车身电控模块四课题二.

1、 简答题简答题 1、扬声器系统的主要功能有哪些？、扬声器系统的主要功能有哪些？ 答：扬声器系统的主要功能有：功率、频率答：扬声器系统的主要功能有：功率、频率 响应、指向性、标称阻抗、灵敏度、失真响应、指向性、标称阻抗、灵敏度、失真 度等。度等。 模块五模块五 汽车娱乐与通讯系统汽车娱乐与通讯系统 课题二课题二 汽车电子导航系统汽车电子导航系统 随着经济水平的提高，人们驾车出行的机会越来越随着经济水平的提高，人们驾车出行的机会越来越 多，但因为对道路不熟悉，走错路、走弯路的情况经多，但因为对道路不熟悉，走错路、走弯路的情况经 常发生。汽车导航技术的出现。给了驾车者极大的便常发生。汽车导航技术的出

2、现。给了驾车者极大的便 利，驾驶员可以随时了解自己所在的位置，而且只要利，驾驶员可以随时了解自己所在的位置，而且只要 将目的地输入系统，导航系统就会根据电子地图自动将目的地输入系统，导航系统就会根据电子地图自动 计算出最合适的路线，保证驾驶员能够轻松快捷地到计算出最合适的路线，保证驾驶员能够轻松快捷地到 达目的地。达目的地。 任务引入任务引入 本课题要求学生了解本课题要求学生了解 GPS 导航系统的知识，能够正确导航系统的知识，能够正确 使用汽车导航系统，并且对系统进行简单的检修。使用汽车导航系统，并且对系统进行简单的检修。 任务分析任务分析 使用和检修汽车使用和检修汽车GPS 导航系统之前，

3、首先要对导航系统之前，首先要对GPS 的相关知识有一定的了解。的相关知识有一定的了解。 GPS 是英文是英文Global Positioning System（全球定位系统）（全球定位系统） 的简称。的简称。GPS 起始于起始于1958 年美国军方的一个项目，年美国军方的一个项目，1964 年投入使用。年投入使用。20 世纪世纪70 年代，美国陆海空三军联合研制年代，美国陆海空三军联合研制 了新一代卫星定位系统了新一代卫星定位系统GPS 。主要目的是为陆海空三大领。主要目的是为陆海空三大领 域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收 集

4、、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，经过集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，经过20 余年的余年的 研究实验，耗资研究实验，耗资300 亿美元，到亿美元，到1994 年，全球覆盖率高年，全球覆盖率高 达达98% 的的24 颗颗GPS 卫星星座己布设完成。卫星星座己布设完成。 1、美国全球定位系统（、美国全球定位系统（GPS）。有）。有24 颗卫星组成，分布在颗卫星组成，分布在6 条交点互条交点互 隔隔60 度的轨道面上，精度约为度的轨道面上，精度约为10 米，军民两用，正在试验第二代卫米，军民两用，正在试验第二代卫 星系统；星系统； 2、俄罗斯、俄罗斯“格洛纳斯格洛纳斯”系统。有系统。有24

5、 颗卫星组成，精度在颗卫星组成，精度在10 米左右，米左右， 军民两用，设计军民两用，设计2009 年底服务范围拓展到全球；年底服务范围拓展到全球； 3、欧洲欧洲“伽利略伽利略”系统。有系统。有30 颗卫星组成，定位误差不超过颗卫星组成，定位误差不超过1 米，米， 主要为民用。主要为民用。2005 年首颗试验卫星已成功发射。预计年首颗试验卫星已成功发射。预计2008 年前开通年前开通 定位服务；定位服务； 4、中国、中国“北斗北斗”系统。由系统。由5 颗静止轨道卫星和颗静止轨道卫星和30 颗非静止轨道卫星颗非静止轨道卫星 组成。定位精度组成。定位精度10 米。计划米。计划2008 年左右覆盖中

6、国及周边地区，然后年左右覆盖中国及周边地区，然后 逐步扩展为全球卫星导航系统。逐步扩展为全球卫星导航系统。 相关知识相关知识 GPS 系统包括三大部分：系统包括三大部分： 空间部分空间部分 卫星及星座；卫星及星座； 地面部分地面部分 地面监控系统；地面监控系统； 用户设备部分用户设备部分 GPS信号接收机。信号接收机。 一、一、GPS 系统的组成系统的组成 1、卫星及星座、卫星及星座 由由21 颗工作卫星和颗工作卫星和3 颗在轨备用卫星组成颗在轨备用卫星组成 GPS 卫星星座，记作（卫星星座，记作（21+3 ）GPS卫星星卫星星 座。座。24 颗卫星均匀分布在颗卫星均匀分布在6 个轨道平面内，

7、个轨道平面内， 轨道倾斜角为轨道倾斜角为55，各个轨道平面之间相距，各个轨道平面之间相距 60，即轨道的升交点赤经各相差，即轨道的升交点赤经各相差60。每。每 个轨道平面内各颗卫星之间的升交角距相差个轨道平面内各颗卫星之间的升交角距相差 90，每一轨道平面上的卫星比西边相邻轨，每一轨道平面上的卫星比西边相邻轨 道平面上的相应卫星超前道平面上的相应卫星超前30。 在两万千米高空的在两万千米高空的GPS 卫星，当地球对恒星来自传一周卫星，当地球对恒星来自传一周 时，它们绕地球运行二周，即绕地球一周的时间为时，它们绕地球运行二周，即绕地球一周的时间为12 恒星恒星 时。这样，对于地面观测者来说，每天

8、将提前时。这样，对于地面观测者来说，每天将提前4min 见到同见到同 一颗一颗GPS 卫星。位于地平面线以上的卫星颗数随着时间和卫星。位于地平面线以上的卫星颗数随着时间和 地点的不同而不同，最少可见到地点的不同而不同，最少可见到4 颗，最多可见到颗，最多可见到11 颗。颗。 在用在用GPS 信号导航定位时，为了计算观测点的三维坐标，信号导航定位时，为了计算观测点的三维坐标， 必须观测必须观测4 颗颗GPS 卫星，称为定位星座。这卫星，称为定位星座。这4 颗卫星在观测颗卫星在观测 过程中的几何位置分布对定位精度有一定的影响。对于某地过程中的几何位置分布对定位精度有一定的影响。对于某地 某时，甚至

9、不能测得精确的点位坐标，这种时间段叫做某时，甚至不能测得精确的点位坐标，这种时间段叫做“间间 隙段隙段”。但这种间隙段是很短暂的，并不影响全球绝大多数。但这种间隙段是很短暂的，并不影响全球绝大多数 地方的全天候、高精度、连续实时的导航定位测量。地方的全天候、高精度、连续实时的导航定位测量。 2、地面监控系统、地面监控系统 对于导航定位来说，对于导航定位来说，GPS 卫星是一动态已知点。星的位卫星是一动态已知点。星的位 置是依据卫星发射的星历置是依据卫星发射的星历描述卫星运动及其轨道的参描述卫星运动及其轨道的参 数算得的。每颗数算得的。每颗GPS 卫星所播发的星历，是由地面监控卫星所播发的星历，

10、是由地面监控 系统提供的。卫星的各种设备是否正常工作，以及卫星是系统提供的。卫星的各种设备是否正常工作，以及卫星是 否一直沿着一定轨道运行，都要由地面设备进行检测和控否一直沿着一定轨道运行，都要由地面设备进行检测和控 制。地面监控系统另一重要作用是保持各颗卫星处于同一制。地面监控系统另一重要作用是保持各颗卫星处于同一 时间标准时间标准 GPS 时间系统。这就需要地面站监测各颗时间系统。这就需要地面站监测各颗 卫星的时间，求出钟差。然后由地面注入站发给卫星，卫卫星的时间，求出钟差。然后由地面注入站发给卫星，卫 星再由导航电文发给用户设备。星再由导航电文发给用户设备。 GPS 地面监控部分包括：地

11、面监控部分包括：1 个主控站、个主控站、3 个信息注人个信息注人 站和站和5 个卫星监控站。个卫星监控站。5 个卫星监控站分别位于全球个卫星监控站分别位于全球5 个个 不同的位置。其中，在科罗拉不同的位置。其中，在科罗拉(Colorado)监控站与主控站监控站与主控站 并置，在阿森松岛并置，在阿森松岛(Ascension)、迪戈加西、迪戈加西(Diego Garcia) 和夸贾林岛和夸贾林岛(Kwajalein)，监控站分别与注人站并置。地面，监控站分别与注人站并置。地面 监控部分的主要任务是：监控部分的主要任务是： 监视卫星的运行监视卫星的运行; 确定确定GPS时间系统时间系统; 跟踪并预报

12、卫星星历和卫星钟状态跟踪并预报卫星星历和卫星钟状态; 向每一卫星的数据存储器注人卫星导航数据。向每一卫星的数据存储器注人卫星导航数据。 3、GPS信号接收机信号接收机 GPS 信号接收机的任务是：捕获到一定卫星信号接收机的任务是：捕获到一定卫星 角度所选择的待测卫星信号，并跟踪这些卫星的角度所选择的待测卫星信号，并跟踪这些卫星的 运行，对接收到的运行，对接收到的GPS 信号进行交变、放大和信号进行交变、放大和 处理，以便测量出处理，以便测量出GPS 信号从卫星到接收机天信号从卫星到接收机天 线的传播时间，解译出线的传播时间，解译出GPS 卫星所发送的导航卫星所发送的导航 电文，实时地计算出观测

13、点的三维位置，甚至三电文，实时地计算出观测点的三维位置，甚至三 维速度和时间。维速度和时间。 静态定位中，静态定位中，GPS 接收机在捕获和跟踪接收机在捕获和跟踪GPS 卫星的过卫星的过 程中固定不变、接收机高精度地测量程中固定不变、接收机高精度地测量GPS 信号的传播时信号的传播时 间，利用间，利用GPS 卫星在轨道的已知位置。解算出接收机所卫星在轨道的已知位置。解算出接收机所 在位置的三维坐标。而动态定位则是利用在位置的三维坐标。而动态定位则是利用GPS 接收机测接收机测 定一个运动物体的运行轨迹。定一个运动物体的运行轨迹。GPS 信号接收机所位于的信号接收机所位于的 运动物体叫载体（如航

14、行中的船舰、空中的飞机、行走的运动物体叫载体（如航行中的船舰、空中的飞机、行走的 车辆等）。载体上的车辆等）。载体上的GPS 接收机天线在跟踪接收机天线在跟踪GPS 卫星的卫星的 过程中相对地球而运动，接收机用过程中相对地球而运动，接收机用GPS 信号实时地测得信号实时地测得 运动载体的状态参数（瞬间三维位置和三维速度）。运动载体的状态参数（瞬间三维位置和三维速度）。 接收机硬件和机内软件以及接收机硬件和机内软件以及GPS 数据的后处理软件包，数据的后处理软件包， 构成完整的构成完整的GPS 用户设备。用户设备。GPS 接收机的结构分为天线接收机的结构分为天线 单元和接收单元两大部分。对于测地

15、型接收机来说，两个单元和接收单元两大部分。对于测地型接收机来说，两个 单元一般分成两个独立的部件，观测时将天线单元安置在单元一般分成两个独立的部件，观测时将天线单元安置在 测站上，接收单元置于测站附近的适当地方，用电缆线将测站上，接收单元置于测站附近的适当地方，用电缆线将 两者连接成一个整机。也有的将天线单元和接收单元作成两者连接成一个整机。也有的将天线单元和接收单元作成 一个整体，观测时将其安置在观测点上。一个整体，观测时将其安置在观测点上。 二、二、GPS 的特点的特点 GPS是当前最先进的精密卫星定位系统，具有高精度、是当前最先进的精密卫星定位系统，具有高精度、 全天候、高效率、多功能、

16、操作简便、应用广泛等特点。全天候、高效率、多功能、操作简便、应用广泛等特点。 1、定位精度高、定位精度高 利用利用GPS 定位时，在定位时，在1s 内可以取得几次位置数据，这内可以取得几次位置数据，这 种近乎实时的导航能力对于高动态用户具有很大意义，同种近乎实时的导航能力对于高动态用户具有很大意义，同 时能为用户提供连续的三维位置、三维速度和精确的时间时能为用户提供连续的三维位置、三维速度和精确的时间 信息，利用信息，利用CA 码的实时定位精度码的实时定位精度 2050m，速度为，速度为 0.1s，利用特殊处理可达，利用特殊处理可达0.005ms，相对定位可达毫米，相对定位可达毫米 级。级。

17、2、观测时间短、观测时间短 随着随着GPS 系统的不断完善，软件的不断更新，目前，系统的不断完善，软件的不断更新，目前， 20km 以内相对静态定位，仅需以内相对静态定位，仅需1520min ；快速静态相；快速静态相 对定位测量时，当每个流动站与基准站相距对定位测量时，当每个流动站与基准站相距15km 以内时，以内时， 流动站观测时间只需流动站观测时间只需12min ，然后可随时定位，没站观，然后可随时定位，没站观 测只需几秒。测只需几秒。 3、可提供三维坐标、可提供三维坐标 GPS 可精确测定测站点的三维坐标。可精确测定测站点的三维坐标。 4、操作简单、操作简单 随着随着GPS接收机不断改进

18、，自动化程度越来越高，有的接收机不断改进，自动化程度越来越高，有的 已到达已到达“傻瓜化傻瓜化”的程度，接收机的体积越来越小，质量的程度，接收机的体积越来越小，质量 越来越轻。越来越轻。 5、全天候作业、全天候作业 目前目前GPS 观测可在一天观测可在一天24 小时内的任何时间进行，不小时内的任何时间进行，不 受阴天黑夜、起雾刮风、下雨下雪等气候的影响。受阴天黑夜、起雾刮风、下雨下雪等气候的影响。 三、汽车电子导航系统三、汽车电子导航系统 1、车载卫星导航系统的功能、车载卫星导航系统的功能 汽车汽车GPS导航系统是指利用导航系统是指利用GPS 技术对机动车辆的位置、方位和技术对机动车辆的位置、

19、方位和 速度进行自动测定，并引导车辆按计划行驶的系统，又称车载卫星导速度进行自动测定，并引导车辆按计划行驶的系统，又称车载卫星导 航系统。目前应用较多的是自主导航，其主要特征是每套车载导航设航系统。目前应用较多的是自主导航，其主要特征是每套车载导航设 备都自带电子地图，定位和导航功能全部由车载设备完成。内置的备都自带电子地图，定位和导航功能全部由车载设备完成。内置的 GPS 天线会接收天线会接收 到来自环绕地球的到来自环绕地球的24 颗颗GPS 卫星中的至少卫星中的至少3 颗所颗所 传递的数据信息，由此测定汽车当前所处的位置。导航主机通过传递的数据信息，由此测定汽车当前所处的位置。导航主机通过

20、GPS 卫星信号确定的位置坐标与电子地图数据相匹配，便可以确定汽车在卫星信号确定的位置坐标与电子地图数据相匹配，便可以确定汽车在 电子地图中的准确位置。在此基础上，即可实现行车导航、路线推荐、电子地图中的准确位置。在此基础上，即可实现行车导航、路线推荐、 信息查询、播放查询、播放信息查询、播放查询、播放AVTV 等多种功能。驾驶者只需通过观等多种功能。驾驶者只需通过观 看显示器上的画面、收听语言提示，操纵键盘、轻按触摸屏即可实现看显示器上的画面、收听语言提示，操纵键盘、轻按触摸屏即可实现 上述功能，从而轻松自如地驾车，给行车带来全新的感受。上述功能，从而轻松自如地驾车，给行车带来全新的感受。

21、国内也有自主开发的带有局部地图的汽车导航系统。国内也有自主开发的带有局部地图的汽车导航系统。 比如在一些大城市的公安系统，出租车调度系统等公共比如在一些大城市的公安系统，出租车调度系统等公共 调度系统等，一满足集中调度、快速反应的要求。在这调度系统等，一满足集中调度、快速反应的要求。在这 些公共调度系统的车辆上，除些公共调度系统的车辆上，除GPS 天线和接收机外，并天线和接收机外，并 不需要车辆自主导航设备，车辆通过车载通信设备和总不需要车辆自主导航设备，车辆通过车载通信设备和总 部保持联系。车辆上的通信发射机随时将本车部保持联系。车辆上的通信发射机随时将本车GPS 接收接收 机计算失误车辆位

22、置数据传送到总部，总部掌握外出车机计算失误车辆位置数据传送到总部，总部掌握外出车 辆的位置，通过语音通信信道准确、快速地作出调度。辆的位置，通过语音通信信道准确、快速地作出调度。 2、汽车电子导航系统的组成、汽车电子导航系统的组成 汽车电子导航系统由汽车电子导航系统由GPS 天线、天线、GPS 接收机、计算机、接收机、计算机、 显示器、位置检测装置等组成。位置检测包括绝对检测显示器、位置检测装置等组成。位置检测包括绝对检测 和相对检测，系统根据不同的位置进行分类检测。绝对和相对检测，系统根据不同的位置进行分类检测。绝对 位置的检测采用位置的检测采用GPS 全球定位系统，相对位置检测采用全球定位

23、系统，相对位置检测采用 方向传感器（如地磁传感器、光纤陀螺仪），并利用车方向传感器（如地磁传感器、光纤陀螺仪），并利用车 轮转速测量车辆行驶距离。轮转速测量车辆行驶距离。 （2）自律导航）自律导航 在在GPS 信号中断，与信号中断，与GPS 卫星失去联系时，比如汽车行卫星失去联系时，比如汽车行 驶至地下隧道、高架桥下、高层楼群、高山密林等地段，机驶至地下隧道、高架桥下、高层楼群、高山密林等地段，机 内自动导入自律导航系统。此时，导航计算机采集车速传感内自动导入自律导航系统。此时，导航计算机采集车速传感 器传送的车速脉冲信号，并根据速度和时间计算前进的距离。器传送的车速脉冲信号，并根据速度和时间

24、计算前进的距离。 陀螺传感器检测出前进方向的变化和行驶状态。陀螺传感器检测出前进方向的变化和行驶状态。 （1）GPS 装置装置 GPS 装置接收卫星定位信号，经导航计算机算出车辆所装置接收卫星定位信号，经导航计算机算出车辆所 在的位置的经度和纬度，以及速度和方向，并在显示器上在的位置的经度和纬度，以及速度和方向，并在显示器上 显示出来。显示出来。 （3）地图匹配器）地图匹配器 由由GPS 卫星导航和自律导航所测到的汽车坐标位置数卫星导航和自律导航所测到的汽车坐标位置数 据以及前进的方向与实际行驶的路线轨迹在电子地图上会据以及前进的方向与实际行驶的路线轨迹在电子地图上会 存在一定的误差。为修正误

25、差，确保二者在电子地图上路存在一定的误差。为修正误差，确保二者在电子地图上路 线坐标相统一，需要采用地图匹配技术，即在导航系统控线坐标相统一，需要采用地图匹配技术，即在导航系统控 制电路中增加一个地图匹配电路，对传感器检测的汽车行制电路中增加一个地图匹配电路，对传感器检测的汽车行 驶轨迹与地图上道路的误差进行实时数字相关匹配，做出驶轨迹与地图上道路的误差进行实时数字相关匹配，做出 自动修正，经导航计算机的实时处理，得到汽车在电子地自动修正，经导航计算机的实时处理，得到汽车在电子地 图上的正确位置路线的指示。图上的正确位置路线的指示。 （4）车速传感器、陀螺仪、罗盘）车速传感器、陀螺仪、罗盘 车

26、速传感器可采用与车速传感器可采用与ABS 系统相同的轮速传感器，汽车系统相同的轮速传感器，汽车 转弯角速度的变化可以通过左右车轮转速传感器输出的脉冲转弯角速度的变化可以通过左右车轮转速传感器输出的脉冲 差进行检测。差进行检测。 在汽车导航系统中通常使用气流率和光导纤维式陀螺仪，在汽车导航系统中通常使用气流率和光导纤维式陀螺仪， 以测定汽车转弯角速度来确定汽车行驶方向。以测定汽车转弯角速度来确定汽车行驶方向。 罗盘传感器由一个励磁线圈和两个垂直的线圈缠绕在具罗盘传感器由一个励磁线圈和两个垂直的线圈缠绕在具 有高磁通率的圆环磁铁上组成，通过检测地球磁场来确定有高磁通率的圆环磁铁上组成，通过检测地球

27、磁场来确定 汽车的绝对行驶方向。汽车的绝对行驶方向。 3、车载、车载 GPS 导航系统的使用导航系统的使用 （1）目的地的输入）目的地的输入 用户在出发前，通过系统提供的输入方法将目的地输入用户在出发前，通过系统提供的输入方法将目的地输入 到导航设备中，目前从安全要求考虑，人们正在开发基于到导航设备中，目前从安全要求考虑，人们正在开发基于 语音输入技术的产品。语音输入技术的产品。 （2）行驶路线的确定）行驶路线的确定 汽车导航主机从汽车导航主机从GPS 接收机得到经过计算机确定的当接收机得到经过计算机确定的当 前经纬度；通过电子地图数据的对比，就可以随时确定车前经纬度；通过电子地图数据的对比，

28、就可以随时确定车 辆当前所在的地点。一般汽车导航系统把车辆当期位置默辆当前所在的地点。一般汽车导航系统把车辆当期位置默 认为出发点，在用户输入了目的地之后，导航系统根据电认为出发点，在用户输入了目的地之后，导航系统根据电 子地图上存储的地图信息，就可以自动算出一条或几条合子地图上存储的地图信息，就可以自动算出一条或几条合 适的推荐路线。适的推荐路线。 （3 ）行驶中的导航）行驶中的导航 汽车导航系统的输出设备包括显示屏幕和语音输出设汽车导航系统的输出设备包括显示屏幕和语音输出设 备。由于驾驶员在行驶过程中必须专注于驾驶，不能经备。由于驾驶员在行驶过程中必须专注于驾驶，不能经 常查看显示屏，汽车

29、导航系统通常都有语音输出，向驾常查看显示屏，汽车导航系统通常都有语音输出，向驾 驶员提供提示信息。比如车辆按照系统推荐的路线行驶驶员提供提示信息。比如车辆按照系统推荐的路线行驶 到应该转弯的路口前，语音输出设备会提示驾驶员：到应该转弯的路口前，语音输出设备会提示驾驶员： “200m 后请左转弯后请左转弯”。目前世界几大著名汽车公司的。目前世界几大著名汽车公司的 导航系统已经达到了相当完善的程度。导航系统已经达到了相当完善的程度。 目前。车载卫星导航系统可分为内置式和外置目前。车载卫星导航系统可分为内置式和外置 式。内置式车载卫星导航系统一般经专门外形设计，式。内置式车载卫星导航系统一般经专门外

30、形设计， 由汽车生产环节安装固定在汽车上。外置式车载卫由汽车生产环节安装固定在汽车上。外置式车载卫 星导航系统一般多为后期加装，安装简便，适用于星导航系统一般多为后期加装，安装简便，适用于 各种车型。各种车型。 任务实施任务实施 宝来轿车的导航系统配备有宝来轿车的导航系统配备有GPS 卫星接收器、卫星接收器、CD- ROM 驱动器以及高质量的驱动器以及高质量的RDS 无线电接收器，采用无线电接收器，采用5in 彩色液晶显示屏。彩色液晶显示屏。 导航系统的故障折断采用导航系统的故障折断采用V.A.G1551、V.A.G1552、 V.A.S5051 检测仪进行。检测仪进行。 一、导航系统的故障诊断一、导航系统的故障诊断 1、将检测仪的插接器连接到汽车的自诊断接口上。、将检测仪的插接器连接到汽车的自诊断接口上。 2、检查电路熔断丝和供电电压正常后打开点火开关。、检查电路熔断丝和供电电压正常后打开点火开关。 4、输入导航地址码、输入导航地址码“37 ”，对导航系统进行故障诊断。，对导航系统进行故障诊断。 3、按、按“2