GPS定位系統(tǒng)專項技能學(xué)習(xí)任務(wù)二環(huán)境感知傳感器技術(shù)技能提升

GPS定位系統(tǒng)專項技能學(xué)習(xí)任務(wù)二環(huán)境感知傳感器技術(shù)技能提升在談?wù)撟詣玉{駛時，我們談?wù)摰牟⒎且粋€獨立的個體，而是一套完整的技術(shù)矩陣。在這個技術(shù)矩陣中，除去雷達(dá)傳感器、算法之外，還有一項我們非常熟悉的技術(shù)——GPS。它的存在，保證了自動駕駛汽車行駛在應(yīng)當(dāng)行駛的道路上，而不是像沒頭蒼蠅一樣四處亂撞。學(xué)習(xí)導(dǎo)入LearningObjectives學(xué)習(xí)目標(biāo)知識目標(biāo)能力目標(biāo)情感目標(biāo)3了解GPS的特點。了解GPS的組成與工作原理。能正確進(jìn)行GPS的安裝與調(diào)試。培養(yǎng)可發(fā)展性的思維。GPS定位系統(tǒng)基礎(chǔ)知識儲備01GPS定位系統(tǒng)應(yīng)用必備技能02CONTENTS目錄1視覺傳感器基礎(chǔ)知識儲備PartOneGPS是通過接收和解譯人造衛(wèi)星所發(fā)射的電波信號來確定測站點位置的測量定位系統(tǒng)，它是英文“GlobalPositioningSystem”（全球定位系統(tǒng)）的縮寫。1、GPS定位系統(tǒng)特點與其他的導(dǎo)航和定位技術(shù)相比，GPS定位技術(shù)主要幾個特點如圖。2、GPS定位系統(tǒng)的組成GPS系統(tǒng)主要由三大部分組成：衛(wèi)星星座（空間部分）、地面監(jiān)測系統(tǒng)（地面部分）和GPS接收機(jī)（用戶設(shè)備部分）。（1）GPS衛(wèi)星星座GPS由24顆衛(wèi)星組成，其中21顆工作衛(wèi)星，3顆備用衛(wèi)星，大致均勻地分布在6個軌道面上。軌道面相對于地球赤道面的傾角為55°，各軌道平面之間的交角為60°，衛(wèi)星距地球約20200公里，運(yùn)行周期為11小時58分。在世界任何地區(qū)任何時候至少可以同時接收4顆衛(wèi)星信號，最多可以同時接收到11顆衛(wèi)星發(fā)射的信號。每顆衛(wèi)星上均裝有4臺高精度的原子鐘（2臺銫鐘、2臺銣鐘），稱為衛(wèi)星鐘，用以提供高精度的時間標(biāo)準(zhǔn)。（2）地面監(jiān)控系統(tǒng)該系統(tǒng)由5個監(jiān)測站、1個主控站和3個注入站組成，設(shè)在美國本土的科羅拉多和三大洋的美國軍事基地中。（3）GPS接收機(jī)GPS接收機(jī)是能夠接收、跟蹤、解譯和測量GPS信號的設(shè)備，由接收主機(jī)、天線、計算機(jī)以及控制顯示設(shè)備等組成。GPS衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航定位信號是一種全球共享的信息資源，只要用戶掌握其解碼，則各類用戶在任何地點、任何時刻、任何氣候均可用GPS接收機(jī)接收信號，進(jìn)行導(dǎo)航定位測量。3、GPS定位系統(tǒng)工作原理（1）交會法已知一顆衛(wèi)星的位置和接收器到它的距離，就可以確定接收器在一個球面上；已知兩顆衛(wèi)星的位置和接收器到它們的距離，就可以確定接收器在一個環(huán)上。如果知道散客衛(wèi)星的位置和接收器到他們的距離，就可以確定接收器一定位于兩點之一。若排除一點，接收器的位置就可以確定。工作原理：（2）偽距測量及偽距單點定位偽距測量就是測定衛(wèi)星到接收機(jī)的距離。每個衛(wèi)星以每1毫秒一次的頻率播發(fā)偽隨機(jī)測距碼信號，若信號到達(dá)GPS接收機(jī)的傳播時間為dT，乘以光速就能示得距離。通過4顆以上GPS衛(wèi)星的偽距，及從衛(wèi)星導(dǎo)航電文中獲得的衛(wèi)星瞬時坐標(biāo)，采用距離交會法就能求出接收機(jī)的三維坐標(biāo)。（3）載波相位測量及載波相位定位載波相位測量是測定GPS衛(wèi)星載波信號到接收機(jī)天線之間的相位延遲。GPS衛(wèi)星載波上調(diào)制了測距碼和導(dǎo)航電文，接收機(jī)接收到衛(wèi)星信號后，先將載波上的測距碼和衛(wèi)星電文去掉，重新獲得載波，稱為重建載波。GPS接收機(jī)將衛(wèi)星重建載波與接收機(jī)內(nèi)由振蕩器產(chǎn)生的本振信號通過相位計比相，即可得到相位差。（4）實時差分定位GPS實時差分定位的原理是在已有的精確地心坐標(biāo)點上安放GPS接收機(jī)（稱為基準(zhǔn)站）利用已知的地心坐標(biāo)和星歷計算GPS觀測值的校正值，并通過無線電通信設(shè)備（稱為數(shù)據(jù)鏈）將校正值發(fā)送給運(yùn)動中的GPS接收機(jī)（稱為流動站）。2GPS定位系統(tǒng)應(yīng)用必備技能PartTwo1、安裝（1）工作準(zhǔn)備產(chǎn)品配件：車載終端主機(jī)1臺、GSM天線1條、GPS天線1條、斷電繼電器1個（24伏或12伏）、防拆盒1個（24伏或12伏，可選配件）、線束1扎、雙面貼一張。（3）安裝步驟①安裝過程中，安裝人員要文明、規(guī)范安裝，不得損傷弄臟車輛。②確認(rèn)車載終端主機(jī)、GPS天線、斷電繼電器、防拆控制盒、攝像頭，通話手柄（或調(diào)度屏或語音播報器）的安裝位置。③查找離終端最近的電源線（直流12～24V）、點火開關(guān)線（ACC）等線的顏色和位置并做好標(biāo)記。④各部件安裝位置選定后開始布線。⑤線路連接。⑥所有開口裸露的連接線最后都要纏上防水電工膠布，以免接頭日久氧化腐蝕。⑦連接主機(jī)，再開備用電源，如果需要更換卡時，按如下流程操作：關(guān)備用電源→拔主機(jī)線束（斷主電源）→換卡→接主機(jī)線束→開備用電源⑧上電測試查看各指示燈是否正常：黃燈（GSM信號）三秒閃爍一次視為讀SIM卡，綠燈（GPS信號）一秒一閃視為定位。⑨用電話撥打車載終端里的SIM卡，4次響鈴后會掛機(jī)則視為車載終端系統(tǒng)正常工作。⑩如果安裝了防拆盒，拔開車載終端的外接電源線，車輛無法啟動，視為防拆盒正常工作。11編輯短信【*1234*X#】發(fā)送到車載終端內(nèi)的號碼，回復(fù)為當(dāng)前時間、經(jīng)緯度和車況視為系統(tǒng)正常工作，定位正常。12發(fā)送短信【*1234*STOP#】（注：STOP字母必須大寫）到車載終端里的SIM卡，機(jī)器回復(fù)短信“關(guān)閉發(fā)動機(jī)命令已執(zhí)行”，車輛馬上熄火或無法正常啟動，視為遠(yuǎn)程鎖車功能正常。13發(fā)送短信【*1234*K#】解除，機(jī)器回復(fù)短信“關(guān)閉發(fā)動機(jī)命令已取消”，車輛正常啟動。14必要時可使用通話手柄（調(diào)度屏）撥打電話和接聽，測試數(shù)據(jù)通訊和通話是否正常。15必要時，通知平臺下發(fā)拍照指令，并確認(rèn)是否拍照正常。16必要時，測試搶劫報警與監(jiān)聽功能，并確認(rèn)是否正常。17必要時，測試客戶定制功能。18終端和各配件用高強(qiáng)度雙面膠粘合，并用扎帶拉緊固定。19按原樣復(fù)原車上所有裝飾板和物件，清理車內(nèi)安裝留下的雜物，清潔車輛。2、調(diào)試車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)基本上分成二種，一種是簡單的帶天線的GPS接收器加上映射軟件和數(shù)字地圖，每個GPS接收器都經(jīng)過出廠測試，因此當(dāng)這些GPS接收器進(jìn)入商店出售時沒有必要再次測試它的GPS性能，只需要測試實際的經(jīng)緯度位置數(shù)據(jù)能否通過映射軟件正確映射到數(shù)字地圖上。另外一種就像CD播放器那樣嵌入在車內(nèi)，是利用功能更強(qiáng)、具有多種傳感器輸入的GPS接收器形成的GPS/慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。其中陀螺傳感器、里程表、車輪斷續(xù)器等傳感器可以改善在車輛通過隧道或經(jīng)過高聳建筑物等GPS信號發(fā)生中斷情況時的導(dǎo)航精度。3、圖像邊緣檢測圖像的邊緣是指其周圍像素灰度急劇變化的那些像素的集合，它是圖像最基本的特征。邊緣存在于目標(biāo)、背景和區(qū)域之間，所以，它是圖像分割所依賴的最重要的依據(jù)。由于邊緣是位置的標(biāo)志，對灰度的變化不敏感，因此，邊緣也是圖像匹配的重要的特征。邊緣檢測基本思想是先檢測圖像中的邊緣點，再按照某種策略將邊緣點連接成輪廓，從而構(gòu)成分割區(qū)域。由于邊緣是所要提取目標(biāo)和背景的分界線，提取出邊緣才能將目標(biāo)和背景區(qū)分開，因此邊緣檢測對于數(shù)字圖像處理十分重要。邊緣階躍狀邊緣屋頂狀邊緣邊緣兩邊像素的灰度值明顯不同邊緣處于灰度值由小到大再到小變化的轉(zhuǎn)折點處實現(xiàn)圖像的邊緣檢測，就是要用離散化梯度逼近函數(shù)根據(jù)二維灰度矩陣梯度向量來尋找圖像灰度矩陣的灰度躍變位置，然后在圖像中將這些位置的點連起來就構(gòu)成了所謂的圖像邊緣（圖像邊緣在這里是一個統(tǒng)稱，包括了二維圖像上的邊緣、角點、紋理等基元圖）。4、Canny邊緣檢測（1）對原始圖像進(jìn)行灰度化：Canny算法通常處理的圖像為灰度圖，因此如果攝像機(jī)獲取的是彩色圖像，那首先就得進(jìn)行灰度化。對一幅彩色圖進(jìn)行灰度化，就是根據(jù)圖像各個通道的采樣值進(jìn)行加權(quán)平均。以RGB格式的彩圖為例，通常灰度化采用的方法主要有：方法1：Gray=（R+G+B）/3；方法2：Gray=0.299R+0.587G+0.114B；（2）對圖像進(jìn)行高斯濾波：根據(jù)待濾波的像素點及其鄰域點的灰度值按照一定的參數(shù)規(guī)則進(jìn)行加權(quán)平均（一般采用正態(tài)分布權(quán)重）。這樣可以有效濾去理想圖像中疊加的高頻噪聲。

2是中間點，周邊點都是1?！爸虚g點”取“周圍點”的平均值，就會變成1。在數(shù)值上，這是一種“平滑化”。在圖形上，就相當(dāng)于產(chǎn)生“模糊”效果，“中間點”失去細(xì)節(jié)。（7）攝像頭手動微調(diào)每個攝像頭對應(yīng)視窗都有4個目標(biāo)點（視窗的左上為1、右上為2、左下為3、右下為4），按OK可在1、2、3、4、12、13、24、34、1234之間切換，按方向鍵可調(diào)整目標(biāo)點移動，使視窗的形變達(dá)到理想狀態(tài)，使拼接效果更佳。3、故障分析及處理（1）系統(tǒng)不工作，攝像頭不顯示確認(rèn)主機(jī)主控制線連接是否松動、脫落，如有則重新接插；用萬用表測試主機(jī)供電線路是否接通；用萬用表測試顯示屏供電線路是否接通。如斷開則需要更換有故障的線束。（2）單個攝像頭無畫面顯示檢查有故障攝像頭連接線兩端及延長線兩端接口是否連接完好并重新接插；用萬用表測試攝像頭連接對應(yīng)的主線束針腳，是否接通，如不通則需要更換有故障的線束。（3）畫面顯示斷層、失真，或者有單個攝像頭畫面與整體畫面不一致檢查攝像頭安裝是否有偏移；按自動調(diào)校步驟重調(diào)一次；通過手動微調(diào)處理；檢查攝像頭參數(shù)設(shè)置是否存在誤差，重新設(shè)置并保存。Summary小結(jié)GPS定位系統(tǒng)基礎(chǔ)知識儲備01GPS定位系統(tǒng)應(yīng)用必備技能021、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由地面控制部分、（）和用戶設(shè)備部分三部分組成。A.空間部分B.主控C.地面通信D.通信輔助系統(tǒng)2、GPS的空間部分的24顆工作衛(wèi)星組成一個GPS衛(wèi)星組，其中（）顆是導(dǎo)航衛(wèi)星，3顆是活動衛(wèi)星。A.20B.18C.21 D.24