基于gps和ins的車載組合導(dǎo)航裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及的是一種車載導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域的系統(tǒng)，具體是一種基于全球定位系^cGPS (Global Posit1ning System)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng) INS (Inertial Navigat1n System)的車載組合導(dǎo)航裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的GPS和INS裝置之間存在一定的優(yōu)缺點(diǎn)互補(bǔ)的特性:第一，在進(jìn)行導(dǎo)航定位時(shí)，INS誤差會(huì)隨著時(shí)間累積，導(dǎo)致系統(tǒng)導(dǎo)航定位精度下降，而GPS誤差相對固定，其精度不受時(shí)間影響；第二，在城市高大建筑物、橋梁、隧道等地方進(jìn)行導(dǎo)航定位時(shí)，GPS衛(wèi)星信號(hào)被遮擋會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)航效果差甚至無法進(jìn)行導(dǎo)航定位，而INS無信號(hào)遮擋問題，可以對載體輸出連續(xù)的導(dǎo)航定位信息；第三，INS要進(jìn)行預(yù)熱以及初始對準(zhǔn)等操作，從系統(tǒng)啟動(dòng)到輸出導(dǎo)航定位信息需要較長的時(shí)間，而GPS接收機(jī)的定位時(shí)間較短；第四，在成本方面，一臺(tái)高精度的INS設(shè)備價(jià)格非常昂貴，而GPS接收設(shè)備的價(jià)格較低。將這兩個(gè)系統(tǒng)有效地結(jié)合起來構(gòu)成GPS/INS組合導(dǎo)航系統(tǒng)，充分發(fā)揮各子系統(tǒng)的優(yōu)勢，取長補(bǔ)短，可以有效地降低成本、提高導(dǎo)航系統(tǒng)的精度和可靠性。然而，現(xiàn)有GPS/INS組合導(dǎo)航系統(tǒng)在進(jìn)行系統(tǒng)集成時(shí)，都是把GPS、INS兩個(gè)子系統(tǒng)做成不可拆卸與分離的一體化系統(tǒng)，當(dāng)需要對GPS/INS組合導(dǎo)航系統(tǒng)中的某一個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行更換與升級時(shí)，另一子系統(tǒng)只能作廢，造成極大的資源浪費(fèi)。
[0003]在GPS和INS進(jìn)行組合連接及安裝定位時(shí)，各子系統(tǒng)之間、子系統(tǒng)內(nèi)部具體采取何種連接與固定方式及設(shè)備外殼采用何種結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)電氣信號(hào)的連接及各部件的安裝固定，對系統(tǒng)的工作可靠性及設(shè)備的裝拆便利性、可維護(hù)性具有重要影響。
[0004]由于車輛的動(dòng)力學(xué)特性及路面的顛簸不平等情況，車輛在行駛過程中會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，影響系統(tǒng)中慣性儀表的性能，為了確保INS裝置能長時(shí)間、穩(wěn)定可靠地工作，必須采取有效的減振措施。橡膠類減振器憑借安裝方便、工作可靠、減振效果良好等優(yōu)點(diǎn)，在INS裝置的減振應(yīng)用中使用較多，然而其安裝形式對構(gòu)成的減振系統(tǒng)的性能有重大影響，常見的橡膠墊圈單面支撐安裝構(gòu)成的減振系統(tǒng)只能減少INS裝置電路板上一個(gè)接觸面?zhèn)鱽淼恼駝?dòng)，而忽略了電路板另外一個(gè)面?zhèn)鱽淼恼駝?dòng)，減振效果不佳。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種基于GPS和INS的車載組合導(dǎo)航裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)GPS、INS兩個(gè)子系統(tǒng)的拆卸分離，減少系統(tǒng)更換升級時(shí)的資源浪費(fèi)，降低系統(tǒng)開發(fā)、使用成本，并提高系統(tǒng)的可集成性、工作可靠性及設(shè)備的裝拆便利性與可維護(hù)性。
[0006]本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本實(shí)用新型包括:具有顯示的控制器、GPS接收機(jī)和帶有傳感器電路板的INS裝置，其中:控制器和GPS接收機(jī)分別與INS裝置中的傳感器電路板相連。
[0007]所述的INS裝置包括:帶有橡膠減振機(jī)構(gòu)的機(jī)械外殼以及設(shè)置于機(jī)械外殼內(nèi)的傳感器電路板和接口電路板，其中:橡膠減振機(jī)構(gòu)設(shè)置于傳感器電路板和機(jī)械外殼之間，傳感器電路板與接口電路板相連。
[0008]所述的機(jī)械外殼包括:上蓋和底座，其中:底座上的主端面上設(shè)有圓矩形的第一凸臺(tái)，第一凸臺(tái)的四個(gè)角上分部有四個(gè)第二凸臺(tái)，第一凸臺(tái)與上蓋壁配合形成階梯狀的密封結(jié)構(gòu)；第二凸臺(tái)中有兩個(gè)凸臺(tái)之間連接有凸緣結(jié)構(gòu)，第二凸臺(tái)的高度高于凸緣的高度，以防止凸緣直接觸傳感器電路板；第二凸臺(tái)上設(shè)有沉頭孔和螺孔，與螺孔對應(yīng)安裝的螺釘從上至下依次連接上蓋、橡膠減振機(jī)構(gòu)和傳感器電路板，而沉頭孔則用于限制橡膠減振機(jī)構(gòu)的位置。
[0009]所述的凸緣的外側(cè)設(shè)有用于傳感器電路板與接口電路板對應(yīng)接口連接的凹槽，接口連接形式可為排針與排母接插件的形式。
[0010]所述的橡膠減振機(jī)構(gòu)為對稱安裝的八個(gè)橡膠元件，分別與傳感器電路板兩表面的四個(gè)角相接觸以實(shí)現(xiàn)減振，該橡膠元件優(yōu)選為O型橡膠墊圈。
[0011]所述的底座的四個(gè)角上設(shè)有通孔，通孔與螺栓、螺母配合用于上蓋、底座和接口電路板的連接。
[0012]所述的上蓋與底座上螺孔、通孔對應(yīng)位置均設(shè)有通孔，在與傳感器電路板接口引出位置設(shè)有凹槽，供接口引出。
[0013]所述的上蓋的內(nèi)部與底座上四個(gè)第二凸臺(tái)對應(yīng)位置處設(shè)有凸臺(tái)，以增大上蓋對螺釘?shù)闹С心芰?，并和上蓋上的凸緣共同支撐傳感器電路板的背面，避免上蓋與傳感器電路板上元器件或過孔的接觸，保證系統(tǒng)電氣信號(hào)的穩(wěn)定性。
[0014]所述的傳感器電路板包括:ARM中央處理器以及分別與之相連的三軸陀螺儀、三軸加速度計(jì)、存儲(chǔ)器及電源模塊，其中:ARM中央處理器通過通過串行方式分別與控制器和GPS接收機(jī)相連，三軸陀螺儀和三軸加速度計(jì)分別通過SPI接口與ARM中央處理器相連，存儲(chǔ)器通過IIC接口與ARM中央處理器相連；三軸陀螺儀和三軸加速度計(jì)分別采集車輛運(yùn)動(dòng)時(shí)的角速度和加速度信息，并將采集的信息傳送至ARM中央處理器進(jìn)行處理。
[0015]所述的接口電路板上設(shè)有兩個(gè)RS232接口、一個(gè)電源接口、一個(gè)程序下載調(diào)試接口、一個(gè)與傳感器電路板連接的接口以及兩組用于設(shè)備安裝的通孔，其中:兩個(gè)RS232接口分別與GPS接收機(jī)和具有顯示的控制器連接，程序下載調(diào)試接口可為JTAG接口，而兩組通孔中的一組用于將上蓋和底座固定于接口電路板上，另一組則用于將整個(gè)INS裝置固定在GPS接收機(jī)板卡上。
[0016]技術(shù)效果
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的技術(shù)效果包括:
[0018]I) GPS接收機(jī)和INS裝置可拆卸分離，以對組合導(dǎo)航系統(tǒng)中的任意一個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行更換升級，能夠有效降低系統(tǒng)開發(fā)、使用成本，減少資源浪費(fèi)。
[0019]2) GPS接收機(jī)和INS裝置通過接口電路板上的一組RS232接口進(jìn)行串聯(lián)，即可完成GPS和INS組合導(dǎo)航系統(tǒng)的集成，系統(tǒng)可集成性好。
[0020]3)上蓋與底座的設(shè)計(jì)及二者的配合可有效保護(hù)置于其中的傳感器電路板，并避免外殼與傳感器電路板上元器件或過孔的接觸，保證系統(tǒng)電氣信號(hào)的穩(wěn)定，提高系統(tǒng)的工作可靠性。
[0021]4)專門用一組螺釘實(shí)現(xiàn)上蓋、橡膠減振機(jī)構(gòu)、傳感器電路板和底座的連接固定，使這些部件組成一個(gè)整體模塊，再通過一組螺栓、螺母將這個(gè)整體模塊固定于接口電路板上，再構(gòu)成一個(gè)完整的INS裝置，使得INS裝置能模塊化地進(jìn)行組裝與后期維護(hù)，提高了系統(tǒng)的裝拆便利性與可維護(hù)性。
[0022]5)采用對稱安裝的橡膠減振機(jī)構(gòu)，兼顧INS傳感器電路板兩個(gè)面?zhèn)鱽淼恼駝?dòng)，可有效降低車輛振動(dòng)對慣性器件的影響，提高系統(tǒng)性能。
【附圖說明】
[0023]圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為INS裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3為上蓋的外部軸測圖；
[0026]圖4為上蓋的內(nèi)部軸測圖；
[0027]圖5為底座的軸測圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面對本實(shí)用新型的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0029]實(shí)施例1
[0030]如圖1所示，本實(shí)施例包括:具有顯示的控制器、GPS接收機(jī)和帶有傳感器電路板的INS裝置，其中:控制器和GPS接收機(jī)分別與INS裝置中的傳感器電路板相連。
[0031]所述的INS裝置包括:帶有橡膠減振機(jī)構(gòu)的機(jī)械外殼以及設(shè)置于機(jī)械外殼內(nèi)的傳感器電路板和接口電路板，其中:橡膠減振機(jī)構(gòu)設(shè)置于傳感器電路板和機(jī)械外殼之間，傳感器電路板與接口電路板相連。
[0032]所述的傳感器電路板包括:ARM中央處理器以及分別與之相連的三軸陀螺儀、三軸加速度計(jì)、存儲(chǔ)器及電源模塊，其中:ARM中央處理器通過通過串行方式分別與控制器和GPS接收機(jī)相連，三軸陀螺儀和三軸加速度計(jì)分別通過SPI接口與ARM中央處理器相連，存儲(chǔ)器通過IIC接口與ARM中央處理器相連；三軸陀螺儀和三軸加速度計(jì)分別采集車輛運(yùn)動(dòng)時(shí)的角速度和加速