Tuesday, March 16, 2010

为什么GPS可以定位?

GPS原来是专指美国的global positioning system,现在很多时候成了卫星定位系统的通用名词了。

GPS是靠什么定位的?

估计100个人里面有99个说不上来,我也是去年底才从一个实习的大学生哪里知道的,白活了这么多年,还好现在明白了,现在的学生真是不一般。
GPS本质上是靠发射时间来定位的,对我们这些外行来说,听起来很忽悠,不过确实如此,所以,卫星上原子钟的精度就决定了卫星定位的精度,简单的原理是,每个卫星都在不停地发送时间,因为电磁波都是以光速传播,而GPS接收到的不同的卫星的不同的时间,就标志着和不同的卫星之间的距离,闭上眼睛想一下,和某个卫星等距离的地区应该是以卫星和地心之间的连线为轴的一个圆锥体和地面的交线,2个卫星就是2个交点,所以GPS必须找到3个以上的卫星才可以定位。这里顺便提一下,因为地球和卫星本身都是相对运动的物体,而电磁波是以光速传播,根据爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论的原理,这个时候卫星上的时间实际上和地球上的时间快慢是不一样的,所以这个GPS定位精度应该做相应的校正,否则误差会积累的越来越大,看来,没有爱因斯坦就不会有今天的GPS,这也从另一个方面验证了爱因斯坦的伟大。

GPS的卫星和接受卫星电视的卫星是完全不同的,通信卫星必须要和地球自转同步,才能保证下面的接收机接收到稳定的信号,所以通信卫星必须要发射到赤道的上方,可以想象,通信卫星的轨道资源是多么的紧张,因为所有的卫星都在一个平面,所以用角度就可以简单地表示。

GPS卫星和接收设备都可能是相对运动的,不需要GPS接收设备固定接收每一个卫星的型号,只要保证有3个以上的卫星信号就可以。

中国的北斗和这个原理不完全一样,最大的区别是北斗的接受机不仅仅是单向的接受,而且还可以发送简单的信息,既然要发射,体积应该就大一点(我没见过,猜得)。

这样说起来,GPS就很简单了,接受卫星信号,计算出相应的坐标点,标在相应的地图上,一个GPS要能工作,必须要有,1,能够接收卫星信号的接收器,2, 相应的地图,现在一般都是矢量地图,3,联系以上2者间的应用程序。

Sunday, March 14, 2010

汽车碰撞分析

汽车碰撞对驾驶员的伤害非常大,汽车行业每年都会做相应的碰撞试验,排列各种车的碰撞性能,我这里从理论上分析一下汽车碰撞的能量转换问题。

能量守恒定律是任何事物都必须遵循的规律,具体到汽车碰撞来说,汽车在碰撞前,拥有一定的动能,表达公式是,
EK=(1/2)×m×v^2
EK表示动能,m为质量,v为速度

从上面的公式可以看出,汽车本身越重,速度越快,动能越大,对汽车造成的损失就可能越大,所以,以车的轻重来衡量安全性是错误的,速度对动能的贡献,要比质量大得多。

碰撞之后,极端的情况就是,速度为零,全部动能转换为了势能,对车造成了破坏。
动能做功(W):
W=F(力)S(通过的距离)

汽车碰撞以后,汽车本身的变形,就是动能做功的过程,理想的汽车设计,应该是汽车前面的部分,尽量吸收动能,这样,动能还没有被传递到驾驶员,就基本没有了,这就是说,汽车碰撞后,变形大的不一定就不好,因为汽车的设计应该是以人为中心,如果汽车本身设计的很结实,能量就会很快地传递到驾驶员,对驾驶员造成破坏。
举个简单的例子,人从高处跳下来,如果下面是很硬的地面,能量都会被人本身吸收,人就会遭到很大的伤害,如果下面放上海绵之类的东西,大部分动能都会被变形的海绵吸收,人就会比较安全,海绵变形的过程就是吸收能量的过程。

如果汽车的前面做的很结实,对车本身是有好处的,对驾驶员反而不好,这就是汽车前面都做得很软的原因。

汽车迎头相撞危害很大吗?
很多人以为以50公里迎头撞上一个50公里的车,相当于以100公里撞上一堵墙,这是完全错误的。
2辆车迎头相撞,能量是被2辆车吸收,如果2辆车完全一样,相撞后速度也变为零,那么和同样速度撞上墙的损失是一样的,如果2辆车不一样,这样就产生了能量吸收多少的问题,很显然,结实的车吸收的能量少,在碰撞中比较有利。

smart phone GPS解决方案

需要的条件
要想在smart phone上运行GPS,首先你的phone要有built-in的GPS,当然,通过bluetooth链接外部的GPS也可以。

其次,相应的GPS厂商要提供能够在不同的平台上运行的软件,现在的smart phone主要有symbian,apple,rim和wm,symbian占得市场最大。

软件选择
garmin和tomtom是两个比较广泛的选择,我在自己的HTC Diamond上2个都装过,最终还是选择了Garmin,因为tomtom的地图尺寸大,品种少,我想把bluechart和city navigator都装在一起,只好选择garmin。

下面就以HTC Diamond (Windows Mobile 6.5)装garmin North American 2010.30和Bluechart 2008.5 为例详细讲一下安装过程。

1, 安装garmin mobile xt
这是用来读取garmin地图的应用程序,和原来PC上的mapsource一个意思,只有安装了这个软件,地图才能被识别,
http://www8.garmin.com/support/collection.jsp?product=010-10844-00

目前garmin提供的程序只支持3种类型的机器,symbian, palm, windows mobile.

从上面的网站下载对应的软件,通过USB接口,以ActiveSync方式和PC相连,如果是windows XP的操作系统,需要单独安装,http://www.microsoft.com/windowsmobile/en-us/help/synchronize/device-synch.mspx, 在PC端安装到phone的storage card上,安装的过程中,在phone的一端会提醒你是否继续安装,选择‘yes'就可以。

从phone上启动garmin mobile xt,选择,free trail, 然后,tools->settings->About,得到card id, google,下载,在PC端安装’jmkg 1.5’,运行kg1,5,把你的card id输入,得到相应的key,创建一个文本文件,叫做sw.unl,把刚才得到的key输入到这个文件中,把这个文件copy到phone端相应的garmin目录下。

安装完毕,从新启动phone,如果key安装成功,原来的界面就完全消失。

这时候,可以安装相应的Garmin Mobile XT Support Files,这个是免费的。

2,安装地图
garmin的地图设计,是将地图和应用程序分开,需要单独购买,把地图安装到不同的设备时,会根据设备的id,生成相应的unlock文件,放到相应的目录下,应用程序启动的时候,会检查地图和unlock文件,如果你有其他设备上的unlock文件,你可以改名后将他们直接拷到phone上使用。

安装unlock文件的时候,可以直接将下载的文件改名为gmapsupp.img,这个名字适用于安装在storage card上的软件,如果是安装在其他地方,可能要改名为gmapprom.img

garmin的地图网上有很多unlock的,下面的几个是给加拿大的
Canada city navigator 2010.30
http://www.easy-share.com/1908583472/GMapsupp.img

Canada topo
http://www.easy-share.com/1906934773/alberta region.part1.rar
http://www.easy-share.com/1906934834/alberta region.part2.rar
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http://www.easy-share.com/1906934929/banff region.rar
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http://www.easy-share.com/1906935051/bc region.part1.rar
http://www.easy-share.com/1906935170/bc region.part2.rar
http://www.easy-share.com/1906935578/bc region.part3.rar
http://www.easy-share.com/1906935655/bc region.part4.rar
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http://www.easy-share.com/1906935870/manitoba region.part1.rar
http://www.easy-share.com/1906935877/manitoba region.part2.rar
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NB;NS;PEI;NL
http://www.easy-share.com/1906936099/nb,ns,pei,nl.part1.rar
http://www.easy-share.com/1906936210/nb,ns,pei,nl.part2.rar
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http://www.easy-share.com/1906936317/ontario region.part1.rar
http://www.easy-share.com/1906936424/ontario region.part2.rar
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http://www.easy-share.com/1906937597/saskatchewan region.part1.rar
http://www.easy-share.com/1906936552/saskatchewan region.part2.rar
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http://www.easy-share.com/1906936632/quebec southern.part1.rar
http://www.easy-share.com/1906936768/quebec southern.part2.rar
http://www.easy-share.com/1906936809/quebec southern.part3.rar

Bluechart 2008.5
这个地图和7.5的一个显著区别是等深线没有数字标识
http://www.megaupload.com/?d=MQNC29QK

如果你要同时安装2个以上的地图,你需要gmaptool把所有的地图merge起来,形成一个大的文件,拷贝到garmin目录下,mobile xt会给你一个选择选用哪一个地图,在同一个地区的2个地图是无法同时使用的
http://www.anpo.republika.pl/files/GmapToolSetup049.exe

如果你需要破解一个garmin地图,这个工具很好用
http://www.gpsunderground.com/forums/attachment.php?attachmentid=1963&d=1260460423

下面这个网站包含了所有我上面所说的内容
http://www.gpsunderground.com/