項目汽車導(dǎo)航系統(tǒng)檢修分解PPT課件

1、學(xué)習(xí)目標(biāo) 1了解汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的特點、類型及發(fā)展趨勢； 2理解汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)及導(dǎo)航原理； 3學(xué)會汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的使用操作方法； 4熟悉汽車導(dǎo)航系統(tǒng)位置偏離的原因； 5掌握汽車導(dǎo)航系統(tǒng)電路的檢測方法。第1頁/共42頁一、汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的特點、類型及發(fā)展趨勢 1汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的特點 （1）實現(xiàn)實時位置測定：由于導(dǎo)航系統(tǒng)采用了檢測精度高、工作穩(wěn)定性較好的角速度傳感器（陀螺傳感器），能實現(xiàn)實時位置測定。 （2）自動修正車輛位置：采用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）及先進的檢測手段和傳播技術(shù)，在導(dǎo)航系統(tǒng)中引人了具有自動修正車輛位置的地圖匹配技術(shù)，并開發(fā)出與之相匹配的高精度位置檢測軟件。 （3）具有自動檢索與

2、圖像放大等功能：裝備CD-ROM只讀存儲器，采用聲控進行導(dǎo)航，使系統(tǒng)具有自動檢索、圖像放大等功能。 （4）交通行業(yè)控制管理的重要組成部分：目前電子導(dǎo)航系統(tǒng)正在實現(xiàn)與地面交通管理網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)機，加快了未來交通向智能化發(fā)展的速度。第2頁/共42頁2汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的分類 （1）地磁導(dǎo)航系統(tǒng) 地磁導(dǎo)航系統(tǒng)利用地磁作為導(dǎo)向的基準(zhǔn)，它有一個雙線圈發(fā)動機型地磁矢量傳感器，作為方位傳感器。地磁水平分量的磁感應(yīng)強度十分微弱，對外界干擾很敏感，故抗干擾、誤差修正是該系統(tǒng)的關(guān)鍵。一旦把目的地位置輸入（從鍵盤輸人東西和南北兩個方向，即X、Y兩個方向的距離），與原輸人相減，即可得出隨時隨地距目的地的所剩距離和應(yīng)駛方向。 （2

3、）慣性導(dǎo)航系統(tǒng) 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)實際上是一個電子陀螺儀，方向傳感器是封入氦氣的氣體速度陀螺，其他設(shè)備及功能和地磁導(dǎo)航系統(tǒng)一樣。第3頁/共42頁2汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的分類 （3）全球定位導(dǎo)航系統(tǒng)（GPS：Global Positioning System） GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)是20世紀(jì)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)，整個系統(tǒng)已經(jīng)于1993年6月實施完畢，現(xiàn)在已投人正常使用。GPS可以向飛機、輪船、車輛或其他物體提供全球三維位置、速度和時間，如圖6.1 所示。目前可提供兩種定位服務(wù)，一是采用P碼為美國航空部隊提供的專用精密定位導(dǎo)航服務(wù)（PPS），定位精度為10

4、m左右，一般用戶不能接收；另一種是采用精度較低的C/ A碼，民用并向全世界開放的標(biāo)準(zhǔn)定位導(dǎo)航服務(wù)。因為受美國政府部門的控制，其準(zhǔn)確度被故意降低。另外如果汽車行駛在隧道、高架公路以下或高樓林立的街道，則接收信號比較弱，因此GPS系統(tǒng)誤差達到50200m。第4頁/共42頁圖6.1 GPS系統(tǒng)示意圖第5頁/共42頁2汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的分類 （4）混合導(dǎo)航系統(tǒng) 目前汽車導(dǎo)航采用自行導(dǎo)航與全球衛(wèi)星定位導(dǎo)航相結(jié)合的混合導(dǎo)航系統(tǒng)，如圖6.2所示。采用混合導(dǎo)航系統(tǒng)，可以計算車輛的位置（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。然后將當(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

5、置與最近的道路連成一線，GPS不斷進行修正，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)等地方也能導(dǎo)航。第6頁/共42頁圖6.2 混合導(dǎo)航系統(tǒng)示意圖第7頁/共42頁3汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 （1）向小型化、集成化發(fā)展：隨著技術(shù)的不斷進步和市場的激烈競爭，國內(nèi)外廠家不斷推出具有多種集成功能的汽車電子導(dǎo)航系統(tǒng)。日本先鋒電子公司推出了數(shù)字視頻技術(shù)即 DVD車輛導(dǎo)航系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用32位CPU、 8英寸寬屏幕液晶顯示器，畫面清晰度及顯示功能、讀取數(shù)據(jù)量及運行速度

6、、光盤存儲容量都較以往導(dǎo)航系統(tǒng)顯著增強。德國西門子公司推出的導(dǎo)航系統(tǒng)可將設(shè)定的速度進行存儲，使汽車通過自動巡航的功能自動行駛，以減輕駕駛員的勞動。 （2）車輛向交通管理及監(jiān)控中心逆向傳播信息：隨著計算機技術(shù)和衛(wèi)星技術(shù)的迅速發(fā)展，車輛可實現(xiàn)向交通管理及監(jiān)控中心逆向傳播信息。這項功能使交通管理監(jiān)控中心可以及時了解到運行車輛提供的相關(guān)道路交通信息，使道路交通變得更加有效率和安全便捷。 （3）實現(xiàn)車輛自動定位：美國新澤西州普林斯頓西門子公司研制的汽車自動定位系統(tǒng)，利用攝像機和計算機結(jié)合，通過攝像機攝制的圖像與電子地圖上預(yù)先存儲的圖像進行對比，計算機就能夠找出對應(yīng)的景點，從而確定車輛位置。該系統(tǒng)無需衛(wèi)星

7、視線傳輸，即使汽車處于橋梁下、隧道中或停車場等隱蔽處，仍可以實現(xiàn)車輛準(zhǔn)確定位。第8頁/共42頁二、汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)及導(dǎo)航原理 1汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) （1）GPS導(dǎo)航系統(tǒng)組成 GPS導(dǎo)航系統(tǒng)由導(dǎo)航衛(wèi)星、地面監(jiān)控部分、用戶設(shè)備（GPS接收裝置）組成： 導(dǎo)航衛(wèi)星：使用24顆（其中3顆衛(wèi)星為備用）高度為2020Okm的導(dǎo)航衛(wèi)星組成衛(wèi)星星座，分布在6條近圓軌道上，繞地球旋轉(zhuǎn)，每一條軌道分布4顆衛(wèi)星，如圖6.3所示。運行周期為11小時58分鐘。這樣的衛(wèi)星分布，可保證全球任何地區(qū)、任何時刻都不會少于 5 顆衛(wèi)星可供觀測。每個衛(wèi)星上裝有精度為10-13的精密原子鐘，各衛(wèi)星和地面站的原子鐘相同步，建立起

8、了導(dǎo)航系統(tǒng)的精確時間系，稱為GPS時。向地面發(fā)送的星歷以GPS為基準(zhǔn)，這一精密時系也是精密測距的基礎(chǔ)。導(dǎo)航衛(wèi)星上面的發(fā)射機以L波段雙頻1575.4MHz 和1226.60MHz發(fā)射導(dǎo)航信號，汽車導(dǎo)航系統(tǒng)接收1575.4MHz的電磁波進行定位。發(fā)射雙頻是為了校正電離層產(chǎn)生的附加延時。物體位置的確定通過測量電磁波由衛(wèi)星至接收機的傳播時間來進行。理論上當(dāng)接收機接收到三顆衛(wèi)星的信號時，就可以測出接收機在地球上的位置坐標(biāo)?？紤]到實際空間中大量引起誤差因素的存在，所以通過第四顆衛(wèi)星來“雙重檢驗”以清除這些因素的影響。第9頁/共42頁圖6.3 導(dǎo)航衛(wèi)星星座示意圖第10頁/共42頁二、汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)

9、及導(dǎo)航原理 地面接收站：它包括一個主控站、四個監(jiān)測站和一個注人站。主控站設(shè)在加利福尼亞范登堡空軍基地，它控制著整個地面站的工作，其主要職能是根據(jù)各監(jiān)測站送來的信息計算各衛(wèi)星的星歷和衛(wèi)星時鐘的修正量，按規(guī)定的格式編制成導(dǎo)航電文，以便通過注人站注人衛(wèi)星。監(jiān)測站都是無人數(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，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)，由信息處理機處理收集到的全部信息，并傳送給主控站。注人站與主控站設(shè)在同一地區(qū)，當(dāng)衛(wèi)星通過這一地區(qū)時，注人站用S波段載頻將導(dǎo)航信息注人衛(wèi)星。注人站還負(fù)責(zé)監(jiān)測注人衛(wèi)星的導(dǎo)航信息是否正確。第11頁/共42頁二、汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)及導(dǎo)

10、航原理 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、微處理器、控制顯示設(shè)備等，有時也統(tǒng)稱GPS接收機。圖6.4所示為汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖，圖6.5所示為典型GPS可視顯示器。第12頁/共42頁圖6.4 汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖第13頁/共42頁（2）混合導(dǎo)航系統(tǒng)工作過程 汽車混合導(dǎo)航系統(tǒng)由可視顯示器、導(dǎo)航電子控制單元、 GPS天線和遙控器、VICS（車輛信息和通信系統(tǒng)）和音頻單元等裝置組成，如圖6.6所示。 這些裝置通過導(dǎo)航專用網(wǎng)或車載局域網(wǎng)交換信息。顯示器包括導(dǎo)航電子控制單元、操作開關(guān)和屏幕，它們構(gòu)成汽車導(dǎo)航

11、系統(tǒng)中心。汽車導(dǎo)航電子控制單元由電路主板、DVD（或CD）驅(qū)動器和GPS接收器組成。電路主板包含一個微機和一個陀螺傳感器。DVD（或CD）驅(qū)動器用來讀取地圖光盤上的數(shù)據(jù)。GPS接收器接收來自GPS衛(wèi)星的信號，并與GPS天線一起使用。GPS天線由微波傳輸帶天線、前置放大器等組成。第14頁/共42頁圖6.6 汽車混合導(dǎo)航系統(tǒng)組成第15頁/共42頁 導(dǎo)航電子控制單元根據(jù)陀螺傳感器的方向變化信號和車速傳感器的行駛距離信號，計算車輛位置，并制成軌跡，與地圖光盤上的地圖數(shù)據(jù)進行比較，將車輛位置與最近路線相連，同時與接收到的GPS測定的位置進行比較，出現(xiàn)重大偏差時修正測定位置，如圖6.7所示。另外，導(dǎo)航電子

12、控制單元還能對車速傳感器的行駛距離信號由于輪胎與地面之間的滑移、輪胎磨損等造成的與地圖距離數(shù)據(jù)之間的誤差進行自動更新。第16頁/共42頁圖6.7 混合導(dǎo)航系統(tǒng)運行簡圖第17頁/共42頁2汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的原理 汽車上使用的車載導(dǎo)航系統(tǒng)主要應(yīng)用的是GPS衛(wèi)星導(dǎo)航和慣性自律導(dǎo)航。當(dāng)GPS接收機同時接收到四顆以上的衛(wèi)星發(fā)出的信號時，經(jīng)過計算處理后，就可報出GPS接收機（目標(biāo)）的位置（經(jīng)度、緯度、高度）、時間和運動狀態(tài)（速度、航向）等。車駛?cè)氲叵滤淼?、高層樓群中暫時接收不到衛(wèi)星信號時，GPS自動導(dǎo)入自律慣性導(dǎo)航模式，由車速傳感器檢測出汽車的行進速度，通過中央處理器進行數(shù)據(jù)處理，從速度和時間中直接算出前進的

13、距離，陀螺傳感器直接檢測出前進的方向，引導(dǎo)車輛行駛。第18頁/共42頁2汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的原理 當(dāng)車載導(dǎo)航系統(tǒng)和電子地圖系統(tǒng)配合使用時，就可以在電子地圖上顯示出車輛的實時位置和行駛路線、方向以及速度等參數(shù)。同時車載導(dǎo)航系統(tǒng)還能對汽車行駛的路線與電子地圖上道路的誤差進行實時相關(guān)匹配，并做自動修正，得到汽車在電子地圖上的正確位置，以指示出正確行駛路線。汽車電子導(dǎo)航系統(tǒng)控制關(guān)系如圖6.8所示，導(dǎo)航原理如圖6.9所示。第19頁/共42頁圖6.8 汽車電子導(dǎo)航系統(tǒng)控制關(guān)系第20頁/共42頁圖6.9 汽車電子導(dǎo)航系統(tǒng)原理第21頁/共42頁任務(wù)實施 一、汽車導(dǎo)航儀的操作使用方法圖6.10 凱立德CD-A001便

14、攜式導(dǎo)航系統(tǒng)第22頁/共42頁一、汽車導(dǎo)航儀的操作使用方法 設(shè)定導(dǎo)航路徑導(dǎo)航的使用方法，包括：接收信號定位、設(shè)置目的地、搜索路徑、開始導(dǎo)航等幾個操作要點。操作過程如下： 1啟動導(dǎo)航系統(tǒng)：點擊導(dǎo)航儀功能界面上的【衛(wèi)星導(dǎo)航】圖標(biāo)，進入特別提示界面，點擊【接受】，進入地圖主界面，如圖6.11所示。第23頁/共42頁圖6.11 地圖主界面第24頁/共42頁一、汽車導(dǎo)航儀的操作使用方法 2接收衛(wèi)星信號：導(dǎo)航系統(tǒng)將自動接收衛(wèi)星信號。通常情況下，在室外需要幾分鐘的時間接收信號，接收時間的長短受周邊物理環(huán)境所影響。地圖主界面上圖標(biāo)顯示接收衛(wèi)星信號情況。信號接收正常時，車標(biāo)將定位在當(dāng)前實際位置。 3設(shè)置目的地：

15、首先在地圖界面上查找到目的地，如“天壇公園”。點擊地圖主界面上的【日的地】，如圖6.12所示。第25頁/共42頁圖6.12 把天壇公園設(shè)為“目的地”第26頁/共42頁一、汽車導(dǎo)航儀的操作使用方法 4選擇選路方式，如選擇“系統(tǒng)推薦”，點擊【確定】。如圖6.13所示。圖6.13 選擇選路方式第27頁/共42頁一、汽車導(dǎo)航儀的操作使用方法 5開始導(dǎo)航。選擇【開始導(dǎo)航】，如圖6.14所示。這樣就完成了導(dǎo)航路徑設(shè)置，進入導(dǎo)航狀態(tài)以一條紅色的線條標(biāo)示設(shè)定好的路徑，如圖6.15所示。圖6.14 選擇【開始導(dǎo)航】 圖6.15 導(dǎo)航地圖界面第28頁/共42頁二、汽車導(dǎo)航位置偏離的原因分析及電路檢測 1汽車導(dǎo)航系

16、統(tǒng)的位置標(biāo)志偏離的原因分析 以下狀況會影響到GPS信號的接收，可能導(dǎo)致車輛位置標(biāo)志從路線上偏離。 車輛位置標(biāo)記可能出現(xiàn)在與正確的公路平行的不正確公路上。 當(dāng)公路分成狹窄的Y形時，車輛位置標(biāo)記可能出現(xiàn)在Y形路口的另一條岔道上。 當(dāng)車輛右轉(zhuǎn)彎或左轉(zhuǎn)彎時，車輛位置標(biāo)記可能出現(xiàn)在轉(zhuǎn)彎處前面或后面的一條公路上。第29頁/共42頁二、汽車導(dǎo)航位置偏離的原因分析及電路檢測 當(dāng)車輛采用自身動力之外的其他方法運輸時，如在渡船上，車輛位置標(biāo)記將停留在運輸前的位置直到GPS測定出實際位置。 當(dāng)車輛行駛在陡峭的斜坡上時，車輛位置標(biāo)記可能偏離實際位置。 如果在相同方向上有連續(xù)彎道，車輛位置標(biāo)記可能偏離實際位置。 如果車

17、輛以蜿蜒曲折的模式行駛，如頻繁地變換車道，車輛位置標(biāo)記可能偏離實際位置。第30頁/共42頁二、汽車導(dǎo)航位置偏離的原因分析及電路檢測 如果車輛停放在轉(zhuǎn)臺上，如停車區(qū)域，并在點火開關(guān)關(guān)閉情況下轉(zhuǎn)動，車輛位置標(biāo)記的走向可能偏離實際走向。即使車輛駛出停車區(qū)域之后，這種現(xiàn)象可能繼續(xù)存在。 如果車輛用防滑鏈或備胎行駛在冰雪覆蓋的公路上或山路上，車輛位置標(biāo)記可能偏離實際位置。 更換輪胎之后，車輛位置標(biāo)記可能偏離實際位置。 如果不是在上述情況下導(dǎo)致車輛位置標(biāo)志從路線上偏離，則應(yīng)進行檢查和維修。第31頁/共42頁2車輛極大地偏離正確位置的故障分析 某威馳轎車，用戶反映該車的實際位置在北京南三環(huán)劉家窯立交橋附近，

18、而車輛上的地圖卻顯示車輛位于北京通州區(qū)北關(guān)環(huán)島附近，導(dǎo)航系統(tǒng)無聲音引導(dǎo)。經(jīng)檢查，該車的故障確如用戶所述。根據(jù)該車的故障現(xiàn)象，首先啟動車輛，打開GPS接收電源開關(guān)，并使導(dǎo)航系統(tǒng)顯示出地圖，然后將車輛行駛到良好視野的空曠場地上，并檢查是否顯示“GPS”標(biāo)記。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，該車的導(dǎo)航系統(tǒng)只能顯示地圖，不能顯示“GPS”標(biāo)記。隨后，根據(jù)駕駛員手冊的操作步驟，修正了車輛的正確位置。第32頁/共42頁2車輛極大地偏離正確位置的故障分析 由于該車裝備的GPS導(dǎo)航系統(tǒng)具備自診斷功能，決定先對導(dǎo)航系統(tǒng)進行自診斷。于是按照規(guī)定操作，將車輛停止，并拉起駐車制動器手柄，打開點火開關(guān)到ON位置（ACC位置也可），然后在多

19、功能顯示屏上按住INFO開關(guān)，操縱示寬燈開關(guān)，通過從OFF-TAIL- OFF-TAIL-OFF-TAIL-OFF-TAIL-OFF，系統(tǒng)進人了故障診斷界面。第33頁/共42頁2車輛極大地偏離正確位置的故障分析 經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)中存在車速信號不良故障碼，檢查并記錄故障代碼。在將故障代碼清除后進行路試，結(jié)果故障再次發(fā)生。根據(jù)車速信號不良的故障代碼的提示，查閱了相關(guān)的維修手冊。按照維修手冊上的要求，首先應(yīng)檢查車輛的車速輸人信號是否正常，同時與GPS自診斷系統(tǒng)的車速信號對比，以確認(rèn)車速是否相吻合。如果存在較大的誤差，需要利用示波器檢查車速的波形，同時還應(yīng)進一步檢查車速傳感器和相關(guān)的線路是否正常。第3

20、4頁/共42頁2車輛極大地偏離正確位置的故障分析 在確認(rèn)了車速信號沒有問題的情況下，決定檢查車輛上是否存在其他的光學(xué)組件（雷達測試器），有無油霧貼在窗戶上，或有任何金屬物質(zhì)吸附在儀表板上。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，此車裝有雷達探測器，且在窗戶和前風(fēng)擋玻璃上貼有防爆膜。在用專用的連接線將GPS衛(wèi)星接收天線引導(dǎo)到車外后，對該車進行路試，結(jié)果地圖上顯示的位置與車輛的實際位置相吻合，但導(dǎo)航系統(tǒng)仍無聲音引導(dǎo)。第35頁/共42頁2車輛極大地偏離正確位置的故障分析 由于導(dǎo)航系統(tǒng)的聲音是靠揚聲器發(fā)出的，根據(jù)維修手冊的要求，決定檢查為導(dǎo)航系統(tǒng)提供聲音的車輛左前側(cè)揚聲器。經(jīng)使用收音機試驗，揚聲器能夠正常地發(fā)聲，利用萬用表測量揚

21、聲器的電阻為4，因此，可以確定揚聲器無故障，根據(jù)維修手冊的要求，又檢查了相關(guān)的線路，但依然沒有發(fā)現(xiàn)任何異常之處。至此，判定故障應(yīng)在導(dǎo)航系統(tǒng)本身。更換導(dǎo)航系統(tǒng) ECU后，故障排除。第36頁/共42頁3車輛的運動方向與車輛位置標(biāo)注的運動方向相反的故障分析 某威馳轎車，用戶反映該車導(dǎo)航系統(tǒng)上標(biāo)注的車輛運動方向與車輛實際運動方向相反。根據(jù)該車的故障現(xiàn)象，決定首先對導(dǎo)航系統(tǒng)進行自診斷。經(jīng)啟動診斷系統(tǒng)，并讀出車輛位置信號檢查模式的REV信號結(jié)果，標(biāo)準(zhǔn)：輸人信號正常（點火開關(guān)位于ON，變速桿位于R擋的時候電壓為1014V，拆下導(dǎo)航ECU的連接器后，經(jīng)用萬用表測量REV與GNDI之間的電壓為1014V）。 根據(jù)車輛維修手冊的要求，更換了導(dǎo)航系統(tǒng)ECU后，故障排除。第37頁/共42頁4汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的電路檢測 威馳轎車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)電路如圖6.16所示。檢查步驟如下： （1）檢查屏幕顯示模式：按下AUDIO或NAVI開關(guān)，屏幕應(yīng)有顯示是聲音或?qū)Ш侥Ｊ健?