本實(shí)用新型涉及導(dǎo)航定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種車(chē)輛行駛監(jiān)控儀。

背景技術(shù)：

在機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛證科目三考試中，一項(xiàng)為直線行駛專(zhuān)項(xiàng)評(píng)判項(xiàng)目，內(nèi)容為評(píng)判“方向控制不穩(wěn)，不能保持車(chē)輛直線運(yùn)行”(代碼40301)，需要考生保持直線行駛。另外，科目三考試中還有一項(xiàng)通用評(píng)判項(xiàng)目是“連續(xù)變更兩條或兩條以上車(chē)道”(代碼30121)，需要在變更兩條車(chē)道之間保持一定時(shí)間的直線行駛。

目前，為了便于電子監(jiān)控車(chē)輛的直線行駛，一般會(huì)在考試車(chē)輛上設(shè)置GNSS(Global Navigation Satellite System，全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng))雙天線組對(duì)考試車(chē)輛的行駛情況進(jìn)行監(jiān)控，如圖1所示，兩個(gè)GNSS天線，一前一后安裝在考試車(chē)輛上。將考試車(chē)輛作為一個(gè)剛體，安裝在車(chē)輛上的兩個(gè)GNSS天線順著車(chē)輛的縱軸方向，利用GNSS RTK(Real-time kinematic，載波相位差分技術(shù))載波相位差分技術(shù)可以得到兩個(gè)GNSS的精確定位坐標(biāo)，根據(jù)這兩個(gè)定位坐標(biāo)，可以確定該車(chē)輛的基線向量，從而利用基線向量反映出被測(cè)車(chē)輛的航向角。

上述方案中GNSS需要具備雙天線和OEM(Original Equipment Manufacturer，原始設(shè)備制造商)板卡，這種裝置的造價(jià)較貴，對(duì)考試車(chē)輛直線行駛的監(jiān)控成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種車(chē)輛行駛監(jiān)控儀，用以降低現(xiàn)有技術(shù)中雙天線GNSS的功耗和價(jià)格。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種車(chē)輛行駛監(jiān)控儀，包括：慣性導(dǎo)航儀、GNSS 導(dǎo)航儀、第一信號(hào)合成器和報(bào)警器；

所述慣性導(dǎo)航儀，用于確定車(chē)輛行駛的第一航向角偏移量；

所述GNSS導(dǎo)航儀，用于確定所述車(chē)輛行駛的第二航向角偏移量；

所述第一信號(hào)合成器的輸入端分別與所述慣性導(dǎo)航儀的輸出端以及所述GNSS導(dǎo)航儀的輸出端相連，所述第一信號(hào)合成器用于根據(jù)所述第一航向角偏移量和所述第二航向角偏移量以確定誤差估值，所述誤差估值用于校正所述車(chē)輛行駛的航向角偏移量；

所述報(bào)警器，用于接收校正后的所述車(chē)輛行駛的航向角偏移量，并判斷所述校正后的所述車(chē)輛行駛的航向角偏移量是否大于閾值，若是，則確定所述車(chē)輛行駛不合規(guī)。

可選的，所述慣性導(dǎo)航儀，用于獲得所述車(chē)輛在第一時(shí)刻的第一航向角與所述車(chē)輛在第二時(shí)刻的第二航向角，從而得到所述第一航向角偏移量；

所述GNSS導(dǎo)航儀，用于獲得所述車(chē)輛在所述第一時(shí)刻的第三航向角及所述車(chē)輛在所述第二時(shí)刻的第四航向角，從而得到所述第二航向角偏移量。

可選的，所述GNSS導(dǎo)航儀包括GNSS接收機(jī)和GNSS處理器；

所述GNSS接收機(jī)，用于接收衛(wèi)星信號(hào)并發(fā)送給所述GNSS處理器；

所述GNSS處理器，用于根據(jù)所述衛(wèi)星信號(hào)確定所述車(chē)輛行駛的第二航向角偏移量。

可選的，所述慣性導(dǎo)航儀包括慣性測(cè)量單元和慣導(dǎo)計(jì)算單元，

所述慣性測(cè)量單元，用于測(cè)量所述車(chē)輛的加速度和角加速度；

所述慣導(dǎo)計(jì)算單元，用于根據(jù)所述車(chē)輛的加速度和角加速度，確定所述車(chē)輛的所述第一航向角偏移量。

可選的，所述第一信號(hào)合成器的輸出端分別與所述慣性導(dǎo)航儀的輸入端以及所述GNSS導(dǎo)航儀的輸入端相連，所述誤差估值用于校正所述慣性導(dǎo)航儀的測(cè)量數(shù)據(jù)以及所述GNSS導(dǎo)航儀的測(cè)量數(shù)據(jù)。

可選的，所述第一信號(hào)合成器的輸出端通過(guò)第一卡爾曼濾波器，分別與所述慣性導(dǎo)航儀的輸入端以及所述GNSS導(dǎo)航儀的輸入端相連，所述第一卡爾曼濾波器用于對(duì)所述誤差估值去噪。

可選的，還包括第二信號(hào)合成器，所述第二信號(hào)合成器的輸入端分別連接所述慣性導(dǎo)航儀的輸出端以及所述第一信號(hào)合成器的輸出端，所述第二信號(hào)合成器的輸出端連接所述報(bào)警器的輸入端，所述誤差估值用于校正所述慣性導(dǎo)航儀的輸出結(jié)果。

可選的，所述第一信號(hào)合成器的輸出端通過(guò)第一卡爾曼濾波器與所述第二信號(hào)合成器的輸入端相連，所述第一卡爾曼濾波器用于對(duì)所述誤差估值去噪。

可選的，所述第一信號(hào)合成器的輸入端通過(guò)第二卡爾曼濾波器與所述GNSS導(dǎo)航儀的輸出端相連，所述第二卡爾曼濾波器用于對(duì)所述GNSS導(dǎo)航儀的輸出結(jié)果去噪。

本實(shí)用新型實(shí)施例中的車(chē)輛行駛監(jiān)控儀，包括慣性導(dǎo)航儀、GNSS導(dǎo)航儀、第一信號(hào)合成器和報(bào)警器。將該監(jiān)控儀安裝在駕照考試車(chē)輛上，在車(chē)輛行駛的過(guò)程中，慣性導(dǎo)航儀確定考試車(chē)輛的航向角偏移量。慣性導(dǎo)航儀在短時(shí)間內(nèi)的測(cè)量精度較高，由于航向角偏移量為一段時(shí)間內(nèi)的測(cè)量累計(jì)值，相應(yīng)的定位誤差也將隨時(shí)間而累積，因此，只依靠慣性導(dǎo)航儀確定的航向角偏移量，誤差較大。本實(shí)用新型實(shí)施例中，還利用GNSS導(dǎo)航儀來(lái)校正慣性導(dǎo)航儀的測(cè)量誤差。慣性導(dǎo)航儀確定考試車(chē)輛的第一航向角偏移量，GNSS導(dǎo)航儀確定該考試車(chē)輛的第二航向角偏移量。慣性導(dǎo)航儀的輸出端與第一信號(hào)合成器的輸入端相連，將考試車(chē)輛的第一航向角偏移量傳送給第一信號(hào)合成器。GNSS導(dǎo)航儀輸出端與第一信號(hào)合成器的輸入端相連，將同一車(chē)輛的第二航向角偏移量傳送給第一信號(hào)合成器。第一航向角偏移和第二航向角偏移在第一信號(hào)合成器中合成，以確定慣性導(dǎo)航儀的誤差估值，該誤差估值用于校正考試車(chē)輛的航向角偏移量。第一信號(hào)合成器的輸出端與報(bào)警器的輸入端相連，將校正后的航向角偏移量發(fā)送給報(bào)警器。報(bào)警器將校正后的航向角偏移量與預(yù)先設(shè)定的閾值進(jìn)行對(duì)比，若校正后的航向角偏移量大于閾值，則確定考試車(chē)輛的行駛不合規(guī)。本實(shí)用新型實(shí)施例中，利用慣性導(dǎo)航儀測(cè)定考試車(chē)輛的航向角偏移量，用于判定考試車(chē)輛是否按直線行駛，GNSS導(dǎo)航儀對(duì)慣性導(dǎo)航儀的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行校正，保證了測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。由于使用了一個(gè)慣性導(dǎo)航儀和一個(gè)GNSS導(dǎo)航儀，而慣性導(dǎo)航儀和GNSS導(dǎo)航儀的的成本價(jià)格遠(yuǎn)低于現(xiàn)有駕駛考試中使用的雙天線加高精度GNSS板卡的方案，因此相較于現(xiàn)有技術(shù)方案，本實(shí)用新型實(shí)施例降低了價(jià)格，節(jié)省了對(duì)考試車(chē)輛行駛情況監(jiān)控的成本。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種GNSS雙天線組的示意圖；

圖2為本實(shí)用新型提供的一種車(chē)輛行駛監(jiān)控儀的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型中慣性導(dǎo)航儀的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型中GNSS導(dǎo)航儀的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實(shí)用新型的實(shí)施例一提供的一種車(chē)輛行駛監(jiān)控儀的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本實(shí)用新型的實(shí)施例二提供的一種車(chē)輛行駛監(jiān)控儀的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本實(shí)用新型的實(shí)施例一中包括第二卡爾曼濾波器的車(chē)輛行駛監(jiān)控儀的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本實(shí)用新型的實(shí)施例二中包括第二卡爾曼濾波器的車(chē)輛行駛監(jiān)控儀的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部份實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種車(chē)輛行駛監(jiān)控儀，可以安裝在車(chē)輛上，應(yīng)用于在機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛證考試中，對(duì)考試車(chē)輛的行駛情況進(jìn)行監(jiān)控。

圖2示出了本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種車(chē)輛行駛監(jiān)控儀的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，監(jiān)控儀包括慣性導(dǎo)航儀、GNSS導(dǎo)航儀、第一信號(hào)合成器和報(bào)警器；

所述慣性導(dǎo)航儀，用于確定車(chē)輛行駛的第一航向角偏移量；

所述GNSS導(dǎo)航儀，用于確定所述車(chē)輛行駛的第二航向角偏移量；

所述第一信號(hào)合成器的輸入端分別與所述慣性導(dǎo)航儀的輸出端以及所述GNSS導(dǎo)航儀的輸出端相連，所述第一信號(hào)合成器用于根據(jù)所述第一航向角偏移量和所述第二航向角偏移量以確定誤差估值，所述誤差估值用于校正所述車(chē)輛行駛的航向角偏移量；

所述報(bào)警器，用于接收校正后的所述車(chē)輛行駛的航向角偏移量，并判斷所述校正后的所述車(chē)輛行駛的航向角偏移量是否大于閾值，若是，則確定所述車(chē)輛行駛不合規(guī)。

本實(shí)用新型中的慣性導(dǎo)航儀，用于獲得所述車(chē)輛在第一時(shí)刻的第一航向角與所述車(chē)輛在第二時(shí)刻的第二航向角，從而得到所述第一航向角偏移量。

為了實(shí)現(xiàn)上述功能，慣性導(dǎo)航儀包括慣性測(cè)量單元和慣導(dǎo)計(jì)算單元，如圖3所示。慣性測(cè)量單元，用于測(cè)量所述車(chē)輛的加速度和角加速度。具體來(lái)說(shuō)，慣性測(cè)量單元由3個(gè)陀螺儀和3個(gè)加速度計(jì)組成。陀螺儀用來(lái)測(cè)量考試車(chē)輛的角速率，加速度計(jì)用來(lái)測(cè)量考試車(chē)輛運(yùn)動(dòng)的加速度。慣導(dǎo)計(jì)算單元，用于根據(jù)所述車(chē)輛的加速度和角加速度，確定所述車(chē)輛的第一航向角偏移量，其根據(jù)慣性測(cè)量單元的測(cè)量結(jié)果，對(duì)考試車(chē)輛的角速度和加速度進(jìn)行積分等導(dǎo)航解算，算出考試車(chē)輛的航向角，進(jìn)一步計(jì)算出考試車(chē)輛的第一航向角偏移量。

慣性導(dǎo)航儀是利用陀螺儀和加速度計(jì)等傳感器測(cè)量出考試車(chē)輛的加速度和角加速度，根據(jù)測(cè)量出的信息自主地推算出考試車(chē)輛的航向角偏移量。慣性導(dǎo)航儀的測(cè)量是一種依靠載體自身設(shè)備獨(dú)立自主地進(jìn)行定位，不受外界環(huán)境的干擾，因此在短時(shí)間內(nèi)的精度較高。但由于慣性導(dǎo)航儀中傳感器本身存在隨機(jī)漂移和隨機(jī)誤差，通過(guò)加速度和角加速度推算出航向角偏移量為積分運(yùn)算，測(cè)量中的誤差也會(huì)隨著時(shí)間而累積。

本實(shí)用新型中的GNSS導(dǎo)航儀，用于獲得所述車(chē)輛在所述第一時(shí)刻的第三航向角及所述車(chē)輛在所述第二時(shí)刻的第四航向角，從而得到所述第二航向角偏移量。

為了實(shí)現(xiàn)上述功能，GNSS導(dǎo)航儀包括GNSS接收機(jī)和GNSS處理器，如圖4所示。所述GNSS接收機(jī)，用于接收衛(wèi)星信號(hào)并發(fā)送給所述GNSS處理器；所述GNSS處理器，用于根據(jù)所述衛(wèi)星信號(hào)確定所述車(chē)輛行駛的第二航向角偏移量。GNSS處理器測(cè)量出GNSS接收機(jī)在同一時(shí)刻與多顆衛(wèi)星的距離，并通過(guò)解算求解出GNSS接收機(jī)所處的航向角偏移量。

GNSS導(dǎo)航儀具有全球、全天候、連續(xù)、實(shí)時(shí)提供高精度的三維位置和三維速度信息的能力，是實(shí)現(xiàn)全球定位的高新技術(shù)。但是在城市高樓區(qū)、林蔭道、隧道等地方有可能導(dǎo)致GNSS信號(hào)的遮擋，引起GNSS信號(hào)的暫時(shí)中斷以及多路徑效應(yīng)，從而造成車(chē)輛定位系統(tǒng)無(wú)法實(shí)時(shí)定位或者定位精度降低。

本實(shí)用新型實(shí)施例利用GNSS導(dǎo)航系統(tǒng)來(lái)校正慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，利用GNSS導(dǎo)航系統(tǒng)確定誤差估值，從而對(duì)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的誤差、航向、速度誤差以及平臺(tái)姿態(tài)的誤差進(jìn)行分析，得出最優(yōu)估計(jì)，然后再對(duì)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行校正反饋。一方面慣性導(dǎo)航儀能夠提供的絕對(duì)位置精度很高，不受定位時(shí)間的影響，減少了多路徑效應(yīng)，且由于慣性導(dǎo)航儀的輸出頻率大于GNSS導(dǎo)航儀的輸出頻率，慣性導(dǎo)航儀可以補(bǔ)償GNSS導(dǎo)航儀的信號(hào)更新頻率慢以及GNSS信號(hào)被遮擋時(shí)精度下降或無(wú)法定位等缺陷。另一方面，GNSS導(dǎo)航儀可以為慣性導(dǎo)航儀提供航位推算的初值，對(duì)慣性導(dǎo)航儀進(jìn)行定位誤差等系統(tǒng)參數(shù)的矯正。導(dǎo)航系統(tǒng)只有GNSS需要具有兩個(gè)或者兩個(gè)以上天線才能具有較高地測(cè)量姿態(tài)角的精度。而慣性導(dǎo)航儀短期內(nèi)具有較好的精度，但若沒(méi)有其它導(dǎo)航系統(tǒng)的輔助，其姿態(tài)角的測(cè)量誤差會(huì)有所積累。因此，通過(guò)將慣性導(dǎo)航儀和GNSS導(dǎo)航儀相結(jié)合的方案，利用GNSS導(dǎo)航儀的穩(wěn)定性來(lái)抑制慣性導(dǎo)航儀的誤差積累，利用慣性導(dǎo)航儀的短期高精度來(lái)提高GNSS導(dǎo)航儀的精度，從而可得到最優(yōu)的測(cè)量結(jié)果，準(zhǔn)確測(cè)量考試車(chē)輛的航向角偏移量和位移，并在考試車(chē)輛行駛不合格后進(jìn)行提醒報(bào)警，達(dá)到對(duì)考試車(chē)輛的監(jiān)控作用。

本實(shí)用新型的實(shí)施例一中，如圖5所示，所述第一信號(hào)合成器的輸出端分別與所述慣性導(dǎo)航儀的輸入端以及所述GNSS導(dǎo)航儀的輸入端相連，所述誤差估值用于校正所述慣性導(dǎo)航儀的測(cè)量數(shù)據(jù)以及所述GNSS導(dǎo)航儀的測(cè)量數(shù)據(jù)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，即為第一信號(hào)合成器將誤差估值分別反饋到慣性導(dǎo)航儀和GNSS導(dǎo)航儀中，直接校正慣性導(dǎo)航儀和GNSS導(dǎo)航儀對(duì)考試車(chē)輛的測(cè)量值。

為了進(jìn)一步提高對(duì)考試車(chē)輛監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性，所述第一信號(hào)合成器的輸出端通過(guò)第一卡爾曼濾波器，分別與所述慣性導(dǎo)航儀的輸入端以及所述GNSS導(dǎo)航儀的輸入端相連，所述第一卡爾曼濾波器用于對(duì)所述誤差估值去噪?？柭鼮V波器利用線性系統(tǒng)狀態(tài)方程，通過(guò)輸入輸出觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)誤差估值進(jìn)行最優(yōu)值估計(jì)。由于觀測(cè)數(shù)據(jù)中包含了噪聲和干擾的影響，所以最優(yōu)估計(jì)也可看作是濾波過(guò)程，即卡爾曼濾波器對(duì)測(cè)算出的誤差估值進(jìn)行去噪。

本實(shí)用新型的實(shí)施例二中，如圖6所示，還包括第二信號(hào)合成器，所述第二信號(hào)合成器的輸入端分別連接所述慣性導(dǎo)航儀的輸出端以及所述第一信號(hào)合成器的輸出端，所述第二信號(hào)合成器的輸出端連接所述報(bào)警器的輸入端，所述誤差估值用于校正所述慣性導(dǎo)航儀的輸出結(jié)果。

與實(shí)施例一相似，所述第一信號(hào)合成器的輸出端通過(guò)第一卡爾曼濾波器與所述第二信號(hào)合成器的輸入端相連，所述第一卡爾曼濾波器用于對(duì)所述誤差估值去噪。

進(jìn)一步地，本實(shí)用新型實(shí)施例還包括第二卡爾曼濾波器，所述第二卡爾曼濾波器用于對(duì)所述GNSS導(dǎo)航儀的輸出結(jié)果去噪。本實(shí)用新型的實(shí)施例一和實(shí)施例二中均可包括第二卡爾曼濾波器，則所述第一信號(hào)合成器的輸入端通過(guò)第二卡爾曼濾波器與所述GNSS導(dǎo)航儀的輸出端相連，如圖7和圖8所示。

總的來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型實(shí)施例中的車(chē)輛行駛監(jiān)控儀，包括慣性導(dǎo)航儀、GNSS導(dǎo)航儀、第一信號(hào)合成器和報(bào)警器。將該監(jiān)控儀安裝在駕照考試車(chē)輛上，在車(chē)輛行駛的過(guò)程中，慣性導(dǎo)航儀確定考試車(chē)輛的航向角偏移量。慣性導(dǎo)航儀在短時(shí)間內(nèi)的測(cè)量精度較高，由于航向角偏移量為一段時(shí)間內(nèi)的測(cè)量累計(jì)值，相應(yīng)的定位誤差也將隨時(shí)間而累積，因此，只依靠慣性導(dǎo)航儀確定的航向角偏移量，誤差較大。本實(shí)用新型實(shí)施例中，還利用GNSS導(dǎo)航儀來(lái)校正慣性導(dǎo)航儀的測(cè)量誤差。慣性導(dǎo)航儀確定考試車(chē)輛的第一航向角偏移量，GNSS導(dǎo)航儀確定該考試車(chē)輛的第二航向角偏移量。慣性導(dǎo)航儀的輸出端與第一信號(hào)合成器的輸入端相連，將考試車(chē)輛的第一航向角偏移量傳送給第一信號(hào)合成器。GNSS導(dǎo)航儀輸出端與第一信號(hào)合成器的輸入端相連，將同一車(chē)輛的第二航向角偏移量傳送給第一信號(hào)合成器。第一航向角偏移和第二航向角偏移在第一信號(hào)合成器中合成，以確定慣性導(dǎo)航儀的誤差估值，該誤差估值用于校正考試車(chē)輛的航向角偏移量。第一信號(hào)合成器的輸出端與報(bào)警器的輸入端相連，將校正后的航向角偏移量發(fā)送給報(bào)警器。報(bào)警器將校正后的航向角偏移量與預(yù)先設(shè)定的閾值進(jìn)行對(duì)比，若校正后的航向角偏移量大于閾值，則確定考試車(chē)輛的行駛不合規(guī)。本實(shí)用新型實(shí)施例中，利用慣性導(dǎo)航儀測(cè)定考試車(chē)輛的航向角偏移量，用于判定考試車(chē)輛是否按直線行駛，GNSS導(dǎo)航儀對(duì)慣性導(dǎo)航儀的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行校正，保證了測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。由于使用了一個(gè)慣性導(dǎo)航儀和一個(gè)GNSS導(dǎo)航儀，而慣性導(dǎo)航儀和GNSS導(dǎo)航儀的成本價(jià)格遠(yuǎn)低于現(xiàn)有駕駛考試中使用的雙天線加高精度GNSS板卡的方案，因此相較于現(xiàn)有技術(shù)方案，本實(shí)用新型實(shí)施例降低了價(jià)格，節(jié)省了對(duì)考試車(chē)輛行駛情況監(jiān)控的成本。

盡管已描述了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例做出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本實(shí)用新型范圍的所有變更和修改。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。