一種嵌入式可移植組合導航系統的製作方法
2023-07-19 02:57:56 2
專利名稱：一種嵌入式可移植組合導航系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種嵌入式可移植組合導航系統。
背景技術：
隨著網際網路技術、分布式計算技術、無線通訊技術、移動計算技術、微型嵌入式技術以及微型RTOS技術的快速發展，使得計算機技術逐步滲透到各種日常的信息工具之中，並使這些工具更加功能化和智能化；信息技術的重心正在由信息管理與存儲轉向信息快速獲取、信息加工、處理與整合、信息的高效利用等領域。另外，隨著移動網際網路的飛速發展和不斷進步，無線移動與空間信息服務的結合，空間位置服務(LBS，Location-basedService)的需求出現了快速的增長，因此定位導航系統得到了快速的發展和廣泛應用。嵌入式導航系統是可以廣泛應用在各類車載、手持、輕量級娛樂消費產品中，同時也涉及到硬體、作業系統、地圖數據服務、導航應用和用戶界面的多層次系統。隨著無線網絡的快速發展和城市信息化服務程度的提高，系統所提供的各種綜合信息服務己經成為人們生活中不可或缺的關鍵組成，在國內外已經出現了大量以嵌入式導航為基礎和主要內容的智能交通系統，它們在社會的發展和進步中，起到了重要的推動作用。美國全球定位系統(GPS)以其全球性、全天候、較高的定位精度以及沒有誤差積累等諸多優點，為全球範圍內的用戶提供了一種廉價、實用的定位手段，也使得車載導航定位系統的發展進入了高潮。但是GPS也存在ー些不足，由於GPS信號採用直線傳播，其嚴重地受到ー些城市特定環境的影響，如多路徑效應、電磁幹擾、由樹木產生的信號衰減、城市高層建築群及立交橋等對衛星信號的遮擋等。這些因素使得GPS信號的可見性變差，定位功能經常失效。GPS定位誤差包括定位粗差和常規測量誤差。定位粗差是因為GPS衛星的失鎖、瞬時錯誤的導航電文及通訊誤碼等引起；常規測量誤差主要包括GPS星鍾誤差、星曆誤差、電離層和對流層延遲誤差、接收機噪聲誤差與通道間偏差等。因此，在性能要求較高的導航系統中，需要採用以GPS為基本定位技術的多傳感器組合定位方式，如GPS/DR、GPS/MM.GPS/DR/MM等組合方式。多傳感器技術及信息融合技術的迅速發展，為組合導航系統提供了物質前提和理論基礎。組合導航系統目前已經成為導航系統發展的主要方向之一，受到越來越多的重視。GPS (Global Positioning System)定位精度高,沒有誤差積累,但遇到障礙物會影響信號的正常接收而無法定位。航位推算(Dead Reckoning, DR)在短期內具有較高的定位精度，但定位誤差隨時間發散。地圖匹配(Map Matching, MM)是ー種基於數字地圖道路信息的輔助定位技木。融合GPS、DR和匪信息有利於提高定位系統的精度、可靠性和適應性，是組合定位技術的關鍵。對於不同的GPS導航、監控以及應急處理系統，其對系統的性能以及終端設備作業系統平臺的需求不盡相同，移動終端的載體又有許多不同的情況，如行駛在大街上、在野夕卜、在地下、在空中、在水上(水中)等；而控制中心也可能在室內，或在戶外。這樣，硬體的需求也就千差萬別，如傳統的車載單元、PDA、行動電話、普通PC等。因此，針對不同的硬體設備，必須有與之匹配的軟體解決方案。另ー方面，雖然嵌入式導航系統近年來己經取得了廣泛的應用，並被人們所接受，但是由於嵌入式硬體的多祥性和作業系統的多祥性，嵌入式導航系統也一直存在著巨大的差異，系統的可移植能力弱，軟體的擴展性非常有限。這些差異使得嵌入式導航系統的擴展能力非常有限，且難以開展更廣泛的空間信息服務。
實用新型內容本實用新型的目的在於提供ー種嵌入式可移植組合導航系統。為達到上述目的，本實用新型採用了以下技術方案。—種嵌入式可移植組合導航系統，該導航系統包括CPU、內存、主存儲器、觸摸顯不屏以及GPS/DR模塊，所述內存、主存儲器以及觸摸顯示屏與CPU相連，GPS/DR模塊包括與CPU相連的嵌入式處理器以及與嵌入式處理器分別相連的GPS模塊、陀螺儀和轉速傳感器。所述導航系統還包括與CPU相連的音頻解碼器。所述導航系統還包括與CPU相連的視頻轉換器。所述導航系統還包括與CPU相連的網絡通訊模塊。所述網絡通訊模塊為GPRS模塊或⑶MA模塊。所述導航系統還包括與CPU相連的外接存儲擴展驅動器。本實用新型所述可移植組合導航系統通過增加設置嵌入式處理器，對GPS模塊以及陀螺儀和轉速傳感器獲取的數據信號進行處理，然後再送入導航系統的CPU中，提高了導航系統的擴展性和可植入性。本實用新型所述導航系統為具備核心導航能力的可移植嵌入式導航平臺，可以解決基於定位導航的嵌入式信息服務領域的空間數據組織管理、硬體平臺差異化、行業應用和大眾服務拓展性等問題。本實用新型所述導航系統實時性好、精度高、工作可靠，適合於低成本實現組合定位，是ー種在不同硬體系統結構和作業系統間實現快速移植的具備核心導航功能的嵌入式導航平臺。本實用新型能夠脫離與硬體平臺和作業系統的限制，有利於實現完全與UI無關的軟體移植方法，同時能夠結合定位技術進行移動定位和導航，進一歩的，本實用新型所述導航系統結合GPRS、CDMA等無線通信技術和GPS等空間定位技術，能夠針對專業的嵌入式導航領域和大眾定位導航服務應用提供可二次開發的嵌入式導航平臺。
圖1為本實用新型所述導航系統總體方案設計圖；圖2為本實用新型所述導航系統的硬體平臺結構圖；圖3為本實用新型所述導航系統的組合定位控制邏輯功能框圖；圖4為本實用新型所述導航系統的組合定位算法在導航主機上的實現；圖5為本實用新型所述導航系統的組合定位算法在串ロ驅動中的實現原理；圖6為本實用新型所述導航系統的數據採集程序，其中，a為主程序流程，b為串ロ通訊流程，c為時間同步中斷處理流程。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進ー步說明。參見圖2，本實用新型所述導航系統包括CPU(S3C2440A)、內存(SDRAM)、主存儲器(Image Flash)、觸摸顯示屏以及GPS/DR模塊，所述內存、主存儲器以及觸摸顯示屏與CPU相連，GPS/DR模塊包括與CPU相連的嵌入式處理器以及與嵌入式處理器分別相連的GPS模塊、陀螺儀和轉速傳感器。所述導航系統還包括與CPU相連的音頻解碼器(Audio Decoder),所述導航系統還包括與CPU相連的視頻轉換器(Video D/A)。所述導航系統還包括與CPU相連的網絡通訊模塊，所述網絡通訊模塊為GPRS模塊或CDMA模塊。所述導航系統還包括與CPU相連的外接存儲擴展驅動器(SD I/F)。實施例基於嵌入式系統技術的導航系統平臺總體設計本實用新型涉及的車載導航系統定位為車載娛樂、信息平臺，系統功能包括導航、ITS、Radio、DVD、倒車後視、藍牙通信、多媒體播放、車輛信息顯示、車身故障診斷以及Internet等功能。圖1所示為所開發的導航系統總體方案，導航計算機提供一個系統平臺，所有相關功能的硬體、作業系統及組合定位算法，採用軟體和相關硬體擴展實現，因而系統配置相當靈活，可以滿足各種差異性需求。車載導航系統是集定位技術、地理信息系統與資料庫技術、計算機技術、多媒體技術、嵌入式技術、電子技術於一體的集成產品，通過聲音和圖像提供駕駛員當前車輛位置、路徑規劃、導航信息和其他多媒體信息。硬體方案採用Samsung公司的ARM9微處理器S3C2440A為主控CPU，擴展存儲、夕卜設電路和相關電源管理、電源監控模塊，用於硬體平臺的供電，構成導航計算機硬體平臺。硬體框圖如圖2所示。系統平臺的移植性設計由於本實用新型是可移植嵌入式導航平臺，因此，需要從軟體的可移植角度進行分析，結合嵌入式硬體的特徵，設計合理的跨平臺方案。首先是對於嵌入式系統多架構多系統平臺的差異化，為了便於作業系統在不同硬體結構上進行移植，將底層與硬體相關的部分單獨設計成硬體抽象層HAL (Hardware Abstraction Layer)。硬體抽象層的引入推動了嵌入式作業系統的通用程度，為嵌入式作業系統的廣泛應用提供了基礎。硬體抽象層通過硬體抽象層接ロ向作業系統以及應用程式提供對硬體進行抽象後的服務。當作業系統或應用程式使用硬體抽象層API進行設計時，只要硬體抽象層API能夠在下層硬體平臺上實現，那麼作業系統和應用程式的代碼就可以移植。另ー種是作業系統的抽象層，作業系統抽象層由ー系列的接ロ函數組成，這些接ロ提供了應用所需要的各種作業系統服務，如優先級映射、任務服務、同步、消息隊列、時間服務和臨界區訪問等等。作業系統抽象層適合用於跨作業系統的互操作。平臺的移植性設計是參照平臺獨立的思想設計的，將共有的系統特性或數據統ー管理，對異構平臺的獨立性，用分別組織在對應系統的文件中的方法來解決。在平臺進行開發時，僅對需要的系統進行編譯，從而實現多平臺的支持，對於新的硬體平臺和特性，僅需要增加這樣的文件即可，如表I所示表I平臺異構性的抽象組織方式
權利要求1.一種嵌入式可移植組合導航系統，其特徵在於該導航系統包括CPU、內存、主存儲器、觸摸顯示屏以及GPS/DR模塊，所述內存、主存儲器以及觸摸顯示屏與CPU相連，GPS/DR模塊包括與CPU相連的嵌入式處理器以及與嵌入式處理器分別相連的GPS模塊、陀螺儀和轉速傳感器。
2.根據權利要求1所述一種嵌入式可移植組合導航系統，其特徵在於所述導航系統還包括與CPU相連的音頻解碼器。
3.根據權利要求1所述一種嵌入式可移植組合導航系統，其特徵在於所述導航系統還包括與CPU相連的視頻轉換器。
4.根據權利要求1所述一種嵌入式可移植組合導航系統，其特徵在於所述導航系統還包括與CPU相連的網絡通訊模塊。
5.根據權利要求4所述一種嵌入式可移植組合導航系統，其特徵在於所述網絡通訊模塊為GPRS模塊或CDMA模塊。
6.根據權利要求1所述一種嵌入式可移植組合導航系統，其特徵在於所述導航系統還包括與CPU相連的外接存儲擴展驅動器。
專利摘要本實用新型提供一種嵌入式可移植組合導航系統，該導航系統包括CPU、內存、主存儲器、觸摸顯示屏以及GPS/DR模塊，所述內存、主存儲器以及觸摸顯示屏與CPU相連，GPS/DR模塊包括與CPU相連的嵌入式處理器以及與嵌入式處理器相連的GPS模塊、陀螺儀和轉速傳感器，本實用新型所述可移植組合導航系統通過增加設置嵌入式處理器，對GPS模塊以及陀螺儀和轉速傳感器獲取的數據信號進行處理，然後再送入導航系統的CPU中，提高了導航系統的擴展性和可植入性。
文檔編號G01S19/45GK202870301SQ20122054743
公開日2013年4月10日 申請日期2012年10月24日 優先權日2012年10月24日
發明者李秦君, 楊麗君, 兀旦暉 申請人:陝西科技大學