【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 97）由21顆工作衛(wèi)星和３顆在軌備用衛(wèi)星組成GPS衛(wèi)星星座，記作（21+3）GPS星座。24顆衛(wèi)星均勻分布在６個(gè)軌道平面內(nèi)，軌道傾角為55度．各個(gè)軌道平面之間相距60度。即軌道的升交點(diǎn)赤經(jīng)各相差６０度。每個(gè)軌道平面內(nèi)各顆衛(wèi)星之間的升交角距相差90度，一軌道平面上的衛(wèi)星比西邊相鄰軌道平面上的相應(yīng)衛(wèi)星超前30度。 在兩萬(wàn)公里高空的GPS衛(wèi)星，當(dāng)?shù)厍驅(qū)阈莵?lái)說(shuō)自轉(zhuǎn)一周時(shí)，它們繞地球運(yùn)行二周．即繞地球一周的時(shí)間為１２恒星時(shí)。這樣，對(duì)于地面觀測(cè)者來(lái)說(shuō)，每天將提前４分鐘見(jiàn)到同一顆GPS衛(wèi)星。位于地平線以上的衛(wèi)星顆數(shù)隨著時(shí)間和地點(diǎn)的不同而不同，最少可見(jiàn)到４顆，最多可見(jiàn)到１１顆。在用GPS信號(hào)導(dǎo)航定位時(shí)，為了結(jié)算測(cè)站的三維坐標(biāo)，必須觀測(cè)４顆GPS衛(wèi)星．稱(chēng)為定位星座。這４顆衛(wèi)星在觀測(cè)過(guò)程中的幾何位置分布對(duì)定位精度有一定的影響。對(duì)于某地某時(shí)，甚至不能測(cè)得精確的點(diǎn)位坐標(biāo)，這種時(shí)間段叫做“間隙段”。但這種時(shí)間間隙段是很短暫的，并不影響全球絕大多數(shù)地方的全天候，高精度、連續(xù)實(shí)時(shí)的導(dǎo)航定位測(cè)量。GPS工作衛(wèi)星的編號(hào)和試驗(yàn)衛(wèi)星基本相同。２、地面監(jiān)控系統(tǒng) 對(duì)于導(dǎo)航定位來(lái)說(shuō)，GPS衛(wèi)星是一動(dòng)態(tài)已知點(diǎn)。星的位置是依據(jù)衛(wèi)星發(fā)射的星歷—描述衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及其軌道的的參數(shù)算得的。每顆GPS衛(wèi)星所播發(fā)的星歷，是由地面監(jiān)控系統(tǒng)提供的。衛(wèi)星上的各種設(shè)備是否正常工作，以及衛(wèi)星是否一直沿著預(yù)定軌道運(yùn)行，都要由地面設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。地面監(jiān)控系統(tǒng)另一重要作用是保持各顆衛(wèi)星處于同一時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)—GPS時(shí)間系統(tǒng)。這就需要地面站監(jiān)測(cè)各顆衛(wèi)星的時(shí)間，求出鐘差。然后由地面注入站發(fā)給衛(wèi)星，衛(wèi)星再由導(dǎo)航電文發(fā)給用戶設(shè)備。GPS工作衛(wèi)星的地面監(jiān)控系統(tǒng)包括一個(gè)主控站、三個(gè)注入站和五個(gè)監(jiān)測(cè)站。３、GPS信號(hào)接收機(jī) GPS信號(hào)接收機(jī)的任務(wù)是：能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測(cè)衛(wèi)星的信號(hào)，并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行，對(duì)所接收到的GPS信號(hào)進(jìn)行變換、放大和處理，以便測(cè)量出GPS信號(hào)從衛(wèi)星到接收機(jī)天線的傳播時(shí)間．解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文，實(shí)時(shí)地計(jì)算出測(cè)站的三維位置，位置，甚至三維速度和時(shí)間。 GPS衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航定位信號(hào)，是一種可供無(wú)數(shù)用戶共享的信息資源。對(duì)于陸地、海洋和空間的廣大用戶，只要用戶擁有能夠接收、跟蹤、變換和測(cè)量GPS信號(hào)的接收設(shè)備，即GPS信號(hào)接收機(jī)?？梢栽谌魏螘r(shí)候用GPS信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)航定位測(cè)量。根據(jù)使用目的的不同。用戶要求的GPS信號(hào)接收機(jī)也各有差異。目前世界上已有幾十家工廠生產(chǎn)GPS接收機(jī)，產(chǎn)品也有幾百種 導(dǎo)航儀的組成和工作原理 導(dǎo)航儀的硬件組成 GPS導(dǎo)航儀的運(yùn)行還需要一個(gè)汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)。光有GPS系統(tǒng)還不夠，它只能夠接收GPS衛(wèi)星發(fā)送的數(shù)據(jù)，計(jì)算出用戶的三維位置、方向以及運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間方面的信息，沒(méi)有路徑計(jì)算能力。用戶手中的GPS接收設(shè)備要想實(shí)現(xiàn)路線導(dǎo)航功能還需要一套完善的包含硬件設(shè)備、電子地圖、導(dǎo)航軟件在內(nèi)的汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)?！PS導(dǎo)航儀硬件包括芯片、天線、處理器、內(nèi)存、屏幕、按鍵、揚(yáng)聲器等組成部分。但就目前情況看來(lái)，市場(chǎng)中的GPS汽車(chē)導(dǎo)航儀在硬件上的差距并不大，內(nèi)置的軟件地圖也已很難分出誰(shuí)好設(shè)誰(shuí)壞，現(xiàn)在我國(guó)有八家地圖公司從事導(dǎo)航地圖軟件的測(cè)繪與開(kāi)發(fā)，如四維圖新，凱立德，道道通，城際通.......,經(jīng)過(guò)幾年的不斷開(kāi)發(fā)完善，都已能提供相當(dāng)好的導(dǎo)航地圖軟件。 總結(jié)一下，一部完整的GPS汽車(chē)導(dǎo)航儀是由芯片、天線、處理器、內(nèi)存、顯示屏、揚(yáng)聲器、按鍵、擴(kuò)展功能插槽、地圖導(dǎo)航軟件9個(gè)主要部分組成 車(chē)載導(dǎo)航儀的工作原理 導(dǎo)航軟件運(yùn)行的硬件平臺(tái)主要由嵌入式計(jì)算機(jī)、觸摸式液晶顯示器、GPS接收器、壓電震動(dòng)陀螺儀，車(chē)速感應(yīng)器，硬件擴(kuò)展接口等組成。可配備功放、DVD光驅(qū)、TV調(diào)諧器、內(nèi)置FM等可在wjdows Nr，wjndows CF操作系統(tǒng)下運(yùn)行。導(dǎo)航數(shù)據(jù)存放在ＣＦ卡上（或光盤(pán)）．可以隨時(shí)更換CF卡（或光盤(pán)）。CF卡（或光盤(pán)）上的數(shù)據(jù)主要有交通道路信息，交通管制信息，地名，電話等信息。 圖2車(chē)載導(dǎo)航儀裝置結(jié)構(gòu)圖 車(chē)用導(dǎo)航系統(tǒng)主要由全球定位系統(tǒng)（GPS）和液晶顯示器（LCDDISPUW）兩部分構(gòu)成。內(nèi)置的GPS天線會(huì)接收到來(lái)自環(huán)繞地球的24顆GPS衛(wèi)星中的至少３顆所傳遞的數(shù)據(jù)信息，由此測(cè)定汽車(chē)當(dāng)前所處的位置。 GPS是一種能接收定位衛(wèi)星信號(hào)，經(jīng)過(guò)微處理器計(jì)算出汽車(chē)所在精確經(jīng)度和緯度以及汽車(chē)速度和方向，并在顯示器上顯示出來(lái)的一種裝置。它是通過(guò)地面任意一點(diǎn)（如汽車(chē)）和上空四顆定位衛(wèi)星的相對(duì)距離計(jì)算出汽車(chē)的準(zhǔn)確位置。如果我們知道某點(diǎn)距一顆衛(wèi)星的距離，我們可以知道該點(diǎn)必然處于以第一顆衛(wèi)星為球心，以距離為半徑的球面上，如果再知道距第二顆已知衛(wèi)星的距離，我們可以確認(rèn)該點(diǎn)處于兩個(gè)球面相交的圓形曲線上，有了第三顆衛(wèi)星我們就可以將第三個(gè)球面和前一個(gè)圓形曲線相交于兩點(diǎn)。一般通過(guò)第四顆衛(wèi)星的距離我們就可以唯一確定該點(diǎn)的經(jīng)緯度了。GPS還可以直接輸入地名，經(jīng)緯度，電話號(hào)碼來(lái)進(jìn)行線路檢索，快捷地提供一條到達(dá)目的地的最佳路線；由于道路阻塞，路段施工或走錯(cuò)了路等意外情況，最佳路線行不通時(shí)，經(jīng)再檢索可以提供新的行車(chē)路線：為使駕駛員事先了解行駛中路面變化情況，它可做出語(yǔ)音提示，例如一般道路500米之前，高速公路1000米之前向駕駛員說(shuō)明路面情況及可更改的方向：汽車(chē)行駛在交叉路口前，能自動(dòng)現(xiàn)實(shí)路口全畫(huà)面圖，指定交叉點(diǎn)名稱(chēng)，拐彎后道路名及方向，這是汽車(chē)電子導(dǎo)航中一項(xiàng)最主要功能。圖3衛(wèi)星定位圖示 汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)內(nèi)部裝有儲(chǔ)存大量電子地圖信息的CD．ROM，通過(guò)GPS衛(wèi)星信號(hào)確定的位置坐標(biāo)與此相匹配，便可確定汽車(chē)在電子地圖中的準(zhǔn)確位置。 在此基礎(chǔ)上。將會(huì)實(shí)現(xiàn)行車(chē)導(dǎo)航、路線推薦、信息查詢、播放等多種功能。駕駛者只須通過(guò)觀看顯示器上的畫(huà)面、收聽(tīng)語(yǔ)音提示，操縱手中的遙控器即可實(shí)現(xiàn)上述功能，從而輕松自如地駕車(chē)。２．GPS定位信息的接收 一臺(tái)GPS接收機(jī)被安裝在車(chē)上，接收高達(dá)11顆的衛(wèi)星信號(hào)。這些信號(hào)用來(lái)精確確定車(chē)輛的位置，但它可能遭受偶然的干擾，如壞天氣影響、隧道和建筑物遮擋、超寬帶無(wú)線電通信干擾等，為此通常采用航位推算導(dǎo)航（如慣性傳感器）或輔助定位技術(shù)作為GPS信號(hào)丟失時(shí)的補(bǔ)償，以使導(dǎo)航系統(tǒng)功能連續(xù)。 ３．車(chē)載傳感器 通常包括測(cè)量轉(zhuǎn)彎速率的陀螺僅、輸出電子速度脈沖的測(cè)速計(jì)以及測(cè)量方向的羅盤(pán)。這些數(shù)據(jù)被用來(lái)進(jìn)行航位推算，以便確定車(chē)輛相對(duì)道路的運(yùn)動(dòng)。這部分不在我們的討論的范圍內(nèi)。４．導(dǎo)航電子地圖處理 導(dǎo)航用電子地圖在整個(gè)汽車(chē)導(dǎo)航應(yīng)用體系中起到核心的作用，針對(duì)不同導(dǎo)航應(yīng)用往往會(huì)采用不同規(guī)格的電子地圖。通常電子地圖由記錄實(shí)際地物的地理數(shù)據(jù)和與實(shí)際地物相關(guān)的標(biāo)識(shí)、整飾信息以及各類(lèi)附加信息組成。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同，電子地圖的選用也是不同的，我們現(xiàn)在使用的是。鼬麗格式的電子地圖數(shù)據(jù)。 本章小結(jié)3 導(dǎo)航儀的故障分析與診斷 導(dǎo)航儀的常見(jiàn)故障分析 　　汽車(chē)導(dǎo)航儀正在從高檔轎車(chē)向中、低檔轎車(chē)覆蓋，原廠配置或后加裝導(dǎo)航儀的車(chē)輛越來(lái)越多，例如廣州豐田凱美瑞（圖1）和北京現(xiàn)代索納塔御翔的一些車(chē)型都配置了汽車(chē)導(dǎo)航儀。圖4 汽車(chē)導(dǎo)航儀l 汽車(chē)導(dǎo)航儀常見(jiàn)故障　　汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)包括導(dǎo)航主機(jī)（導(dǎo)航模塊）、顯示屏、天線以及揚(yáng)聲器等部件。汽車(chē)導(dǎo)航儀與其他多媒體系統(tǒng)共用一個(gè)顯示屏，還會(huì)共用其他一些部件和線路，由此可能會(huì)帶來(lái)一些相互牽連的故障。而且汽車(chē)行駛中產(chǎn)生的振動(dòng)和其他用電設(shè)備的電磁干擾等原因也會(huì)成為故障的誘因。故障1　　故障現(xiàn)象：顯示屏上的全球定位系統(tǒng)的圖標(biāo)（例如“GPS”字樣）顏色呈灰色（圖2）或不顯示。　　檢修說(shuō)明：