專利名稱：一種用于車輛的gps/dr組合導(dǎo)航裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型提供一種用于車輛的GPS/DR組合導(dǎo)航裝置，屬于機(jī)動(dòng)車 輛定位指示技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景
隨著汽車銷量的上升，人們出行頻率的增加，對(duì)GPS車載導(dǎo)航系統(tǒng)的 需求日益增強(qiáng)。GPS車載導(dǎo)航系統(tǒng)正逐漸顯示其廣闊的應(yīng)用前景和巨大市 場(chǎng)潛力。目前GPS水平定位精度已經(jīng)達(dá)到3 5m，完全滿足車輛定位精度 的要求。但是，由于在城市高建筑群中或穿過立交橋時(shí)，常常會(huì)出現(xiàn)GPS 信號(hào)遮擋問題，導(dǎo)致GPS不能正常定位。
車載定位定向?qū)Ш较到y(tǒng)是指裝載在輪式及履帶式車輛上,能自主地為 車輛提供方位基準(zhǔn)和位置信息的一種裝置。航位推算(簡(jiǎn)稱DR)是常用的 車輛定位技術(shù)，但方向傳感器隨時(shí)間積累誤差較大，不能單獨(dú)、長(zhǎng)時(shí)間地 使用。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型提供一種用于車輛的GPS/DR組合導(dǎo)航裝置，克服了 GPS 定位方法經(jīng)常由于信號(hào)遮擋不能正常定位的缺欠，也解決了 DR定位技術(shù) 中由于方向傳感器隨時(shí)間積累誤差較大，不能單獨(dú)、長(zhǎng)時(shí)間地使用的問題。 同時(shí)提高了在多層立交橋和多層復(fù)合車庫時(shí)航位推算的準(zhǔn)確性。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案如下
由車速脈沖、陀螺儀、加速度傳感器、GPS接收系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集MCU、導(dǎo)航主控CPU組成，陀螺儀和加速度傳感器的模擬信號(hào)輸出端連接到A/D
轉(zhuǎn)換器的采樣通道，通過高精度A/D轉(zhuǎn)換器將陀螺儀和加速度傳感器輸出 的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為12位數(shù)字信號(hào)；A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號(hào)輸出端連接到數(shù) 據(jù)采集MCU的SPI 口，數(shù)據(jù)采集MCU對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采 集；車速脈沖連接到數(shù)據(jù)采集MCU的脈沖捕捉10 口，數(shù)據(jù)采集MCU通過 對(duì)車速脈沖的捕捉推算當(dāng)前車速；溫度傳感器連接到數(shù)據(jù)采集MCU的I2C 口采集DR系統(tǒng)的溫度，對(duì)DR系統(tǒng)的溫度補(bǔ)償；GPS接收系統(tǒng)的UART1 口 連接到數(shù)據(jù)采集MCU的UART1 口，完成對(duì)GPS接收系統(tǒng)信息的提取；數(shù)據(jù) 采集MCU的UART 口連接到導(dǎo)航主控CPU的UART 口 ，導(dǎo)航主控CPU實(shí)時(shí)獲 取GPS接收系統(tǒng)信息和DR系統(tǒng)信息，導(dǎo)航主控CPU存儲(chǔ)有GPS與DR的組 合定位、DR航位推算兩種定位機(jī)制。
采用加速度傳感器測(cè)量行駛中汽車傾角的方法就可以幫助系統(tǒng)區(qū)分 當(dāng)前路況的坡度狀況，當(dāng)行使在多層立交橋和多層復(fù)合車庫時(shí)可以提高汽 車坐標(biāo)的精度。
組合導(dǎo)航系統(tǒng)除了要完成大量運(yùn)算處理工作外，還要實(shí)現(xiàn)慣性測(cè)量單 元IMU(陀螺儀和加速度計(jì))和GPS等傳感器的數(shù)據(jù)采集、與外部系統(tǒng)的通 信、時(shí)序邏輯控制和人機(jī)接口等功能。
本實(shí)用新型的積極效果在于將GPS/DR技術(shù)有機(jī)結(jié)合，采用了多傳 感器數(shù)據(jù)融合，具有接收和處理里程計(jì)信息、慣性測(cè)量單元IMU以及GPS 的信息的功能。數(shù)據(jù)采集MCU采集GPS數(shù)據(jù)和DR組合導(dǎo)航數(shù)據(jù)，導(dǎo)航 主控CPU完成數(shù)據(jù)的融合處理，數(shù)據(jù)采集MCU和導(dǎo)航主控CPU通過UART 口進(jìn)行通信，完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互。GPS與DR的結(jié)合，提高了系統(tǒng)的有效
4性、完整性和定位精度。實(shí)現(xiàn)了全方位、全天候、無遮擋、高精度定位的 目的。


圖1為本實(shí)用新型系統(tǒng)組成主框圖； 圖2為本實(shí)用新型電路原理圖。
具體實(shí)施方式

根據(jù)圖1所示，GPS/DR組合導(dǎo)航系統(tǒng)的工作流程可以分成以下5個(gè)主 要步驟
(1) 通過GPS接收系統(tǒng)4接收衛(wèi)星的定位數(shù)據(jù)；
(2) 通過陀螺儀2對(duì)車輛轉(zhuǎn)角進(jìn)行推算；
(3) 通過加速度傳感器3對(duì)路面坡度進(jìn)行推算；
(4) 通過車速脈沖1對(duì)車輛行駛距離進(jìn)行推算；
(5) 數(shù)據(jù)采集MCU5將上述信息發(fā)送給通過導(dǎo)航主控CPU 6，對(duì)所有數(shù) 據(jù)進(jìn)行篩選、濾波，推算出車輛行駛的具體位置。
根據(jù)圖2所示，由車速脈沖l、陀螺儀2 (村田公司MEV50A)、加速度 傳感器3(KI0NIX公司KXPA4) 、 GPS接收系統(tǒng)4(U-BL0X公司LEA-4H)，數(shù) 據(jù)采集MCU5 (MC9S08AW60單片機(jī))、導(dǎo)航主控CPU 6(采用瑞薩導(dǎo)航平臺(tái) SH7770)組成本實(shí)用新型裝置，陀螺儀2和加速度傳感器3的模擬信號(hào)輸 出端連接到A/D轉(zhuǎn)換器7的采樣通道，通過高精度A/D轉(zhuǎn)換器7將陀螺儀2 和加速度傳感器3輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為12位數(shù)字信號(hào)；A/D轉(zhuǎn)換器7的 數(shù)字信號(hào)輸出端連接到數(shù)據(jù)采集MCU5的SPI 口，數(shù)據(jù)采集MCU 5對(duì)A/D 轉(zhuǎn)換器7的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集；車速脈沖1連接到數(shù)據(jù)采集MCU 5的脈沖捕捉10 口，數(shù)據(jù)采集MCU5通過對(duì)車速脈沖1的捕捉推算當(dāng)前車速；
溫度傳感器8連接到數(shù)據(jù)采集MCU5的I2C 口采集DR系統(tǒng)的溫度，對(duì)DR系 統(tǒng)的溫度補(bǔ)償；GPS接收系統(tǒng)4的UART1 口連接到數(shù)據(jù)采集MCU 5的UART1 口，完成對(duì)GPS接收系統(tǒng)4信息的提取；數(shù)據(jù)采集MCU 5的UART 口連接到 導(dǎo)航主控CPU6的UART 口 ，導(dǎo)航主控CPU6實(shí)時(shí)獲取GPS接收系統(tǒng)4信息 和DR系統(tǒng)信息，導(dǎo)航主控CPU6存儲(chǔ)有GPS與DR的組合定位、DR航位推 算兩種定位機(jī)制，導(dǎo)航主控CPU6根據(jù)GPS系統(tǒng)的信號(hào)強(qiáng)度選擇具體的定 位機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了全方位、全天候、無遮擋、高精度定位的目的。
權(quán)利要求1、一種用于車輛的GPS/DR組合導(dǎo)航裝置，其特征在于由車速脈沖(1)、陀螺儀(2)、加速度傳感器(3)、GPS接收系統(tǒng)(4)，數(shù)據(jù)采集MCU(5)、導(dǎo)航主控CPU(6)組成，陀螺儀(2)和加速度傳感器(3)的模擬信號(hào)輸出端連接到A/D轉(zhuǎn)換器(7)的采樣通道，通過高精度A/D轉(zhuǎn)換器(7)將陀螺儀(2)和加速度傳感器(3)輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為12位數(shù)字信號(hào)；A/D轉(zhuǎn)換器(7)的數(shù)字信號(hào)輸出端連接到數(shù)據(jù)采集MCU(5)的SPI口，數(shù)據(jù)采集MCU(5)對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器(7)的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集；車速脈沖(1)連接到數(shù)據(jù)采集MCU(5)的脈沖捕捉IO口，數(shù)據(jù)采集MCU(5)通過對(duì)車速脈沖(1)的捕捉推算當(dāng)前車速；溫度傳感器(8)連接到數(shù)據(jù)采集MCU(5)的I2C口采集DR系統(tǒng)的溫度，對(duì)DR系統(tǒng)的溫度補(bǔ)償；GPS接收系統(tǒng)(4)的UART1口連接到數(shù)據(jù)采集MCU(5)的UART1口，完成對(duì)GPS接收系統(tǒng)(4)信息的提??；數(shù)據(jù)采集MCU(5)的UART口連接到導(dǎo)航主控CPU(6)的UART口，導(dǎo)航主控CPU(6)實(shí)時(shí)獲取GPS接收系統(tǒng)(4)信息和DR系統(tǒng)信息，導(dǎo)航主控CPU(6)存儲(chǔ)有GPS與DR的組合定位、DR航位推算兩種定位機(jī)制。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種用于車輛的GPS/DR組合導(dǎo)航裝置，由車速脈沖、陀螺儀、加速度傳感器、GPS接收系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集MCU、導(dǎo)航主控CPU、A/D轉(zhuǎn)換器、溫度傳感器組成，陀螺儀和加速度傳感器通過A/D轉(zhuǎn)換器接數(shù)據(jù)采集單元實(shí)現(xiàn)采樣；數(shù)據(jù)采集MCU分別與車速脈沖、溫度傳感器連接，完成對(duì)車速脈沖信號(hào)和DR的溫度采樣的采集；數(shù)據(jù)采集MCU和導(dǎo)航主控CPU通過UART口進(jìn)行通信，完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互，根據(jù)GPS接收系統(tǒng)提供的位置和速度信息對(duì)DR系統(tǒng)的誤差進(jìn)行實(shí)時(shí)的校正和補(bǔ)償，克服了GPS定位方法經(jīng)常由于信號(hào)遮擋不能正常定位的缺欠，也解決了DR定位技術(shù)中由于方向傳感器隨時(shí)間積累誤差較大，不能單獨(dú)、長(zhǎng)時(shí)間地使用的問題。
文檔編號(hào)G01C21/28GK201359500SQ20092009307
公開日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
發(fā)明者李掌宇, 軍 渠, 宇 王, 楊 白, 趙孝國(guó) 申請(qǐng)人:啟明信息技術(shù)股份有限公司