慣導組合gps車載終端的製作方法
2023-06-27 08:40:01 1
專利名稱：慣導組合gps車載終端的製作方法
技術領域：
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本實用新型涉及一種慣導組合GPS車載終端。
技術背景-
在大城市中，因高大建築物、高架路、樹蔭、隧道等對導航衛星信號 的遮蔽和反射，使單純依靠GPS的車載導航終端因可見衛星少於三顆而不 能定位，或因多路徑效應產生多達百米的定位誤差；參與定位的星座在車 輛運動中因遮擋不斷變化使車輛行駛軌跡出現鋸齒狀漂移；受這些環境因 素的影響，可能使定位和導航產生錯誤，而在隧道和地下停車場中，衛星 定位裝置完全無法工作。 實用新型內容
本實用新型提供了一種慣導組合GPS車載終端，它利用GPS/DR組合進行車 輛定位，在GPS定位基礎上加入航位推算作為輔助定位手段，綜合GPS與航 位推算(DR)兩種定位技術的優勢，解決了在城市複雜環境中傳統單純依靠 衛星定位的車載導航終端所出現的位置漂移甚至無法定位問題，實現了不 間斷導航和跟蹤定位。
本實用新型為解決上述技術問題所採用的技術方案是它包括微控制器、 GPS接收機、角速度傳感器、A/D轉換電路、單軸加速度傳感器、數據接口、 無線通信裝置和DC/DC電源轉換模塊；GPS接收機、單軸加速度傳感器和 DC/DC電源轉換模塊分別與微控制器相連，角速度傳感器通過A/D轉換電路 與微控制器相連，無線通信裝置通過數據接口與微控制器相連。
本實用新型進一步的方案是，還包括開關量接口和裡程表，裡程表通過開 關量接口與微控制器相連。
本實用新型進一步的方案是，還包括報警開關、點火開關和執行裝置，報
3警開關、點火開關和執行裝置分別與開關量接口相連。 所述角速度傳感器為角速度陀螺。 所述無線通信裝置為數字無線電臺。
本實用新型採用上述結構的積極效果在於，選擇低成本的航位推算傳感
器輔助GPS定位，利用各自的優點，取長補短，克服了GPS單獨使用時的 信號不佳和中斷等情況無法定位的問題，確保了車輛在丟失衛星信號時仍 能有效地確定車輛所在位置；使用裡程表和單軸加速度傳感器兩種方式探測 車輛速度，擴大了終端的使用範圍，對於無法通過裡程表得到車輛速度的 用戶，仍可通過單軸加速度傳感器獲得車輛速度和行駛裡程信息，保證能為 航位推算提供可靠的信息；在開關量接口上連接報警開關、點火開關和執行 裝置，當出現緊急情況時可通過微控制器向監控中心發送報警和位置信息；執 行裝置可接收監控中心經微控制器傳送過來的控制命令，執行斷油斷電、聲光 報警動作。
圖1為本實用新型的原理結構框圖。
具體實施方式
為能清楚說明本方案的技術特點，下面通過具體實施方式
，並結合其附圖， 對本實用新型進行詳細闡述。
如圖中所示，本實用新型包括微控制器、GPS接收機、角速度傳感器、 A/D轉換電路、單軸加速度傳感器、數據接口、無線通信裝置和DC/DC電源 轉換模塊；GPS接收機、單軸加速度傳感器和DC/DC電源轉換模塊分別與微 控制器相連，角速度傳感器通過A/D轉換電路與微控制器相連，無線通信 裝置通過數據接口與微控制器相連。
本實用新型進一步的方案是，還包括開關量接口和裡程表，裡程表通過開 關量接口與微控制器相連。
本實用新型進一步的方案是，還包括報警開關、點火開關和執行裝置，報警開關、點火開關和執行裝置分別與開關量接口相連。
所述角速度傳感器為角速度陀螺。 所述無線通信裝置為數字無線電臺。
微控制器是數據處理和控制中心，用於設定GPS接收機的工作參數， 接收GPS接收機傳送來的多種數據包並從中提取位置信息、衛星信號強度 和定位精度因子、日期時間等，接收GPS接收機輸出的秒脈衝信號作為內 部定時器的'時間基準；定時採樣角速度傳感器和單軸加速度傳感器輸出的信 號，經航位推算和卡爾曼局部濾波得出下一時刻的車輛位置；根據衛星信 號強度和定位精度因子確定信息權重，通過卡爾曼主濾波器融合GPS接收 機和航位推算得到的位置數據，形成最終位置速度信息，通過數據接口經 無線通信裝置向監控中心發送定位信息；根據GPS定位數據、衛星信號強 度和定位精度因子自動校正角速度傳感器和單軸加速度傳感器的標度因子， 微控制器內的溫度傳感器可隨時根據環境溫度補償角速度傳感器和單軸加 速度傳感器的零點漂移；採樣開關量接口的輸入，確定報警開關、點火開關 的狀態並將相關信息通過數據接口經無線通信裝置傳送至監控中心；採樣 裡程表數據信息，作為航位推算中一個補充信息；解釋從監控中心經無線 通信裝置、數據接口傳送來的命令，通過開關量接口輸出動作脈衝，控制 執行裝置完成斷油斷電、聲光報警等動作；監視外接電源供電狀況。角速 度傳感器和單軸加速度傳感器用於感知車輛運動狀態的改變，並將信息傳送 至微控制器，角速度陀螺檢測車輛沿垂直軸的偏轉速率，它的輸出經A/D 轉換電路變換後送入微控制器經數字濾波和積分得到航向角度變化量，單 軸加速度傳感器測量沿車輛行駛方向的加速度送入微控制器經二次積分得 到行駛距離，推算出下一時刻的車輛位置。GPS接收機模塊連接GPS天線， 接收GPS衛星廣播數據並將其傳送至微控制器。開關量接口和數據接口連 接微控制器和外部工作模塊，起到電平轉換、驅動和隔離保護作用。DC/DC 電源轉換模塊外接車輛電源，為各模塊提供工作電壓，還向微控制器提供輸入電壓監控信號。
具體工作過程如下GPS接收機通過接收天線接收衛星信號，並將定位 信號傳送至微控制器；對角速度傳感器和單軸加速度傳感器的輸出信號進行 採樣並輔助採樣裡程表信息進行處理輸出DR定位信號傳送至微控制器；將
GPS定位信號和DR定位信號分別送入微控制器內的聯合卡爾曼濾波器中， 使用聯合卡爾曼濾波器算法，根據接收到的衛星數量、信號強度、定位精 度因子等確定兩個系統定位數據在融合時的權重，得到最優結果，當GPS 信號不好精度較差時，加大航位推算數據在融合中的比例，當GPS信號很 好時，則採用GPS定位數據作為最終結果並對航位推算系統的工作參數做 校正，融合結果和校正參數再反饋至聯合卡爾曼濾波器中。當微控制器中 定時器時間到或收到監控中心的査詢命令時，將定位信息通過數據接口經 無線通信裝置傳送到監控中心。
定位數據、監控中心下發的文字信息和一些工作參數還可通過數據接 口送出，在外接數據顯示屏或自導航終端上顯示。
微控制器通過開關量接口監測各開關量輸入口，當出現報警時可向監 控中心發送報警和位置信息。監控中心下發的控制命令經無線通信裝置、 數據接口進入微控制器，經微控制器解碼後通過開關量接口控制執行裝置 進行相應動作。
DC/DC電源轉換模塊除了為各個模塊提供不同的工作電壓外，還採樣外 接電源電壓給微控制器，微控制器通過監測這個電壓避免對汽車電瓶的過 度放電，保證汽車的正常使用。
本實用新型未詳述之處，均為本技術領域技術人員 公知技術。
權利要求1、一種慣導組合GPS車載終端，其特徵在於包括微控制器、GPS接收機、角速度傳感器、A/D轉換電路、單軸加速度傳感器、數據接口、無線通信裝置和DC/DC電源轉換模塊；GPS接收機、單軸加速度傳感器和DC/DC電源轉換模塊分別與微控制器相連，角速度傳感器通過A/D轉換電路與微控制器相連，無線通信裝置通過數據接口與微控制器相連。
2、 根據權利要求1所述的慣導組合GPS車載終端，其特徵在於還包括開 關量接口和裡程表，裡程表通過開關量接口與微控制器相連。
3、 根據權利要求2所述的慣導組合GPS車載終端，其特徵在於還包括報 警開關、點火開關和執行裝置，報警開關、點火開關和執行裝置分別與開關量 接口相連。
4、 根據權利要求1或3所述的慣導組合GPS車載終端，其特徵在於所述 角速度傳感器為角速度陀螺。
5、 根據權利要求1或3所述的慣導組合GPS車載終端，其特徵在於所述 無線通信裝置為數字無線電臺。
專利摘要本實用新型涉及一種慣導組合GPS車載終端。它包括微控制器、GPS接收機、角速度傳感器、A/D轉換電路、單軸加速度傳感器、數據接口、無線通信裝置和DC/DC電源轉換模塊；GPS接收機、單軸加速度傳感器和DC/DC電源轉換模塊分別與微控制器相連，角速度傳感器通過A/D轉換電路與微控制器相連，無線通信裝置通過數據接口與微控制器相連。本實用新型利用GPS/DR組合進行車輛定位，在GPS定位基礎上加入航位推算作為輔助定位手段，綜合GPS與航位推算(DR)兩種定位技術的優勢，解決了在城市複雜環境中傳統單純依靠衛星定位的車載導航終端所出現的位置漂移甚至無法定位問題，實現了不間斷導航和跟蹤定位。
文檔編號G01C21/28GK201331348SQ20092001742
公開日2009年10月21日 申請日期2009年1月6日 優先權日2009年1月6日
發明者琳 宋, 康建峰, 建 張, 曹全宗, 李振瀛, 勇 王, 明 白 申請人:山東科沐華信息技術有限公司