一種智能定位導航系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的智能定位導航系統(tǒng)包括：組合定位單元和智能測距單元；其中，所述組合定位單元包括：定位分處理器；GPS定位模塊，用于實現(xiàn)GPS信號的接收和GPS中斷位置定位數(shù)據(jù)的輸出；電磁阻抗效應感應器，用于獲取車輛當前所處位置的三維地磁向量參數(shù)；非水平度感應器，用于獲取車輛當前三維加速度向量參數(shù)；總線接口以及I/O接口；所述智能測距單元包括自啟動單元、特高頻微波收發(fā)單元、回波信號檢測單元、智能切換單元、測距分處理器以及低光照盲區(qū)輔助測距單元。本系統(tǒng)可以基于多參數(shù)綜合處理，有效的修正和補充當前盲區(qū)定位數(shù)據(jù)，有效的減小了特高頻微波測距的誤差，拓展了測距類型和范圍，提高了距離測量精度，定位可靠性高，維護成本低。
【專利說明】一種智能定位導航系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及車載導航領(lǐng)域，尤其涉及一種智能定位導航系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]當今的汽車車載定位監(jiān)控和導航系統(tǒng)，其核心部件通常包括:定位模塊(采用GPS模塊或北斗定位模塊)、數(shù)據(jù)通信模塊(采用GPRS或3G)和數(shù)據(jù)處理模塊及系統(tǒng)平臺。并且，目前幾乎所有的車載定位監(jiān)控和導航系統(tǒng)中，定位模塊是必不可少的。定位模塊是位置數(shù)據(jù)最基本來源。
[0003]但是，現(xiàn)有技術(shù)中，無論是采用GPS模塊或是北斗定位導航模塊在GPS信號衰落很大或是無法接收到GPS信號時，都將無法實現(xiàn)定位導航的功能；當接收GPS數(shù)量較少時，還會導致定位數(shù)據(jù)不準確，存在隨機偏差等問題，也即是現(xiàn)有技術(shù)中無論是采用GPS模塊或是北斗定位導航模塊的定位導航系統(tǒng)均存在定位盲區(qū)的問題。
[0004]隨著陀螺儀的廣泛應用，為了解決現(xiàn)有定位導航系統(tǒng)存在定位盲區(qū)的問題，各種基于陀螺儀慣性導航，或者GPS/北斗與陀螺儀組合導航的車載定位監(jiān)控和導航系統(tǒng)相繼出現(xiàn)，但是，現(xiàn)有技術(shù)中，上述方案實現(xiàn)成本較高，誤差也比較大，從而導致導航定位不精確。
[0005]另外，為了降低安全事故，現(xiàn)有的車載導航系統(tǒng)一般會安裝測距單元，以便當車輛與障礙物的距離小于安全距離時進行報警，但是目前的測距裝置一般采用激光、超聲波或紅外技術(shù)，受環(huán)境變化較為明顯，而且，采用上述技術(shù)的測距裝置還存在監(jiān)控盲區(qū)，尤其是低光照情況下，這樣就會出現(xiàn)系統(tǒng)漏報或誤報，穩(wěn)定性差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的實施方式，提出一種智能定位導航系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:組合定位單元和智能測距單元；其中，
[0008]所述組合定位單元包括:
[0009]定位分處理器；
[0010]GPS定位模塊，用于實現(xiàn)GPS信號的接收和GPS中斷位置定位數(shù)據(jù)的輸出；
[0011]電磁阻抗效應感應器，用于獲取車輛當前所處位置的三維地磁向量參數(shù)；
[0012]非水平度感應器，用于獲取車輛當前三維加速度向量參數(shù)；
[0013]總線接口以及I/O接口；
[0014]所述智能測距單元包括自啟動單元、特高頻微波收發(fā)單元、回波信號檢測單元、智能切換單元、測距分處理器以及低光照盲區(qū)輔助測距單元；
[0015]其中測距分處理器的啟動信號輸出端連接于自啟動單元，自啟動單元的輸出端連接于特高頻微波收發(fā)單元，特高頻微波收發(fā)單元的探測信號輸出至回波信號檢測單元，回波信號檢測單元的輸出端連接于測距分處理器，低光照盲區(qū)輔助測距單元的輸出端連接于測距分處理器，在特高頻微波收發(fā)單元的信號輸出端和回波信號檢測單元之間連接智能切換單元，當測距分處理器向自啟動單元發(fā)出啟動信號時，所述智能切換單元從智能測距單元中斷開對回波信號檢測單元的連接，當測距分處理器停止向自啟動單元發(fā)出啟動信號時，所述智能切換單元接通所述回波信號檢測單元在所述智能測距單元中的連接。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述定位分處理器包括:
[0017]GPS定位數(shù)據(jù)接收與解調(diào)單元，用于通過數(shù)據(jù)通信接口訪問GPS定位模塊，獲取GPS中斷位置定位數(shù)據(jù)，并從接收到的GPS中斷位置定位數(shù)據(jù)中解調(diào)出車輛當前位置信息、當前定位狀態(tài)、當前第一車輛速度參數(shù)和當前時刻，所述車輛當前位置信息包括經(jīng)度、緯度和行進方向；
[0018]行駛狀態(tài)分析單元，用于采集電磁阻抗效應感應器的輸出數(shù)據(jù)以及非水平度感應器的輸出數(shù)據(jù)；對采集得到電磁阻抗效應感應器輸出數(shù)據(jù)和非水平度感應器輸出數(shù)據(jù)進行行駛狀態(tài)分析，分析得出車輛當前的運動行駛狀態(tài)，得到車輛行駛方向與正北方向的夾角和運動行駛狀態(tài)角，所述運動行駛狀態(tài)角包含俯沖上仰角，車身傾斜角和行進方向偏移角；
[0019]行進方向偏移角校正單元，用于對行進方向偏移角進行校正處理；
[0020]車載現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)通信單元，用于通過車載現(xiàn)場總線接口對車載現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)進行采集與解調(diào)，從整車車載現(xiàn)場總線網(wǎng)絡報文中解調(diào)得到的當前第三車輛速度參數(shù)，對整車車載現(xiàn)場總線網(wǎng)絡車載現(xiàn)場總線報文進行接收和轉(zhuǎn)存，以及將運動行駛狀態(tài)角通過車載現(xiàn)場總線接口發(fā)送給整車車載現(xiàn)場總線，然后傳輸至云通信單元；
[0021]速度實時匹配單元，用于對GPS定位數(shù)據(jù)接收與解調(diào)單元提供的當前第一車輛速度、通過外部I/o接口從云通信單元獲取的外部參考的當前第二車輛速度參數(shù)和車載現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)通信單元從整車車載現(xiàn)場總線網(wǎng)絡報文中解調(diào)得到的當前第三車輛速度參數(shù)，進行速度實時匹配計算得到車輛當前狀態(tài)的誤差最小速度值；
[0022]速度解調(diào)單元，用于根據(jù)車輛行駛方向夾角對誤差最小速度值進行速度解調(diào)獲得車輛當前狀態(tài)的誤差最小速度值在經(jīng)度和緯度方向上的運動速度向量；
[0023]定位更新運算單元，以GPS定位數(shù)據(jù)接收與解調(diào)單元提供的車輛當前位置信息作為車輛初始位置參考，對誤差最小速度值在經(jīng)度和緯度方向上的運動速度向量進行定位更新運算得到車輛在經(jīng)度和緯度方向上的位移向量；
[0024]綜合實時位置確定單元，對車輛在經(jīng)度和緯度方向上的位移向量進行位置修正處理，獲得最終的車輛位置定位信息，再將最終的車輛位置定位信息重組并通過外部I/o接口發(fā)送給云通信單元。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述行進方向偏移角校正單元具體包括角運動檢測模塊、閾值設定模塊、行進狀態(tài)判斷模塊、行進360度判斷模塊、以及行進方向偏移角更新模塊。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述自啟動單元包括正負管制電路和寬頻帶變壓器，正負管制電路的輸入端連接于測距分處理器的啟動信號輸出端，正負管制電路的輸出端連接有寬頻帶變壓器，該正負管制電路基于測距分處理器輸入的啟動信號將電壓源的電壓變?yōu)轵?qū)動脈沖電壓而施加于寬頻帶變壓器上。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述特高頻微波收發(fā)單元的兩端同時連接于寬頻帶變壓器輸出級的兩端和智能切換單元，所述智能切換單元的控制端連接于正負管制電路的輸出端，當該正負管制電路輸出第一信號時，所述智能切換單元控制特高頻微波收發(fā)單元的輸出端與回波信號檢測單元間相斷開，當該正負管制電路輸出第二信號時，所述智能切換單元控制特高頻微波收發(fā)單元的輸出端與回波信號檢測單元相連接；只有當所述測距分處理器向所述正負管制電路輸入啟動信號時，所述正負管制電路才產(chǎn)生所述第一信號，當所述測距分處理器停止向所述正負管制電路輸入啟動信號時，所述正負管制電路產(chǎn)生所述第二信號。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述低光照盲區(qū)輔助測距單元包括:
[0029]樣本提取模塊，選擇前后車燈作為待提取的樣本；
[0030]圖像消噪模塊，采用非線性濾波對所采集的圖像進行消噪；
[0031]圖像邊緣銳化模塊，采用拉氏銳化將所采集的圖像中的外沿具體化；
[0032]車燈提取判斷模塊，判斷最適合本車道內(nèi)前方車輛的車燈提?。?br> [0033]前后景分離模塊，按照圖像的灰度特性把圖像分成背景和目標兩個部分；
[0034]背景噪點去除模塊，對所采集的圖像進行處理以去除背景中的噪點；
[0035]興趣區(qū)域選擇模塊，在對汽前后車燈進行樣本提取和配對時，利用圖像的特點和總結(jié)的先驗知識，選取感興趣的區(qū)域；
[0036]匹配模塊，提取和配對車燈；
[0037]目標車輛標識模塊，用于清除非感興趣的區(qū)域，求取連通域并提取其中心點，提取和配對車燈，在此基礎(chǔ)上用矩形框標識出目標車輛；
[0038]輔助測距模塊，計算得到前方障礙物與本車的距離；并將計算結(jié)果發(fā)送至測距分處理器。
[0039]本發(fā)明的智能定位導航系統(tǒng)可以基于多參數(shù)綜合處理，有效的修正和補充當前盲區(qū)定位數(shù)據(jù)，有效的減小了特高頻微波測距的誤差，拓展了測距類型和范圍，提高了距離測量精度，定位可靠性高，維護成本低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]通過閱讀下文優(yōu)選實施方式的詳細描述，各種其他的優(yōu)點和益處對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實施方式的目的，而并不認為是對本發(fā)明的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中:
[0041]附圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的智能定位導航系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]附圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的高精度的組合定位單元結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]附圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的高精度的定位分處理器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]附圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的高精度的行進方向偏移角校正單元結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045]附圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的高精度的智能測距單元結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046]附圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的高精度的回波干擾消除單元結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047]附圖7示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的高精度的RF放大單元結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048]附圖8示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的高精度的直流變換單元結(jié)構(gòu)示意圖；
[0049]附圖9示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的高精度的損耗器單元結(jié)構(gòu)示意圖；
[0050]附圖10示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的高精度的低通濾波單元結(jié)構(gòu)示意圖；
[0051]附圖11示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的高精度的低光照盲區(qū)輔助測距單元結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0052]下面將參照附圖更詳細地描述本公開的示例性實施方式。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實施方式，然而應當理解，可以以各種形式實現(xiàn)本公開而不應被這里闡述的實施方式所限制。相反，提供這些實施方式是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。
[0053]根據(jù)本發(fā)明的實施方式，提出一種智能定位導航系統(tǒng)，如附圖1所示，所述系統(tǒng)包括:組合定位單元、智能測距單元、云通信單元、以及車載顯示單元，所述組合定位單元用于實現(xiàn)車輛的實時定位，所述智能測距單元用于實現(xiàn)車輛與周圍目標的距離計算，所述云通信單元用于接收組合定位單元和智能測距單元生成的數(shù)據(jù)，并上傳至云服務中心，由云服務中心對導航定位數(shù)據(jù)進行地圖標識，并把標識信息下發(fā)至車載顯示單元。
[0054]根據(jù)本發(fā)明的實施方式，如附圖2所示，所述組合定位單元包括:
[0055]定位分處理器；
[0056]GPS定位模塊，用于實現(xiàn)GPS信號的接收和GPS中斷位置定位數(shù)據(jù)的輸出；
[0057]電磁阻抗效應感應器，用于獲取車輛當前所處位置的三維地磁向量參數(shù)；
[0058]非水平度感應器，用于獲取車輛當前三維加速度向量參數(shù)；
[0059]車載現(xiàn)場總線接口 ；
[0060]定位分處理器和外部I/O接口。
[0061]如附圖3所示，所述定位分處理器包括:
[0062]GPS定位數(shù)據(jù)接收與解調(diào)單元，用于通過數(shù)據(jù)通信接口訪問GPS定位模塊，獲取GPS中斷位置定位數(shù)據(jù)，并從接收到的GPS中斷位置定位數(shù)據(jù)中解調(diào)出車輛當前位置信息、當前定位狀態(tài)、當前第一車輛速度參數(shù)和當前時刻，所述車輛當前位置信息包括經(jīng)度、緯度和行進方向；
[0063]行駛狀態(tài)分析單元，用于采集電磁阻抗效應感應器的輸出數(shù)據(jù)以及非水平度感應器的輸出數(shù)據(jù)；對采集得到電磁阻抗效應感應器輸出數(shù)據(jù)和非水平度感應器輸出數(shù)據(jù)進行行駛狀態(tài)分析，分析得出車輛當前的運動行駛狀態(tài)，得到車輛行駛方向與正北方向的夾角和運動行駛狀態(tài)角，所述運動行駛狀態(tài)角包含俯沖上仰角，車身傾斜角和行進方向偏移角；
[0064]行進方向偏移角校正單元，用于對行進方向偏移角進行校正處理，以增強定位的精度；
[0065]車載現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)通信單元，用于通過車載現(xiàn)場總線接口對車載現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)進行采集與解調(diào)，從整車車載現(xiàn)場總線網(wǎng)絡報文中解調(diào)得到的當前第三車輛速度參數(shù)，對整車車載現(xiàn)場總線網(wǎng)絡車載現(xiàn)場總線報文進行接收和轉(zhuǎn)存，以及將運動行駛狀態(tài)角通過車載現(xiàn)場總線接口發(fā)送給整車車載現(xiàn)場總線，然后傳輸至云通信單元；
[0066]速度實時匹配單元，用于對GPS定位數(shù)據(jù)接收與解調(diào)單元提供的當前第一車輛速度、通過外部I/o接口從云通信單元獲取的外部參考的當前第二車輛速度參數(shù)和車載現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)通信單元從整車車載現(xiàn)場總線網(wǎng)絡報文中解調(diào)得到的當前第三車輛速度參數(shù)，進行速度實時匹配計算得到車輛當前狀態(tài)的誤差最小速度值；
[0067]速度解調(diào)單元，用于根據(jù)車輛行駛方向夾角對誤差最小速度值進行速度解調(diào)獲得車輛當前狀態(tài)的誤差最小速度值在經(jīng)度和緯度方向上的運動速度向量；
[0068]定位更新運算單元，以GPS定位數(shù)據(jù)接收與解調(diào)單元提供的車輛當前位置信息作為車輛初始位置參考，對誤差最小速度值在經(jīng)度和緯度方向上的運動速度向量進行定位更新運算得到車輛在經(jīng)度和緯度方向上的位移向量；
[0069]綜合實時位置確定單元，對車輛在經(jīng)度和緯度方向上的位移向量進行位置修正處理，獲得最終的車輛位置定位信息，再將最終的車輛位置定位信息重組并通過外部I/o接口發(fā)送給云通信單元。
[0070]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，如附圖4所示，所述行進方向偏移角校正單元具體包括角運動檢測模塊、閾值設定模塊、行進狀態(tài)判斷模塊、行進360度判斷模塊、以及行進方向偏移角更新模塊；其中，
[0071]所述閾值設定模塊根據(jù)角運動檢測模塊的信任積分時間，分別設定角運動檢測模塊積分的兩個時間閾值，以此判斷角運動檢測模塊積分所得行進方向與濾波后輸出行進方向的信任度，同時設定一個行進方向差閾值，其中第一時間閾值小于第二時間閾值，行進方向差閾值取經(jīng)驗值，一般小于5°。
[0072]所述行進狀態(tài)判斷模塊判斷車輛行進狀態(tài)。
[0073]直線行進判決條件:
[0074]?車輛速度大于10公里/小時，GPS輸出的水平位置精度系數(shù)HDOP < 2.0 ；
[0075]?連續(xù)3秒角運動檢測模塊行進方向積分變化小于1° ；
[0076].GPS行進方向變化范圍小于1°。
[0077]滿足以上三個條件說明車輛處于直線行進的狀態(tài)，然后由行進360度判斷模塊進行角度判斷。
[0078]如果車輛不滿足上述直線行進條件，則認為車輛處于轉(zhuǎn)彎行進狀態(tài)，則由行進方向偏移角更新模塊進行方向更新。
[0079]所述行進360度判斷模塊用于在車輛為直線狀態(tài)下，判斷行進方向是否跨越360。。
[0080]如果GPS輸出的行進方向在360°左右，即假設濾波后連續(xù)三秒內(nèi)行進方向輸出為:359°、358.5°、0.5°，即車輛行進方向從358.5 °跨越360°到0.5°，則需把行進方向輸出轉(zhuǎn)化到同一定義域，即0.5°等價于360°加0.5°，此連續(xù)三秒的輸出可視為359° >358.5° >360.5°，把此三點的行進方向值取平均值，如果得到的平均值大于360°，則需減去360作為所需要的平均值，利用得到的平均值再加上此三點中的第二點的角運動檢測模塊輸出值作為最后輸出的行進方向，對車輛當時的行進方向進行更新，角運動檢測模塊積分時間重新設為零。
[0081]如果GPS輸出的行進方向沒有跨越360°，GPS行進方向的信任度較高，但由于GPS存在延遲，可以先對GPS輸出的行進方向信息與慣性器件數(shù)據(jù)進行Kalman濾波處理，然后取連續(xù)三點的Kalman濾波行進方向平均值；加上此三點中的第二點的角運動檢測模塊輸出值作為最后輸出的行進方向，對車輛當時的行進方向進行更新，同樣將角運動檢測模塊積分時間重新設為零。
[0082]行進方向偏移角更新模塊用于在車輛狀態(tài)不是直線的情況下，根據(jù)角運動檢測模塊連續(xù)積分時間與時間閾值之間的關(guān)系對車輛行進方向進行更新。
[0083]若角運動檢測模塊當前已經(jīng)連續(xù)積分時間小于或等于第一個時間閾值，則用當前角運動檢測模塊積分輸出對行進方向進行更新，并將角運動檢測模塊的積分時間加1，當角運動檢測模塊連續(xù)積分時間處于兩個時間閾值之間時，再進一步進行判斷，如果最近連續(xù)五點的角運動檢測模塊積分得到的行進方向差與濾波后輸出行進方向差的差值小于或等于行進方向差閾值，則用濾波輸出對行進方向進行更新，將角運動檢測模塊積分時間設為零，若大于此行進方向差閾值則繼續(xù)用角運動檢測模塊積分輸出對當前行進方向進行更新，并將角運動檢測模塊的積分時間加I;當角運動檢測模塊連續(xù)積分時間大于或等于第二個時間閾值時，用GPS的濾波輸出對當前行進方向進行更新，將角運動檢測模塊積分時間重新設為零。
[0084]根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述組合定位單元具體實現(xiàn)過程包含下列步驟:
[0085]S1、從GPS定位模塊讀取得到車輛當前位置信息，當前定位狀態(tài)，當前第一車輛速度參數(shù)和當前時刻，所述車輛當前位置信息包括經(jīng)度、緯度和行進方向；
[0086]獲取云通信單元提供的外部參考的當前第二車輛速度參數(shù)；
[0087]從整車車載現(xiàn)場總線網(wǎng)絡報文中解調(diào)到當前第三車輛速度參數(shù)；
[0088]S2、通過速度實時匹配算法，綜合上述三種車輛速度參數(shù)，并計算得出一個車輛當前狀態(tài)的誤差最小速度值；
[0089]S3、通過電磁阻抗效應感應器獲取車輛當前所處位置的三維地磁向量參數(shù)；通過非水平度感應器獲取車輛當前三維加速度向量參數(shù)；
[0090]S4、利用車輛當前所處位置的三維地磁向量參數(shù)和車輛當前三維加速度向量參數(shù)，通過行駛狀態(tài)分析算法分析出車輛當前的運動行駛狀態(tài)，得到車輛行駛方向與正北方向的夾角和運動行駛狀態(tài)角，所述運動行駛狀態(tài)角包含俯沖上仰角，車身傾斜角和行進方向偏移角；
[0091]通過外部I/O接口和車載現(xiàn)場總線接口將運動行駛狀態(tài)發(fā)送給整車車載現(xiàn)場總線，隨后發(fā)送至云通信單元；
[0092]S5、根據(jù)步驟S4中得到的車輛行駛方向夾角，通過速度解調(diào)算法對步驟S2中得到的車輛當前狀態(tài)的誤差最小速度值進行解調(diào)，獲得車輛當前狀態(tài)的誤差最小速度值在經(jīng)度和緯度方向上的運動速度向量；
[0093]S6、根據(jù)步驟S5得到的運動速度向量，并以步驟SI得到的車輛當前位置信息作為車輛初始位置參考，通過定位更新運算得到車輛在經(jīng)度和緯度方向上的位移向量；
[0094]S7、對步驟S6得到的車輛在經(jīng)度和緯度方向上的位移向量進行位置修正處理，獲得最終的車輛位置定位信息，再將最終的車輛位置定位信息重組并通過外部I/o接口發(fā)送給云通信單元。
[0095]其中，所述步驟S7中的位置修正處理過程如下:將步驟SI中得到的車輛當前位置信息作為初始位置參考，并結(jié)合步驟Si中得到當前定位狀態(tài)，通過位置修正算法對步驟S6中得到的車輛在經(jīng)度和緯度方向上的位移向量進行位置修正，獲得最終的車輛位置定位信息，并將所述最終的車輛位置定位信息作為下一個處理周期位置修正算法的初始位置參考。
[0096]相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的組合定位單元基于分立感應器進行運動行駛狀態(tài)分析，并可以基于多參數(shù)綜合處理，有效的修正和補充當前盲區(qū)定位數(shù)據(jù)，并且實時校正偏移角度值，定位可靠性高，維護成本低；通過云通信單元將數(shù)據(jù)上傳至云服務中心，對實時導航起到重要的輔助作用。
[0097]根據(jù)本發(fā)明的實施方式，如附圖5所示，所述智能測距單元包括自啟動單元、特高頻微波收發(fā)單元、回波信號檢測單元、智能切換單元、測距分處理器以及低光照盲區(qū)輔助測距單元；
[0098]其中測距分處理器的啟動信號輸出端連接于自啟動單元，自啟動單元的輸出端連接于特高頻微波收發(fā)單元，特高頻微波收發(fā)單元的探測信號輸出至回波信號檢測單元，回波信號檢測單元的輸出端連接于測距分處理器，低光照盲區(qū)輔助測距單元的輸出端連接于測距分處理器，在特高頻微波收發(fā)單元的信號輸出端和回波信號檢測單元之間連接智能切換單元，當測距分處理器向自啟動單元發(fā)出啟動信號時，所述智能切換單元從智能測距單元中斷開對回波信號檢測單元的連接，當測距分處理器停止向自啟動單元發(fā)出啟動信號時，所述智能切換單元接通所述回波信號檢測單元在所述智能測距單元中的連接。
[0099]其中所述自啟動單元包括正負管制電路和寬頻帶變壓器，正負管制電路的輸入端連接于測距分處理器的啟動信號輸出端，正負管制電路的輸出端連接有寬頻帶變壓器，該正負管制電路基于測距分處理器輸入的啟動信號將電壓源的電壓變?yōu)轵?qū)動脈沖電壓而施加于寬頻帶變壓器上，所述正負管制電路的輸出端與寬頻帶變壓器之間連接有隔直電容。
[0100]所述特高頻微波收發(fā)單元的兩端同時連接于寬頻帶變壓器輸出級的兩端和智能切換單元，所述智能切換單元的控制端連接于正負管制電路的輸出端，當該正負管制電路輸出第一信號時，所述智能切換單元控制特高頻微波收發(fā)單元的輸出端與回波信號檢測單元間相斷開，當該正負管制電路輸出第二信號時，所述智能切換單元控制特高頻微波收發(fā)單元的輸出端與回波信號檢測單元相連接；只有當所述測距分處理器向所述正負管制電路輸入啟動信號時，所述正負管制電路才產(chǎn)生所述第一信號，當所述測距分處理器停止向所述正負管制電路輸入啟動信號時，所述正負管制電路產(chǎn)生所述第二信號。
[0101]所述正負管制電路、寬頻帶變壓器和特高頻微波收發(fā)單元的一端接地，所述第一信號為高電平信號，所述第二信號為低電平信號。
[0102]根據(jù)本發(fā)明的【具體實施方式】，所述正負管制電路由PNP三極管Ql-B、NPN三極管Ql-A與Q2和電阻R12、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22組成，三極管Ql-B的發(fā)射極連接電壓源VCC，三極管Ql-B的集電極通過電阻R12連接于三極管Ql-A的集電極，且于三極管Ql-B的集電極和電阻R12間引出正負管制電路的輸出端，電阻R18、R16、R17、R19依次串聯(lián)組成分壓電路，電阻R18—個引腳接電壓源VCC，另一個引腳同時接電阻R16和三極管Ql-B的基極，三極管Ql-A的發(fā)射極接地，電阻R16的另一個引腳同時連接于電阻R17、三極管Q2的集電極和電阻R22，電阻R22的另一個引腳連接電壓源VCC，電阻R17的另一個引腳連接電阻R19和三極管Ql-A的基極，電阻R19另一個引腳接地，三極管Q2的發(fā)射極接地，三極管Q2的基極連接于電阻R20和R21，電阻R21的另一個引腳接地，電阻R20的另一個引腳作為正負管制電路的輸入端，所述寬頻帶變壓器輸入級的一端連接于正負管制電路的輸出端，另一端接地。
[0103]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述特高頻微波收發(fā)單元的兩端進一步并聯(lián)有溫度補償電容和吸收二極管，所述特高頻微波收發(fā)單元的一端接地，另一端作為其輸出端而連接于智能切換單元。
[0104]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述智能切換單元的第I腳是使能引腳、第3引腳接地、第4腳連接于回波信號檢測單元、第5腳連接于特高頻微波收發(fā)單元的信號輸出端、第6腳懸空配置，當對第I腳施加高電平時，第5腳便連接于懸空的第6腳使得此時智能切換單元處于斷開狀態(tài)，當對第I腳輸入非高電平時，第5腳便自動連接于第4腳使得此時智能切換單元處于閉合狀態(tài)。所述智能切換單元的第I腳連接于正負管制電路的輸出端，當該正負管制電路輸出驅(qū)動脈沖高電平時，智能切換單元的第5腳連接于懸空的第6腳，使得特高頻微波收發(fā)單元的驅(qū)動脈沖信號不能到達回波信號檢測單元；當正負管制電路輸出低電平信號時，智能切換單元的第5腳連接于第4腳，使得特高頻微波收發(fā)單元的探測信號到達回波信號檢測單元。
[0105]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述回波信號檢測單元包括回波干擾消除單元和雙閾值比較器，所述雙閾值比較器將經(jīng)回波干擾消除后的特高頻微波返回幅度信號處理為標準的方波信號，并輸出至所述測距分處理器；所述測距分處理器采用8位測距分處理器，具有中斷加定時計數(shù)模式，通過計算特高頻微波發(fā)射信號和返回信號之間的時間延遲來實現(xiàn)距離測量。
[0106]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，如附圖6所示，所述回波干擾消除單元由RF放大單元、直流變換單元、損耗器單元和低通濾波單元組成；所述RF放大單元的信號輸出端依次與直流變換單元、損耗器單元和低通濾波單元串聯(lián)在一起；各單元的具體結(jié)構(gòu)為:
[0107]所述RF放大單元負責將接收的信號放大和濾波后，直至噪聲電平時模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以量化分層；RF放大單元通過三級放大完成35分貝的增益，其中，RF放大單元的第一級增益采用1.2V的電壓完成15分貝的增益，RF放大單元的第二級增益采用2.5V的電壓完成10分貝的增益，RF放大單元的第三級增益采用2.5V的電壓完成10分貝。
[0108]如附圖7所示，所述RF放大單元由依次串聯(lián)的輸入匹配電路、第一級放大電路、第二級放大電路、第三級放大電路和差分至單路單元組成；輸入匹配電路由電感L4、電感L5、電容C8、電容C9組成；第一級放大電路由二極管D3、二極管D4、三極管Ml、三極管M2、電感L6、電感L7、電容ClO和第一外接電源VDDl組成；第二級放大電路由電阻R4、電阻R5、三極管M3、三極管M4、三極管M5、三極管M6、三極管M7、電容C11、電容C12和第二外接電源VDD2組成；第三級放大電路由電阻R6、電阻R7、三極管M8、三極管M9、三極管M10、電容C13組成；差分至單路單元由相互耦合的初級電感L8和次級電感L9組成；
[0109]各電路的結(jié)構(gòu)依次如下:
[0110]所述輸入匹配電路由電感L4、電感L5、電容C8和電容C9組成；其中，電容C8的信號輸入端與電感L4的一端相連接，電感L4的另一端接地，電感L4的兩端并聯(lián)有電容C9 ；電容CS的信號輸出端與電感L5的一端相連接，電感L5的另一端與第一級放大電路的輸入端相連接；
[0111]所述第一級放大電路由二極管D3、二極管D4、三極管Ml、三極管M2、電感L6、電感L7、電容ClO和第一外接電源VDDl組成；其中，匹配電路的輸出端，電感L5的另一端分別與二極管D3的正極、二極管D4的負極以及三極管M2的基極相連接；二極管D3的負極與三極管Ml的集電極之間串聯(lián)有電感L6 ;三極管Ml的發(fā)射極與三極管M2的集電極相連接；三極管M2的發(fā)射極與二極管D4的正極相連接，二極管D4正極與三極管M2發(fā)射極之間的節(jié)點與電感L7的一端相連接，電感L7的另一端接地；二極管D3的負極與電感L6之間的節(jié)點與第一外接電源VDDl相連接；電感L6與三極管Ml的集電極之間的節(jié)點與電容ClO的一端相連接；
[0112]第二級放大電路由電阻R4、電阻R5、三極管M3、三極管M4、三極管M5、三極管M6、三極管M7、電容C11、電容C12和第二外接電源VDD2組成；其中，電容ClO的另一端與三極管M4的基極相連接；三極管M4的發(fā)射極與三極管M6的發(fā)射極相連接，三極管M4的集電極與三極管M3的發(fā)射極相連接，三極管M3的基極與三極管M5的基極相連接，三極管M5的發(fā)射極與三極管M6的集電極相連接，三極管M4集電極與三極管M3發(fā)射極之間的節(jié)點與三極管M6的基極之間串聯(lián)有電容Cll ;三極管M4發(fā)射極與三極管M6發(fā)射極之間的節(jié)點與三極管M7的集電極相連接，三極管M7的發(fā)射極接地，三極管M7的基極接0.8V ;三極管M3集電極與三極管M5集電極之間依次串聯(lián)有電阻R4和電阻R5 ;電阻R4和電阻R5之間的節(jié)點與第二外接電源VDD2相連接；三極管M3集電極與電阻R4之間的節(jié)點與電容C12的一端相連接；
[0113]第三級放大電路由電阻R6、電阻R7、三極管M8、三極管M9、三極管MlO、電容Cl3組成；其中，電容C12的另一端與三極管M8的基極相連接，三極管M8的發(fā)射極與三極管M9的發(fā)射極相連接，三極管M8發(fā)射極與三極管M9發(fā)射極之間的節(jié)點與三極管MlO的集電極相連接，三極管MlO的發(fā)射極接地，三極管MlO的基極接0.8V ;三極管M8的集電極與三極管M9的集電極之間依次串聯(lián)有電阻R6和電阻R7 ;電阻R6和電阻R7之間的節(jié)點同電阻R4和電阻R5之間的節(jié)點相連接；三極管M5集電極與電阻R5之間的節(jié)點與三極管M9的基極之間串聯(lián)有電容C13 ；
[0114]差分至單路單元Tl由相互耦合的初級電感L8和次級電感L9組成，實現(xiàn)差分信號到單端信號的轉(zhuǎn)變；其中，初級電感L8的一端與三極管M8的集電極相連接，初級電感L8的另一端與三極管M9的集電極相連接，次級電感L9的一端接地，次級電感L9的另一端為RF放大單元的輸出端，即經(jīng)過第三級放大電路處理的信號通過互感耦合進入次級電感L9后與直流變換單元的輸入端相連接。
[0115]如附圖8所示，所述直流變換單元主要完成對干擾的幅度限制，即在CMOS電路中采用二極管將干擾信號恢復在±300mV以內(nèi)；所述直流變換單元由二極管Dl和二極管D2組成，其中二極管Dl的負極接地，二極管Dl的正極與二極管D2的負極相連接，二極管D2的正極接地，二極管Dl與二極管D2之間的節(jié)點分別與RF放大單元的輸出端和損耗器單元的輸入端相連接；
[0116]所述損耗器單元為損耗系數(shù)為29.5dB的π型損耗器，負責將經(jīng)直流變換單元恢復后的信號由600mVp-p的信號幅度損耗處理為20mVp-p的信號幅度以滿足ADC的輸入范圍要求注:為了降低射頻通道的放大增益，選用ADC的分層能力為lmV，分辨率為6bit，對應的輸入范圍為±32mV ;如附圖9所示，所述損耗器單元由電阻R1、電阻R2和電阻R3組成，其中電阻Rl的一端接地，電阻Rl的另一端與電阻R2的輸入端相連接，電阻R2的輸出端與電阻R3的一端相連接，電阻R3的另一端接地；電阻Rl與電阻R2之間的節(jié)點與直流變換單元相連接，電阻R2與電阻R3之間的節(jié)點與低通濾波單元相連接；
[0117]所述低通濾波單元負責抑制直流變換單元產(chǎn)生的、頻率在2.2GHz以上的干擾諧波；所述低通濾波單元的過渡帶比為1.33，結(jié)構(gòu)上為橢圓函數(shù)型，帶內(nèi)起伏彡IdBil.7GHz,帶外抑制彡-60dBi2.2GHz ;如附圖10所示，所述低通濾波單元由七個電容和三個電感組成，即電容Cl、C2、C3、C4、C5、C6、C7和電感L1、L2、L3組成，其中電感LI與電容Cl并聯(lián)構(gòu)成第一個諧振單元，電感L2與電容C2并聯(lián)構(gòu)成第二個諧振單元，電感L3與電容C3并聯(lián)構(gòu)成第三個諧振單元；所述第一個諧振單元、第二個諧振單元和第三個諧振單元依次串聯(lián)在一起；所述第一個諧振單元的信號接入端、第一個諧振單元與第二個諧振單元的節(jié)點、第二個諧振單元與第三個諧振單元的節(jié)點、第三個諧振單元的信號輸出端依次與電容C4、電容C5、電容C6和電容C7的一端相連接，所述電容C4、電容C5、電容C6和電容C7的另一端并連在一起；C1、C2和LI構(gòu)成低通濾波單元的輸入與R2和R3構(gòu)成損耗器單元的輸出相連；C6、C7和L3構(gòu)成低通濾波單元的輸出。
[0118]根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述低光照盲區(qū)輔助測距單元用于執(zhí)行特高頻微波測距盲區(qū)的輔助測距，如附圖11所示，所述低光照盲區(qū)輔助測距單元具體包括:
[0119]樣本提取模塊，用于從車輛的顏色、灰度和形狀樣本中選擇前后車燈作為待提取的樣本；
[0120]圖像消噪模塊，采用非線性濾波對所采集的圖像進行消噪；
[0121]圖像邊緣銳化模塊，采用拉氏銳化將所采集的圖像中的外沿具體化；
[0122]車燈提取判斷模塊，判斷單閾值最適合本車道內(nèi)前方車輛的車燈提??；
[0123]前后景分離模塊，按照圖像的灰度特性把圖像分成背景和目標兩個部分；
[0124]背景噪點去除模塊，對所采集的圖像進行處理以去除背景中的小噪點；
[0125]興趣區(qū)域選擇模塊，在對汽前后車燈進行樣本提取和配對時，利用圖像的特點和總結(jié)的先驗知識，選取感興趣的區(qū)域；
[0126]匹配模塊，用于從前方車輛的幾何樣本、亮度樣本和顏色樣本中選用幾何樣本，使用其面積的規(guī)律以及車燈位置大致處于同一水平線的事實來提取和配對車燈；
[0127]目標車輛標識模塊，用于清除非感興趣的區(qū)域，求取連通域并提取其中心點，提取和配對車燈，在此基礎(chǔ)上用矩形框標識出目標車輛；
[0128]輔助測距模塊，計算得到前方障礙物與本車的距離；并將計算結(jié)果發(fā)送至測距分處理器。
[0129]所述測距分處理器綜合特高頻微波測距結(jié)果和輔助測距結(jié)果，得到本車輛周圍目標的實時距離，并將結(jié)果傳送至云通信單元，由云通信單元發(fā)送至云服務中心，以便形成車輛之間的相互定位圖。
[0130]通過本發(fā)明的智能測距單元，能夠極大的減小甚至抑制特高頻微波信號放大電路的自激振蕩，有效的減小了特高頻微波測距的誤差，拓展了測距類型和范圍，提高了距離測量精度。
[0131]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應所述以權(quán)利要求的保護范圍為準。
【權(quán)利要求】
1.一種智能定位導航系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:組合定位單元和智能測距單元；其中， 所述組合定位單元包括: 定位分處理器； GPS定位模塊，用于實現(xiàn)GPS信號的接收和GPS中斷位置定位數(shù)據(jù)的輸出； 電磁阻抗效應感應器，用于獲取車輛當前所處位置的三維地磁向量參數(shù)； 非水平度感應器，用于獲取車輛當前三維加速度向量參數(shù)； 總線接口以及I/O接口； 所述智能測距單元包括自啟動單元、特高頻微波收發(fā)單元、回波信號檢測單元、智能切換單元、測距分處理器以及低光照盲區(qū)輔助測距單元； 其中測距分處理器的啟動信號輸出端連接于自啟動單元，自啟動單元的輸出端連接于特高頻微波收發(fā)單元，特高頻微波收發(fā)單元的探測信號輸出至回波信號檢測單元，回波信號檢測單元的輸出端連接于測距分處理器，低光照盲區(qū)輔助測距單元的輸出端連接于測距分處理器，在特高頻微波收發(fā)單元的信號輸出端和回波信號檢測單元之間連接智能切換單元，當測距分處理器向自啟動單元發(fā)出啟動信號時，所述智能切換單元從智能測距單元中斷開對回波信號檢測單元的連接，當測距分處理器停止向自啟動單元發(fā)出啟動信號時，所述智能切換單元接通所述回波信號檢測單元在所述智能測距單元中的連接。
2.一種如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述定位分處理器包括: GPS定位數(shù)據(jù)接收與解調(diào)單元，用于通過數(shù)據(jù)通信接口訪問GPS定位模塊，獲取GPS中斷位置定位數(shù)據(jù)，并從接收到的GPS中斷位置定位數(shù)據(jù)中解調(diào)出車輛當前位置信息、當前定位狀態(tài)、當前第一車輛速度參數(shù)和當前時刻，所述車輛當前位置信息包括經(jīng)度、緯度和行進方向； 行駛狀態(tài)分析單元，用于采集電磁阻抗效應感應器的輸出數(shù)據(jù)以及非水平度感應器的輸出數(shù)據(jù)；對采集得到電磁阻抗效應感應器輸出數(shù)據(jù)和非水平度感應器輸出數(shù)據(jù)進行行駛狀態(tài)分析，分析得出車輛當前的運動行駛狀態(tài)，得到車輛行駛方向與正北方向的夾角和運動行駛狀態(tài)角，所述運動行駛狀態(tài)角包含俯沖上仰角，車身傾斜角和行進方向偏移角； 行進方向偏移角校正單元，用于對行進方向偏移角進行校正處理； 車載現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)通信單元，用于通過車載現(xiàn)場總線接口對車載現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)進行采集與解調(diào)，從整車車載現(xiàn)場總線網(wǎng)絡報文中解調(diào)得到的當前第三車輛速度參數(shù)，對整車車載現(xiàn)場總線網(wǎng)絡車載現(xiàn)場總線報文進行接收和轉(zhuǎn)存，以及將運動行駛狀態(tài)角通過車載現(xiàn)場總線接口發(fā)送給整車車載現(xiàn)場總線，然后傳輸至云通信單元； 速度實時匹配單元，用于對GPS定位數(shù)據(jù)接收與解調(diào)單元提供的當前第一車輛速度、通過外部I/O接口從云通信單元獲取的外部參考的當前第二車輛速度參數(shù)和車載現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)通信單元從整車車載現(xiàn)場總線網(wǎng)絡報文中解調(diào)得到的當前第三車輛速度參數(shù)，進行速度實時匹配計算得到車輛當前狀態(tài)的誤差最小速度值； 速度解調(diào)單元，用于根據(jù)車輛行駛方向夾角對誤差最小速度值進行速度解調(diào)獲得車輛當前狀態(tài)的誤差最小速度值在經(jīng)度和緯度方向上的運動速度向量； 定位更新運算單元，以GPS定位數(shù)據(jù)接收與解調(diào)單元提供的車輛當前位置信息作為車輛初始位置參考，對誤差最小速度值在經(jīng)度和緯度方向上的運動速度向量進行定位更新運算得到車輛在經(jīng)度和緯度方向上的位移向量； 綜合實時位置確定單元，對車輛在經(jīng)度和緯度方向上的位移向量進行位置修正處理，獲得最終的車輛位置定位信息，再將最終的車輛位置定位信息重組并通過外部I/o接口發(fā)送給云通信單元。
3.—種如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，所述行進方向偏移角校正單元具體包括角運動檢測模塊、閾值設定模塊、行進狀態(tài)判斷模塊、行進360度判斷模塊、以及行進方向偏移角更新模塊。
4.一種如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述自啟動單元包括正負管制電路和寬頻帶變壓器，正負管制電路的輸入端連接于測距分處理器的啟動信號輸出端，正負管制電路的輸出端連接有寬頻帶變壓器，該正負管制電路基于測距分處理器輸入的啟動信號將電壓源的電壓變?yōu)轵?qū)動脈沖電壓而施加于寬頻帶變壓器上。
5.一種如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，所述特高頻微波收發(fā)單元的兩端同時連接于寬頻帶變壓器輸出級的兩端和智能切換單元，所述智能切換單元的控制端連接于正負管制電路的輸出端，當該正負管制電路輸出第一信號時，所述智能切換單元控制特高頻微波收發(fā)單元的輸出端與回波信號檢測單元間相斷開，當該正負管制電路輸出第二信號時，所述智能切換單元控制特高頻微波收發(fā)單元的輸出端與回波信號檢測單元相連接；只有當所述測距分處理器向所述正負管制電路輸入啟動信號時，所述正負管制電路才產(chǎn)生所述第一信號，當所述測距分處理器停止向所述正負管制電路輸入啟動信號時，所述正負管制電路產(chǎn)生所述第二信號。
6.一種如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，所述低光照盲區(qū)輔助測距單元包括: 樣本提取模塊，選擇前后車燈作為待提取的樣本； 圖像消噪模塊，采用非線性濾波對所采集的圖像進行消噪； 圖像邊緣銳化模塊，采用拉氏銳化將所采集的圖像中的外沿具體化； 車燈提取判斷模塊，判斷最適合本車道內(nèi)前方車輛的車燈提取； 前后景分離模塊，按照圖像的灰度特性把圖像分成背景和目標兩個部分； 背景噪點去除模塊，對所采集的圖像進行處理以去除背景中的噪點； 興趣區(qū)域選擇模塊，在對汽前后車燈進行樣本提取和配對時，利用圖像的特點和總結(jié)的先驗知識，選取感興趣的區(qū)域； 匹配模塊，提取和配對車燈； 目標車輛標識模塊，用于清除非感興趣的區(qū)域，求取連通域并提取其中心點，提取和配對車燈，在此基礎(chǔ)上用矩形框標識出目標車輛； 輔助測距模塊，計算得到前方障礙物與本車的距離；并將計算結(jié)果發(fā)送至測距分處理器。
【文檔編號】G01S19/45GK104501806SQ201410681373
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月24日
【發(fā)明者】李青花 申請人:李青花