專利名稱：多功能車載衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車載衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，尤其是一種根據(jù)GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)提供的近地定位及時間數(shù)據(jù)和存儲于設(shè)備中的地圖數(shù)據(jù)對汽車進(jìn)行導(dǎo)航，同時具有汽車音響功能，可以播放CD、VCD、MP3的多功能車載衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。
目前，GPS導(dǎo)航產(chǎn)品的技術(shù)還在不斷發(fā)展，正在成為通訊和城市交通管理網(wǎng)絡(luò)中的一部分。它可實時動態(tài)地將交通情況投影到屏幕上，自動為司機(jī)規(guī)劃出最佳行車路線，可有效緩解城市交通堵塞狀況。
當(dāng)今，國內(nèi)外研發(fā)的車載GPS導(dǎo)航產(chǎn)品主要存在以下問題1.現(xiàn)有的車載GPS導(dǎo)航產(chǎn)品多為分體式設(shè)計，即主機(jī)和外設(shè)分開設(shè)置，不便于攜帶和安裝；2.現(xiàn)有的車載GPS導(dǎo)航產(chǎn)品多采用專用總線方式，難以與更廣泛的標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)如CD、DVD兼容。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種可以與標(biāo)準(zhǔn)外圍輸入輸出設(shè)備廣泛兼容，便于擴(kuò)展外圍設(shè)備的多功能車載衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的是通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)的本發(fā)明的硬件部分包括主機(jī)、GPS天線、慣性導(dǎo)航設(shè)備、車速表、遙控器、CD機(jī)。其中GPS天線、慣性導(dǎo)航設(shè)備、車速表和CD機(jī)分別與主機(jī)連接。
主機(jī)部分包括一個中央處理單元(CPU)；一個GPS模塊，能夠通過GPS天線接收GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)提供的汽車方位數(shù)據(jù)，輸出經(jīng)接口電路連接至中央處理單元；一個存儲地圖數(shù)據(jù)的多媒體控制器(MMC)卡與中央處理單元連接；一動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(SDRAM)與中央處理單元連接；一USB HOST控制器與中央處理單元連接；一揚(yáng)聲器通過語音解碼芯片與中央處理單元連接；一程序存儲器與中央處理單元連接；一數(shù)據(jù)存儲器與中央處理單元連接；一顯示器與中央處理單元連接；一紅外端口與中央處理單元連接；一慣性導(dǎo)航設(shè)備/GSM模塊與中央處理單元連接，使用時可在慣性導(dǎo)航設(shè)備和GSM模塊間切換，GSM模塊接口支持全雙工的外圍設(shè)備的連接，如調(diào)制解調(diào)器，可以實現(xiàn)主機(jī)之間的通訊；一觸摸屏與中央處理單元連接；一鍵盤與中央處理單元連接。
本發(fā)明采用嵌入式軟件進(jìn)行開發(fā)，硬件為獨立開發(fā)的主板，利用基于MMC存儲卡和CDROM的數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫，結(jié)合GPS定位技術(shù)和角速度及速度航位推算技術(shù)，借助地圖匹配技術(shù)和路徑規(guī)劃，引導(dǎo)算法把當(dāng)前車輛位置和目的地位置以圖標(biāo)形式顯示在電子地圖上?？梢愿鶕?jù)需要為用戶選擇最佳的行車路線，并根據(jù)該路線以語音提示和圖像方式為司機(jī)進(jìn)行自動導(dǎo)航。同時，還考慮到司機(jī)在行車過程中休息和娛樂方面的需要，實現(xiàn)了CD、VCD、MP3播放等娛樂功能。允許用戶用遙控器、觸摸屏和面板按鍵進(jìn)行人機(jī)交互。該系統(tǒng)精密組合硬件設(shè)計和先進(jìn)的算法，充分考慮了系統(tǒng)在產(chǎn)品化過程中對車載導(dǎo)航系統(tǒng)的性能和成本方面的要求。


圖1是本發(fā)明的多功能車載衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本發(fā)明的多功能車載衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的主機(jī)的后視圖；
圖3是本發(fā)明的多功能車載衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的主機(jī)的主視圖；圖4是本發(fā)明的多功能車載衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的主機(jī)的電路原理框圖；圖5是本發(fā)明的多功能車載衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的主機(jī)的電路連接圖；圖6是本發(fā)明的多功能車載衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的遙控器的原理框圖；圖7是本發(fā)明的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的路徑推算原理圖；圖8是本發(fā)明的多功能車載衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的工作流程圖；
如圖2、3所示為多功能車載衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的主視圖和后視圖，該多功能車載衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的主機(jī)、顯示器和音響輸出部分集成在一個機(jī)箱中形成一個整合的單機(jī)系統(tǒng)，更便于攜帶和安裝。
如圖4、5所示，主機(jī)部分包括一個中央處理單元SA-1110(CPU)；一個GPS模塊，能夠接收GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)提供的汽車方位數(shù)據(jù)，輸出經(jīng)接口電路連接至中央處理單元的串口3；一個存儲地圖數(shù)據(jù)的多媒體控制器(MMC)卡與中央處理單元連接；一動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(SDRAM)與中央處理單元連接；一USB HOST控制器ITE8152與中央處理單元連接；一語音解碼芯片UDA1341與中央處理單元連接；一32MB的程序存儲器NORFLASH與中央處理單元連接；一32MB的數(shù)據(jù)存儲器NAND FLASH與中央處理單元連接；一640X480點陣的TFT液晶顯示器與中央處理單元連接；一慣性導(dǎo)航設(shè)備/GSM模塊與中央處理單元的串口1連接，使用時可在慣性導(dǎo)航設(shè)備和GSM模塊間切換，GSM模塊接口支持全雙工的外圍設(shè)備的連接，如調(diào)制解調(diào)器，可以實現(xiàn)主機(jī)之間的通訊；一紅外端口與中央處理單元的串口2連接；一觸摸屏通過A/D轉(zhuǎn)換器與中央處理單元的串口4連接；一鍵盤與中央處理單元連接；
如圖6所示，遙控器除有按鍵外，還帶有觸摸屏和觸摸筆，可以直接從遙控器輸入觸摸信息，使用戶操作更方便。遙控器上按鍵通過紅外收發(fā)模塊與主機(jī)交換信息。遙控器上觸摸信號通過外接連線與主機(jī)交換信息。
CD機(jī)與主機(jī)采用USB或1394接口方式便于連接和使用。
本發(fā)明多功能車載衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的工作過程如下系統(tǒng)開機(jī)后完成初始化，CPU通過串行異步通信口連接GPS模塊和航位推算模塊。由GPS天線接收的衛(wèi)星信息輸入到主機(jī)的GPS模塊，經(jīng)解碼后的信號事先存有精確中國地圖和交通圖的存儲器(MMC卡或CDROM)進(jìn)行對比，GPS模塊與航位推算模塊提供的推算數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，每秒均給出當(dāng)前車輛經(jīng)緯度，即使在衛(wèi)星信號受遮擋時仍能給出當(dāng)前經(jīng)緯度，并由此計算出該點的地圖坐標(biāo)。其中航位推算的原理如下xn=x0+Σi=0n-1dicosθi]]>yn=y0+Σi=0n-1disinθi]]>θn=Σi=0n-1ωi]]>其中，(x0，y0)是t0時刻車輛的初始位置，即GPS衛(wèi)星在t0時刻提供的位置值。di是行駛距離或tn-1到tn的位移量(由速度傳感器與tn-t1的時間共同求出)；是位移向量的方向(取向)；ωi是由角速度傳感器測出的等時間間隔的角速度。其原理圖如圖7所示。
本發(fā)明的多功能車載衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可以根據(jù)GPS模塊和控制程序中的航位推算模塊的數(shù)據(jù)處理結(jié)果，在液晶屏幕上顯示車輛的位置、運(yùn)行速度和方向，并能實時地提供環(huán)境信息(如城鎮(zhèn)、道橋、路口等)，可以根據(jù)需要把地圖的視野放大或縮小，還能增加新的環(huán)境信息存儲。本發(fā)明設(shè)有的語音器由揚(yáng)聲器和聲音解碼芯片UDA1341構(gòu)成，能在計算機(jī)控制下自動地、適時地發(fā)出聲音，預(yù)告前方的交通環(huán)境信息。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(即角速度傳感器和速度傳感器)是為解決車輛在穿越地下通道、樹蔭、密集樓群時收不到衛(wèi)星信號的問題，目前已有成熟的OEM部件供選用。汽車電源供給本導(dǎo)向儀的電能，可以保證正常工作。實現(xiàn)流程如圖8所示。
權(quán)利要求1.一種多功能車載衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，包括主機(jī)、GPS天線、慣性導(dǎo)航設(shè)備、車速表、遙控器、CD機(jī)，其中GPS天線、慣性導(dǎo)航設(shè)備、車速表和CD機(jī)分別與主機(jī)連接，其特征在于主機(jī)部分包括一個中央處理單元(CPU)；一個GPS模塊，能夠通過GPS天線接收GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)提供的汽車方位數(shù)據(jù)，輸出經(jīng)接口電路連接至中央處理單元；一個存儲地圖數(shù)據(jù)的多媒體控制器(MMC)卡與中央處理單元連接；一動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(SDRAM)與中央處理單元連接；一USB HOST控制器與中央處理單元連接；一揚(yáng)聲器通過語音解碼芯片與中央處理單元連接；一程序存儲器與中央處理單元連接；一數(shù)據(jù)存儲器與中央處理單元連接；一顯示器與中央處理單元連接；一紅外端口與中央處理單元連接；一慣性導(dǎo)航設(shè)備/GSM模塊與中央處理單元連接；一觸摸屏與中央處理單元連接；一鍵盤與中央處理單元連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能車載衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于所述的主機(jī)的各部件都集成制造在一個機(jī)箱裝置中，便于攜帶和安裝。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能車載衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于所述的接口控制器為USB HOST控制器ITE8152。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多功能車載衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于所述的USBHOST接口控制器可連接CD驅(qū)動器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能車載衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于所述的慣性導(dǎo)航設(shè)備/GSM模塊連接在中央處理器的串口1上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能車載衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于所述的中央處理器為32位SA1110CPU。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能車載衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于所述的顯示器為640X480點陣的TFT液晶顯示器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能車載衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于所述的語音解碼芯片為UDA 1341。
專利摘要本實用新型涉及一種車載衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),尤其是一種根據(jù)GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)提供的近地定位及時間數(shù)據(jù)和存儲于設(shè)備中的地圖數(shù)據(jù)對汽車進(jìn)行導(dǎo)航,同時具有汽車音響功能,可以播放CD、VCD、MP3的多功能車載衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),其硬件部分包括:主機(jī)、GPS天線、慣性導(dǎo)航設(shè)備、遙控器、CD機(jī),其特征在于:集主機(jī)、顯示屏幕、音響輸出部分為一體,便于攜帶和安裝并且可以與標(biāo)準(zhǔn)外圍輸入輸出設(shè)備廣泛兼容。
文檔編號G01C21/26GK2518079SQ0127932
公開日2002年10月23日 申請日期2001年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月24日
發(fā)明者陳小平, 顏碧均, 周松林 申請人:菱科電子技術(shù)(中國)有限公司