差進行檢測。（3）陀螺儀。在導航系統中通常使用陀螺儀測定汽車轉彎角速度是確定汽車行駛方向的另一種方法。①氣流陀螺儀。氣流陀螺儀的結構原理如圖6-6所示。它是利用氮氣的慣性檢測方向，而不是利用地磁。密封在容器內的氮氣在壓電振子循環壓縮機的作用下，在容器內循環。當汽車直線行駛時，氮氣使兩根熱線均勻冷卻，故兩根熱線溫度相等。一旦汽車改變方向，氮氣流由于本身的慣性而過分偏向一側，使固定在汽車上的檢測器的兩熱線冷卻程度不等，結果產生溫度差，并以電位差的形式表現。由于兩熱線構成電橋電路，故該輸出電壓即A、B兩點間的電位差與汽車的偏轉率成正比。圖6-6陀螺儀的結構原理和電路a)結構原理b)電路（2）車速傳感器。車速傳感器可采用與ABS系統相同的輪速傳感②光纖陀螺儀。光纖陀螺儀的檢測原理如圖6-7所示。光從光纖線圈A點入射，經向左向右兩個方向回轉傳播，光程相同時兩方向同時經過一個周期到達輸出的B點。當光纖線圈向右旋轉的角速度為ω，則從A點入射的同一周期左右方向傳播的光程不同，右回轉比左回轉傳播光程長，兩者相差一定角度。在原輸出B點測量兩方向傳到的光相位不同，測定兩個光干涉的強度，可以確定兩方向光的傳播時間差(相位差)，從而計算出光纖線圈(汽車)的轉向角速度ω。圖6-7光纖陀螺儀的檢測原理②光纖陀螺儀。光纖陀螺儀的檢測原理如圖6-7所示。光從光纖線2）LCD顯示器平板顯示器發展趨勢表明，薄膜晶體管有源矩陣液晶顯示器(TFTAMLCD)是一個發展方向，因為它的每個像素都配置一個半導體開關器件來驅動，從而實現了高亮度視頻圖像顯示，具有對比度好、掃描線多、視角寬、低反射等優點。日本已把三基色(RGB)TFTAMLCD制定為導航用標準顯示器。3）CD-ROM驅動器為使驅動器更快地從光盤上讀取數據，快速送CPU進行處理，縮短LCD畫面上頻繁顯示執行程序的時間和讀取數據的等待時間，這里選取4倍速650MB的CD-ROM驅動器。這樣可使LCD顯示效果的不連續性得到平滑，也保持了聲音和圖像的同步。4）RF調制解調器和RF天線使用RF調制解調器和RF天線接收主控中心發出的信息，同時可反控汽車，實現動態導航。通過RF調制解調器建立與交通信息系統(VICS)的聯系，得到交通堵塞、道路障礙、施工、停車場情況以及交通規則變化等實時交通信息，使駕駛員作出快速反應，解決城市交通堵塞問題。汽車導航系統基礎知識概述課件5）GPS信號接收機GPS信號接收機的結構如圖6-8所示，主要由天線單元和接收單元兩部分組成。（1）天線單元。天線單元由接收天線和前置放大器兩個部件組成，GPS信號接收機一般采用全向振子天線、小型螺旋天線和微帶天線。（2）接收單元。接收單元主要包括以下部件：①信號波道。②存儲器。③計算與顯控裝置。圖6-8GPS信號接收機的結構5）GPS信號接收機圖6-86）導航計算機導航計算機能根據全球定位接收系統接收到的衛星信號和裝在車上的傳感器輸入信號及存儲器中的地圖數據，經過計算處理后，再進行綜合的圖像協調，然后通過顯示器將地圖顯示在其屏幕上，并以閃光的標志表示汽車的實時位置；而且還能指示應該行駛的方向，并不斷顯示出目前到達目的地的距離。通過檢索鍵還能很方便地找到要去的目的地和最佳的行駛路線。為滿足汽車導航高精度快速數據處理的要求，對導航計算機(ECU)的CPU應選擇32bit(或64bit)的嵌入式實時操作的CPU。因為嵌入式CPU適合于過程控制如實時操作處理，尤其正在興起的仿PC結構的嵌入式微處理器，它除具有嵌入式過程控制外還具有PC機的豐富軟件支持，這對于高速行駛的汽車快速處理數據是非常適用的。7）自律導航當汽車行駛在地下隧道、高層樓群、高架橋下、高山群間、密集森林等地段與GPS衛星失去聯系、中斷信號的瞬間，機內可自動導人自律導航系統。此時車速傳感器從汽車前進的速度中檢測出車速脈沖(不同車型，車速脈沖值不同，要注意修正)，通過汽車導航計算機(ECU)的數據處理，從速度和時間中直接求出前進距離。陀螺傳感器直接檢測出前進方向的變化和行駛狀態(即汽車前進的角速度變化值)。例如，汽車行駛在勾狀山道、發夾式彎路、環狀盤形橋上、輪渡過河等地段時，所有這些曲線距離與衛星導航的經緯度坐標產生了誤差，通過陀螺傳感器的檢測和微處理器的運算才能得到汽車正確的位置。6）導航計算機8）地圖匹配器由GPS衛星導航與自律導航(包括車速傳感器，陀螺傳感器)所測到的汽車坐標位置數據及前進的方向與實際行駛的路線軌跡在電子地圖上都存在一定誤差。為修正這二者的誤差，確保二者在電子地圖上路線坐標相統一，須采用地圖匹配技術，即在導航系統控制電路中要增加一個地圖匹配電路，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行實時數字相關匹配，作出自動修正。它經過導航計算機(ECU)的整理程序進行實時快速處理，得到汽車在電子地圖上指示出的正確位置路線，如圖6-9所示。由于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方向，車速傳感器檢測出的前進距離這三組數據經過地圖匹配器得到自動修正，從而完成了高精度導航。圖6-9地圖匹配器修正路線8）地圖匹配器圖6-9地圖匹配器修正路線6.2汽車導航系統的檢修6.2.1汽車導航系統的故