如何在汽车导航中使用方位传感器

方位与方向传感器在汽车导航系统应用，用以指示汽车行驶方向的偏差。

1.磁通量闸门式方位传感器

磁通量闸门式方位传感器用在汽车的导航系统中，是利用地磁进行检测的传感器，可以指示方向的偏差。方向指示的原理如图10-66所示。

当绕在环状铁心上的励磁线圈通入交流电时，产生强度与方向呈周期变化的磁场，测定与磁场交链的检测线圈X、Y的输出电压，就可知道方位了（图10-66b）。

以丰田汽车上使用的导航系统为例，说明方位传感器在汽车导航中的应用，导航系统由显示部分、操纵部分、地磁方位传感器及行驶距离传感器等组成。导航系统在车上的布置如图10-67所示，导航系统的电路原理如图10-68所示。

图10-66 磁通量闸门式方位传感器位偏差指示原理

a）指示原理图 b）方位判断图

图10-67 丰田汽车导航系统部件在车上的布置情况

图10-68 丰田皇冠轿车导航系统电路原理

导航系统的工作原理如图10-69所示。导航时，先是在电子地图中找出从出发地到目的地的东西方向距离a，南北方向距离b，同时找出到达目的地的直线距离i₀，输入计算机。车辆在行驶中，无论往哪个方向移动，地磁方位传感器都能检测出车辆当前移动的绝对方向θ₁，并在仪表板上的方位显示仪显示出来，而目的地的方向θ₂和距离l也可由计算机计算并通过仪表板上的显示仪显示出来。

2.双线圈发电机式地磁矢量方位传感器

双线圈发电机式地磁矢量方位传感器的组成如图10-70所示。该方位传感器的上、下线圈的相位相反，所以垂直方向的磁感应电动势互相抵消。如果改用电动机转动线圈和铁心，地磁的水平分量（图10-71）使铁心中的磁通密度发生变化，从而建立磁场。在图10-71中a所示的位置，磁场方向朝内；图10-71中b所示位置，磁场强度为零；在图10-71中c所示位置，磁场方向朝外。所以，在地磁检测线圈中，产生一个正弦交变电压，其相位由地磁场的方位决定。此外，由光电式脉冲发生器发出相位固定的脉冲信号，根据这两个输出信号的相位差，可以检测出地磁的方向，由此可检测出汽车的方位。(www.xing528.com)

图10-69 导航系统的工作原理

图10-70 双线圈发电机式地磁矢量方位传感器的组成

1—修正用电位器 2—铁心 3—线圈 4—光电式脉冲发生器 5—修正用发电机部分 6—电动机

图10-71 双线圈发电机式地磁矢量方位传感器工作原理

3.惯性式方向传感器

在日本丰田公司的惯性行驶系统中，采用氦气的惯性检测方位，而不是利用地磁。惯性式方向传感器的结构如图10-72所示。

密封在容器中的氦气在压电振子的一侧，这使得固定在汽车上检测器的两根热线冷却程度不同而产生温度差，并形成电位差。两热线与两个常值电阻连接成电桥电路（图10-72b），从A、B两点输出电压，并通过电压放大器放大后输送给ECU。传感器的输出电压与汽车偏转率成正比，ECU根据传感器输出的电压信号可判断出汽车的方向。

图10-72 惯性式方向传感器

a）结构原理 b）电路原理

1—输入轴 2—壳体 3—喷嘴 4—探测部 5—泵 6—气泵部 7—热线对 8—信号放大部 9—热线电源