車載北斗導(dǎo)航系統(tǒng)故障分析及維修方法

關(guān)鍵詞：北斗導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）；全球定位系統(tǒng)（GPS）；車載導(dǎo)航定位系統(tǒng)；故障；維修

0 前言

車載北斗導(dǎo)航系統(tǒng)采用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）和導(dǎo)航輔助通信衛(wèi)星系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，包含大量面向用戶并提供導(dǎo)航輔助服務(wù)的用戶機、天線、定位等終端。本文基于嵌入式車載北斗導(dǎo)航接收系統(tǒng)，分析接收系統(tǒng)故障原因，提出相應(yīng)的故障排除方法［1］。

1 車載北斗導(dǎo)航概況

BDS 是中國自主研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，是一項依托我國衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的新型全球衛(wèi)星定位地面導(dǎo)航系統(tǒng)［2］。BDS 基于中國衛(wèi)星自主核心技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)，具有獨立運行和可控運行的管理能力。目前衛(wèi)星導(dǎo)航通信已成為世界公認(rèn)的八大無線電產(chǎn)業(yè)之一，是繼全球移動通信網(wǎng)絡(luò)和寬帶互聯(lián)網(wǎng)市場之后，IT 行業(yè)中又一個重要的新經(jīng)濟增長點，且規(guī)模呈逐年大幅上升趨勢。2017—2020 年，全球衛(wèi)星導(dǎo)航通信產(chǎn)業(yè)規(guī)模、應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域規(guī)模和產(chǎn)值數(shù)據(jù)見表1。截至2020 年底，全球民用衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)品市場總產(chǎn)值已快速增長至約327 億美元［3］，其中車載衛(wèi)星導(dǎo)航是市場中規(guī)模最大、增長速度最快的產(chǎn)品種類。

隨著世界汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，車載娛樂終端產(chǎn)品領(lǐng)域也迎來了井噴式增長。中國的車載多媒體導(dǎo)航模塊產(chǎn)業(yè)起步較晚，在BDS 開始提供衛(wèi)星定位導(dǎo)航服務(wù)前，全球衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)品幾乎都使用全球定位系統(tǒng)（GPS）［4］。因此，我國企業(yè)基于BDS 開發(fā)車載導(dǎo)航定位系統(tǒng)產(chǎn)品，具有重要的現(xiàn)實意義和巨大市場潛力。

2 車載北斗導(dǎo)航系統(tǒng)故障

為了更好地分析車載北斗導(dǎo)航系統(tǒng)出現(xiàn)的問題，了解用戶的真實想法，本文選取一家維修4S 店，對其中100 位客戶展開調(diào)查。

2. 1 車載北斗導(dǎo)航問題種類及分布情況

調(diào)查結(jié)果顯示，車載北斗導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)生故障的主要原因是接收系統(tǒng)故障，100 位客戶中有78 位客戶選擇該項原因，占比為78%，見表2。

2. 2 接收系統(tǒng)故障分類

調(diào)查結(jié)果顯示接收系統(tǒng)故障種類主要為設(shè)備硬件故障和軟件問題，100 位客戶中有85 位客戶選擇這2 種原因，占比為85%，見表3。

2. 2. 1 設(shè)備硬件故障

車載接收北斗衛(wèi)星信號，硬件需滿足以下3 點要求：① 必須集成北斗定位模塊；② 性能較為富余；③ 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接順暢。如果其中一項不達標(biāo)，均會影響北斗衛(wèi)星信號的接收。

2. 2. 2 軟件問題

定位功能設(shè)置等軟件問題主要有： ① 定位開關(guān)問題；② 輔助GPS 定位（A-GPS）問題；③ 時間同步。

3 車載北斗導(dǎo)航接收系統(tǒng)故障排除

3. 1 硬件的故障排除

導(dǎo)致硬件出現(xiàn)問題的原因有多種，如硬件設(shè)備的原理性問題、使用過程中計算誤差問題、設(shè)備使用問題、檢測儀器本身質(zhì)量問題等。具體分析和總結(jié)如下：

（1） 車載北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)信號接受不良，發(fā)送數(shù)據(jù)后，使用串口工具無法收到信號。排除故障的方法是按照原理圖規(guī)定的頻率方向，由信號發(fā)送側(cè)通過陰極射線示波器，逐一檢查各個器件的耦合過程。

（2） 如慣導(dǎo)模塊無法接收信號，說明慣導(dǎo)模塊信號與數(shù)據(jù)總線信號端共享同1 個PORTA 接口［7］。故障排除方法與排除車載北斗導(dǎo)航定位串行通信端口（COM）的數(shù)據(jù)故障相似，首先檢查在RS?422 協(xié)議下，信息能否接收無誤，再通電測試，確定在RS?422 協(xié)議下，信息可正常收發(fā)。通過查看原理圖，檢查該系統(tǒng)，考慮是否因公共PORTA 接口或RS?422 電路影響慣導(dǎo)模塊的RS?232 工作狀況，拆開線路上的4 塊限流電阻，切斷輸出信號，重新檢測慣導(dǎo)模塊信息，確認(rèn)接受或傳送數(shù)據(jù)情況正常。

3. 2 軟件調(diào)試問題

當(dāng)硬件問題解決后，定位模塊和慣導(dǎo)模塊可能會出現(xiàn)輸出不正確的現(xiàn)象。對存儲模塊的所有硬件回路進行仿真，發(fā)現(xiàn)文件存儲方面也存在一些問題［8］，盡管此類傳輸問題對設(shè)備總體危害較小，但為了充分考慮設(shè)備使用的穩(wěn)定性，仍需及時解決。

解決方法：切斷引導(dǎo)與位置模組的電源后，串口工具會發(fā)出3 次配置指令，然后引導(dǎo)模組開啟COM。如設(shè)備可在第3 次收到指令時通過COM 數(shù)據(jù)回環(huán)，即表明硬件的數(shù)據(jù)信息通道不存在問題。最后再檢查引導(dǎo)與定位模塊的設(shè)置情況，更改設(shè)置命令，發(fā)現(xiàn)COM 仍可正常運行并發(fā)送配置命令。原因為設(shè)置auto（自回歸）模型后，導(dǎo)航模塊的位置信號首先采用GPS 模型，然后采用北斗導(dǎo)航模組。

4 結(jié)語

車載北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是汽車智能交通指揮系統(tǒng)和移動車輛定位監(jiān)控輔助系統(tǒng)的重要組成部分。系統(tǒng)完美結(jié)合了車輛導(dǎo)航定位技術(shù)、地理信息技術(shù)、通信技術(shù)及車載嵌入式信息處理技術(shù)，能有效提取和分析車輛日常運行實時動態(tài)、路線導(dǎo)航等基礎(chǔ)信息，不僅能使現(xiàn)場駕駛作業(yè)人員及時、清楚地了解車輛正常運行時的安全狀況，還能通過指揮控制中心和車輛監(jiān)控系統(tǒng)，自動對其位置進行準(zhǔn)確調(diào)度管理，快速定位監(jiān)控行駛車輛，確保交通運行安全。