本發(fā)明涉及北斗導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的高精度車載導(dǎo)航系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是重要的空間信息基礎(chǔ)設(shè)施。中國高度重視衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)，一直在努力探索和發(fā)展擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。2000年，首先建成北斗導(dǎo)航試驗系統(tǒng)，使我國成為繼美、俄之后的世界上第三個擁有自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國家。該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于測繪、電信、水利、漁業(yè)、交通運(yùn)輸、森林防火、減災(zāi)救災(zāi)和公共安全等諸多領(lǐng)域，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。特別是在2008年北京奧運(yùn)會、汶川抗震救災(zāi)中發(fā)揮了重要作用。為了更好地服務(wù)于國家建設(shè)與發(fā)展，滿足全球應(yīng)用需求，我國啟動實施了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)。

北斗定位系統(tǒng)是我國自主開發(fā)的全球定位系統(tǒng)，目前北斗定位系統(tǒng)在軌運(yùn)行衛(wèi)星已達(dá)16顆，截止2012年12月 27日，我國的北斗定位系統(tǒng)空間信號接口控制文件正式版已公布，北斗定位導(dǎo)航業(yè)務(wù)正式對亞太地區(qū)提供無源定位、導(dǎo)航及授時服務(wù)。該系統(tǒng)可為汽車、客機(jī)和輪船等常用交通工具提供定位服務(wù)，為精確制導(dǎo)武器提供定位導(dǎo)航服務(wù)，其對我國軍事國防事業(yè)擺脫對國外GPS系統(tǒng)依賴有著重要意義，另外對農(nóng)牧業(yè)、漁業(yè)生產(chǎn)也有著重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的高精度車載導(dǎo)航系統(tǒng)及方法，本發(fā)明具有定位準(zhǔn)確、自動更新、安全性高和智能化程度高等優(yōu)點。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種基于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的高精度車載導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：云端、移動終端和車載端；所述車載端包括：數(shù)據(jù)傳輸模塊、導(dǎo)航系統(tǒng)、處理系統(tǒng)、控制面板和定位系統(tǒng)；所述數(shù)據(jù)傳輸模塊分別信號連接于云端移動端和處理系統(tǒng)；所述處理系統(tǒng)分別信號連接于導(dǎo)航系統(tǒng)、定位系統(tǒng)和控制面板；所述定位系統(tǒng)信號連接于北斗系統(tǒng)。

采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明通過車載端進(jìn)行汽車的導(dǎo)航；通過云端給車載端實時更新地圖信息；通過移動終端同步車載端的導(dǎo)航情況。

所述云端包括云端數(shù)據(jù)傳輸單元、云端數(shù)據(jù)庫和云端更新單元；所述云端數(shù)據(jù)傳輸單元，用于連通云端和車載端之間的數(shù)據(jù)傳輸；所述云端數(shù)據(jù)庫，用于存儲地圖數(shù)據(jù)信息；所述云端更新單元，用于在設(shè)定的時間閾值內(nèi)向車載端更新地圖數(shù)據(jù)信息。

采用上述技術(shù)方案，最新的云端地圖數(shù)據(jù)通過工作人員錄入數(shù)據(jù)庫中，云端在設(shè)定的閾值時間內(nèi)，會將云端最新的地圖數(shù)據(jù)發(fā)送至車載端，車載端在后續(xù)的導(dǎo)航中將利用這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行導(dǎo)航。

所述移動終端包括：同步單元、處理單元和顯示單元；所述同步單元，用于同步獲取車載端的數(shù)據(jù)信息；所述處理單元，用于處理移動終端中的數(shù)據(jù)信息；所述顯示單元，用于同步顯示車載端的地圖導(dǎo)航信息。

采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的移動終端可以同步車載端的導(dǎo)航情況，在關(guān)閉車載端的顯示屏的情況下可以通過移動終端顯示。

所述數(shù)據(jù)傳輸模塊用于連通車載端和云端，以及車載端和移動終端之間的數(shù)據(jù)通信；所述導(dǎo)航系統(tǒng)，用于根據(jù)定位系統(tǒng)的定位情況進(jìn)行汽車導(dǎo)航；所述處理系統(tǒng)，用于對車載端的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理；所述控制面板，用于手動操控車載端的運(yùn)行。

采用上述技術(shù)方案，用戶通過控制面板對車載端進(jìn)行控制。

所述定位系統(tǒng)包括：DSP處理器、ARM處理器、電源、存儲器、液晶顯示屏、數(shù)據(jù)傳輸單元、DSP電源管理模塊和雙天線定位模塊；所述DSP處理器分別信號連接于電源、ARM處理器、雙天線定位模塊和DSP電源管理模塊；所述ARM處理器分別信號連接于DSP處理器、存儲器、液晶顯示屏和數(shù)據(jù)傳輸單元。

一種基于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的高精度車載導(dǎo)航方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1：云端在設(shè)定的時間閾值內(nèi)，向車載端發(fā)送最新的地圖信息；

步驟2：車載端接收到新的地圖信息后，處理系統(tǒng)開始對車載端的地圖信息進(jìn)行更新；

步驟3：在汽車行進(jìn)過程中，車載端的定位系統(tǒng)先對汽車進(jìn)行定位；將定位結(jié)果發(fā)送至處理系統(tǒng)，處理系統(tǒng)對接受到的定位數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理后發(fā)送至導(dǎo)航系統(tǒng)；

步驟4：用戶通過控制面板可以

步驟5：導(dǎo)航系統(tǒng)根據(jù)接收到的定位信息，開始對汽車進(jìn)行導(dǎo)航。

所述定位系統(tǒng)對汽車進(jìn)行定位的方法包括以下步驟：

步驟1：ARM處理器初始化；DSP處理器初始化，判斷是否失星；如果失星，則執(zhí)行步驟2，如果未失星則執(zhí)行步驟3；

步驟2：DSP處理器進(jìn)行UKF軌跡預(yù)測運(yùn)算，得出運(yùn)算結(jié)果，發(fā)送至ARM處理器，執(zhí)行步驟4；

步驟3：DSP處理器進(jìn)行北斗雙天線算法運(yùn)算，將運(yùn)算結(jié)果發(fā)送至ARM處理器，執(zhí)行步驟4；

步驟4：ARM處理器接收到DSP的定位信息后，從存儲器中讀取地圖信息，并發(fā)送至液晶顯示屏進(jìn)行顯示。

所述DSP處理器進(jìn)行UKF歸集預(yù)測運(yùn)算的運(yùn)算方法包括以下步驟：

步驟1：DSP處理器首先取得未失星前時刻雙天線定位所得定位經(jīng)度信息和緯度信息；按照如下公式進(jìn)行計算：

式中，X為未失星前時刻北斗雙天線定位所得定位經(jīng)、緯度信息;px是x的協(xié)方差;n表示系統(tǒng)狀態(tài)維數(shù);北斗應(yīng)用中n取值為2;λ是微調(diào)參數(shù)，其可控制樣本點到均值的距離；

步驟2：采用如下公式，根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)方程求樣本點傳遞值：

;

步驟3：進(jìn)行系統(tǒng)定位誤差均值和方差的一步預(yù)測；

步驟4：根據(jù)系統(tǒng)量測方程求取定位誤差狀態(tài)一步預(yù)測的傳遞值；

步驟:5：獲得定位誤差均值和協(xié)方差。

采用以上技術(shù)方案，本發(fā)明產(chǎn)生了以下有益效果：

1、定位準(zhǔn)確：本發(fā)明的定位系統(tǒng)采用雙天線定位系統(tǒng)進(jìn)行定位，相對于單純的單天線定位的精度更高。經(jīng)測試，在晴天的情況下，單北斗模塊定位精度約在9 m，雙天線北斗模塊定位精度約為3.3 m，GPS的定位精度約在10 m，這說明使用雙天線結(jié)構(gòu)大幅提升了北斗定位模塊的定位精度

2、自動更新：本發(fā)明的云端能夠給車載端實時更新地圖信息，車載端接收到地圖信息后對本地地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，在后續(xù)的導(dǎo)航采用更新后的地圖數(shù)據(jù)，使得導(dǎo)航結(jié)果更加準(zhǔn)確。

3、智能化程度高：本發(fā)明的導(dǎo)航系統(tǒng)能夠智能判斷應(yīng)該進(jìn)行UKF運(yùn)算然后進(jìn)行定位，還是應(yīng)該進(jìn)行雙天線定位。根據(jù)實際狀況進(jìn)行調(diào)整后，能夠最大化的保證運(yùn)行的效率和定位的準(zhǔn)確性。

4、安全性高：本發(fā)明的導(dǎo)航系統(tǒng)定位系統(tǒng)采用北斗系統(tǒng)進(jìn)行定位，不依賴GPS進(jìn)行定位，在信息保密性和安全性上相比傳統(tǒng)的定位導(dǎo)航系統(tǒng)，效果更好。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種基于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的高精度車載導(dǎo)航系統(tǒng)及方法的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的一種基于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的高精度車載導(dǎo)航系統(tǒng)及方法的定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

本說明書（包括任何附加權(quán)利要求、摘要）中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。

本發(fā)明實施例1中提供了一種自動尋路機(jī)器人系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示：

一種基于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的高精度車載導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：云端、移動終端和車載端；所述車載端包括：數(shù)據(jù)傳輸模塊、導(dǎo)航系統(tǒng)、處理系統(tǒng)、控制面板和定位系統(tǒng)；所述數(shù)據(jù)傳輸模塊分別信號連接于云端移動端和處理系統(tǒng)；所述處理系統(tǒng)分別信號連接于導(dǎo)航系統(tǒng)、定位系統(tǒng)和控制面板；所述定位系統(tǒng)信號連接于北斗系統(tǒng)。

采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明通過車載端進(jìn)行汽車的導(dǎo)航；通過云端給車載端實時更新地圖信息；通過移動終端同步車載端的導(dǎo)航情況。

所述云端包括云端數(shù)據(jù)傳輸單元、云端數(shù)據(jù)庫和云端更新單元；所述云端數(shù)據(jù)傳輸單元，用于連通云端和車載端之間的數(shù)據(jù)傳輸；所述云端數(shù)據(jù)庫，用于存儲地圖數(shù)據(jù)信息；所述云端更新單元，用于在設(shè)定的時間閾值內(nèi)向車載端更新地圖數(shù)據(jù)信息。

采用上述技術(shù)方案，最新的云端地圖數(shù)據(jù)通過工作人員錄入數(shù)據(jù)庫中，云端在設(shè)定的閾值時間內(nèi)，會將云端最新的地圖數(shù)據(jù)發(fā)送至車載端，車載端在后續(xù)的導(dǎo)航中將利用這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行導(dǎo)航。

所述移動終端包括：同步單元、處理單元和顯示單元；所述同步單元，用于同步獲取車載端的數(shù)據(jù)信息；所述處理單元，用于處理移動終端中的數(shù)據(jù)信息；所述顯示單元，用于同步顯示車載端的地圖導(dǎo)航信息。

采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的移動終端可以同步車載端的導(dǎo)航情況，在關(guān)閉車載端的顯示屏的情況下可以通過移動終端顯示。

所述數(shù)據(jù)傳輸模塊用于連通車載端和云端，以及車載端和移動終端之間的數(shù)據(jù)通信；所述導(dǎo)航系統(tǒng)，用于根據(jù)定位系統(tǒng)的定位情況進(jìn)行汽車導(dǎo)航；所述處理系統(tǒng)，用于對車載端的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理；所述控制面板，用于手動操控車載端的運(yùn)行。

采用上述技術(shù)方案，用戶通過控制面板對車載端進(jìn)行控制。

所述定位系統(tǒng)包括：DSP處理器、ARM處理器、電源、存儲器、液晶顯示屏、數(shù)據(jù)傳輸單元、DSP電源管理模塊和雙天線定位模塊；所述DSP處理器分別信號連接于電源、ARM處理器、雙天線定位模塊和DSP電源管理模塊；所述ARM處理器分別信號連接于DSP處理器、存儲器、液晶顯示屏和數(shù)據(jù)傳輸單元。

本發(fā)明實施例2中提供了一種自動尋路機(jī)器人的尋路方法：

一種基于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的高精度車載導(dǎo)航方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1：云端在設(shè)定的時間閾值內(nèi)，向車載端發(fā)送最新的地圖信息；

步驟2：車載端接收到新的地圖信息后，處理系統(tǒng)開始對車載端的地圖信息進(jìn)行更新；

步驟3：在汽車行進(jìn)過程中，車載端的定位系統(tǒng)先對汽車進(jìn)行定位；將定位結(jié)果發(fā)送至處理系統(tǒng)，處理系統(tǒng)對接受到的定位數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理后發(fā)送至導(dǎo)航系統(tǒng)；

步驟4：用戶通過控制面板可以

步驟5：導(dǎo)航系統(tǒng)根據(jù)接收到的定位信息，開始對汽車進(jìn)行導(dǎo)航。

所述定位系統(tǒng)對汽車進(jìn)行定位的方法包括以下步驟：

步驟1：ARM處理器初始化；DSP處理器初始化，判斷是否失星；如果失星，則執(zhí)行步驟2，如果未失星則執(zhí)行步驟3；

步驟2：DSP處理器進(jìn)行UKF軌跡預(yù)測運(yùn)算，得出運(yùn)算結(jié)果，發(fā)送至ARM處理器，執(zhí)行步驟4；

步驟3：DSP處理器進(jìn)行北斗雙天線算法運(yùn)算，將運(yùn)算結(jié)果發(fā)送至ARM處理器，執(zhí)行步驟4；

步驟4：ARM處理器接收到DSP的定位信息后，從存儲器中讀取地圖信息，并發(fā)送至液晶顯示屏進(jìn)行顯示。

所述DSP處理器進(jìn)行UKF歸集預(yù)測運(yùn)算的運(yùn)算方法包括以下步驟：

步驟1：DSP處理器首先取得未失星前時刻雙天線定位所得定位經(jīng)度信息和緯度信息；按照如下公式進(jìn)行計算：

式中，X為未失星前時刻北斗雙天線定位所得定位經(jīng)、緯度信息;px是x的協(xié)方差;n表示系統(tǒng)狀態(tài)維數(shù);北斗應(yīng)用中n取值為2;λ是微調(diào)參數(shù)，其可控制樣本點到均值的距離；

步驟2：采用如下公式，根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)方程求樣本點傳遞值：

;

步驟3：進(jìn)行系統(tǒng)定位誤差均值和方差的一步預(yù)測；

步驟4：根據(jù)系統(tǒng)量測方程求取定位誤差狀態(tài)一步預(yù)測的傳遞值；

步驟:5：獲得定位誤差均值和協(xié)方差。

本發(fā)明實施例3中提供了一種基于圖像處理技術(shù)的低亮度環(huán)境物品篩分系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示：

一種基于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的高精度車載導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：云端、移動終端和車載端；所述車載端包括：數(shù)據(jù)傳輸模塊、導(dǎo)航系統(tǒng)、處理系統(tǒng)、控制面板和定位系統(tǒng)；所述數(shù)據(jù)傳輸模塊分別信號連接于云端移動端和處理系統(tǒng)；所述處理系統(tǒng)分別信號連接于導(dǎo)航系統(tǒng)、定位系統(tǒng)和控制面板；所述定位系統(tǒng)信號連接于北斗系統(tǒng)。

采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明通過車載端進(jìn)行汽車的導(dǎo)航；通過云端給車載端實時更新地圖信息；通過移動終端同步車載端的導(dǎo)航情況。

所述云端包括云端數(shù)據(jù)傳輸單元、云端數(shù)據(jù)庫和云端更新單元；所述云端數(shù)據(jù)傳輸單元，用于連通云端和車載端之間的數(shù)據(jù)傳輸；所述云端數(shù)據(jù)庫，用于存儲地圖數(shù)據(jù)信息；所述云端更新單元，用于在設(shè)定的時間閾值內(nèi)向車載端更新地圖數(shù)據(jù)信息。

采用上述技術(shù)方案，最新的云端地圖數(shù)據(jù)通過工作人員錄入數(shù)據(jù)庫中，云端在設(shè)定的閾值時間內(nèi)，會將云端最新的地圖數(shù)據(jù)發(fā)送至車載端，車載端在后續(xù)的導(dǎo)航中將利用這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行導(dǎo)航。

所述移動終端包括：同步單元、處理單元和顯示單元；所述同步單元，用于同步獲取車載端的數(shù)據(jù)信息；所述處理單元，用于處理移動終端中的數(shù)據(jù)信息；所述顯示單元，用于同步顯示車載端的地圖導(dǎo)航信息。

采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的移動終端可以同步車載端的導(dǎo)航情況，在關(guān)閉車載端的顯示屏的情況下可以通過移動終端顯示。

所述數(shù)據(jù)傳輸模塊用于連通車載端和云端，以及車載端和移動終端之間的數(shù)據(jù)通信；所述導(dǎo)航系統(tǒng)，用于根據(jù)定位系統(tǒng)的定位情況進(jìn)行汽車導(dǎo)航；所述處理系統(tǒng)，用于對車載端的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理；所述控制面板，用于手動操控車載端的運(yùn)行。

采用上述技術(shù)方案，用戶通過控制面板對車載端進(jìn)行控制。

所述定位系統(tǒng)包括：DSP處理器、ARM處理器、電源、存儲器、液晶顯示屏、數(shù)據(jù)傳輸單元、DSP電源管理模塊和雙天線定位模塊；所述DSP處理器分別信號連接于電源、ARM處理器、雙天線定位模塊和DSP電源管理模塊；所述ARM處理器分別信號連接于DSP處理器、存儲器、液晶顯示屏和數(shù)據(jù)傳輸單元。

一種基于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的高精度車載導(dǎo)航方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1：云端在設(shè)定的時間閾值內(nèi)，向車載端發(fā)送最新的地圖信息；

步驟2：車載端接收到新的地圖信息后，處理系統(tǒng)開始對車載端的地圖信息進(jìn)行更新；

步驟3：在汽車行進(jìn)過程中，車載端的定位系統(tǒng)先對汽車進(jìn)行定位；將定位結(jié)果發(fā)送至處理系統(tǒng)，處理系統(tǒng)對接受到的定位數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理后發(fā)送至導(dǎo)航系統(tǒng)；

步驟4：用戶通過控制面板可以

步驟5：導(dǎo)航系統(tǒng)根據(jù)接收到的定位信息，開始對汽車進(jìn)行導(dǎo)航。

所述定位系統(tǒng)對汽車進(jìn)行定位的方法包括以下步驟：

步驟1：ARM處理器初始化；DSP處理器初始化，判斷是否失星；如果失星，則執(zhí)行步驟2，如果未失星則執(zhí)行步驟3；

步驟2：DSP處理器進(jìn)行UKF軌跡預(yù)測運(yùn)算，得出運(yùn)算結(jié)果，發(fā)送至ARM處理器，執(zhí)行步驟4；

步驟3：DSP處理器進(jìn)行北斗雙天線算法運(yùn)算，將運(yùn)算結(jié)果發(fā)送至ARM處理器，執(zhí)行步驟4；

步驟4：ARM處理器接收到DSP的定位信息后，從存儲器中讀取地圖信息，并發(fā)送至液晶顯示屏進(jìn)行顯示。

所述DSP處理器進(jìn)行UKF歸集預(yù)測運(yùn)算的運(yùn)算方法包括以下步驟：

步驟1：DSP處理器首先取得未失星前時刻雙天線定位所得定位經(jīng)度信息和緯度信息；按照如下公式進(jìn)行計算：

式中， X為未失星前時刻北斗雙天線定位所得定位經(jīng)、緯度信息;px是x的協(xié)方差;n表示系統(tǒng)狀態(tài)維數(shù);北斗應(yīng)用中n取值為2;λ是微調(diào)參數(shù)，其可控制樣本點到均值的距離；

步驟2：采用如下公式，根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)方程求樣本點傳遞值：

;

步驟3：進(jìn)行系統(tǒng)定位誤差均值和方差的一步預(yù)測；

步驟4：根據(jù)系統(tǒng)量測方程求取定位誤差狀態(tài)一步預(yù)測的傳遞值；

步驟:5：獲得定位誤差均值和協(xié)方差。

本發(fā)明的定位系統(tǒng)采用雙天線定位系統(tǒng)進(jìn)行定位，相對于單純的單天線定位的精度更高。經(jīng)測試，在晴天的情況下，單北斗模塊定位精度約在9 m，雙天線北斗模塊定位精度約為3.3 m，GPS的定位精度約在10 m，這說明使用雙天線結(jié)構(gòu)大幅提升了北斗定位模塊的定位精度

本發(fā)明的云端能夠給車載端實時更新地圖信息，車載端接收到地圖信息后對本地地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，在后續(xù)的導(dǎo)航采用更新后的地圖數(shù)據(jù)，使得導(dǎo)航結(jié)果更加準(zhǔn)確。

本發(fā)明的導(dǎo)航系統(tǒng)能夠智能判斷應(yīng)該進(jìn)行UKF運(yùn)算然后進(jìn)行定位，還是應(yīng)該進(jìn)行雙天線定位。根據(jù)實際狀況進(jìn)行調(diào)整后，能夠最大化的保證運(yùn)行的效率和定位的準(zhǔn)確性。

本發(fā)明的導(dǎo)航系統(tǒng)定位系統(tǒng)采用北斗系統(tǒng)進(jìn)行定位，不依賴GPS進(jìn)行定位，在信息保密性和安全性上相比傳統(tǒng)的定位導(dǎo)航系統(tǒng)，效果更好。。

本發(fā)明并不局限于前述的具體實施方式。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。