CN106249268A - 一种隧道中行驶汽车的准确定位方法 - Google Patents

Abstract

一种在隧道中行驶汽车的准确定位方法，其定位系统包括码盘模块、GPS模块、微处理器模块和显示模块。码盘模块设置在左右前轮处，显示模块设置在汽车仪表旁，本发明解决了在隧道中无法准确定位的问题，定位准确、使用方便。

Description

一种隧道中行驶汽车的准确定位方法

技术领域

本发明涉及一种汽车定位方法，具体涉及一种隧道中行驶汽车的准确定位方法。

背景技术

随着交通运输的迅速发展，交通网的不断拓宽，以及江、河两岸的连通，不可避免的需要大量修建隧道。目前现有的定位系统基本上是利用GPS(Global PositioningSystem，全球卫星定位系统)实现定位、利用基站定位法实现定位和利用蓝牙实现定位。

GPS系统实现定位是通过测量电磁波的传播时间计算出接收机到卫星的距离，利用在空间中三球相交于一点的原理推算出接收机的位置。而电磁波无法穿越隧道中因此GPS并不适用于隧道内定位。利用基站定位法只能定位到距离无线基站的位置，难以准确定位准确的车辆位置，而在隧道中无线网络信号往往较弱，因此利用无线网络难以实现在隧道中行驶时的汽车定位。由于蓝牙信号的传输距离短，所以利用蓝牙实现定位需要修建大量的蓝牙接收装置，耗资大，也不适用于隧道中行驶时的汽车的定位。

而在隧道中，特别是较长隧道中，由于缺少有效且准确的定位基准，驾驶员无法得知汽车驾驶所处的准确位置，汽车行驶接近隧道弯道处时，在光线有限的隧道中驾驶员无法预知前方的道路情况，不能有效把控车速，容易造成危险。没有准确有效的定位系统，驾驶员无法得知汽车距离隧道口的位置，难以把控车速，对于突然从亮度低的环境进入亮度高的环境的变化没有充分的适应，容易造成危险。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提供一种隧道中行驶汽车准确定位方法，通过码盘定位与GPS定位相结合，达到在隧道中行驶汽车准确定位。

本发明所述定位方法,其定位系统结构包括:码盘模块、微处理器模块、GPS模块和显示模块；

所述微处理器模块的输入端连接码盘模块和GPS模块，其输出端连接显示模块；

所述微处理器模块由码盘数据分析模块、GPS数据分析模块和信号切换模块组成；

所述微处理器模块中的码盘数据分析模块负责处理码盘模块发送来的数据，所述的微处理器模块中的GPS数据分析处理模块负责处理GPS模块发送来的数据。

所述的微处理器模块中的信号切换模块负责处理信号切换，当检测到汽车进入隧道时，将所述的码盘数据分析模块分析得到的定位数据发送至显示模块，当检测到汽车离开隧道时，将所述的GPS数据分析模块分析得到的定位数据发送至显示模块。

所述码盘模块是一种角位移传感器，分别设置在左前轮与右前轮，用来测量左前轮和右前轮的角位移；

所述GPS模块由GPS接收机组成，安装在前挡风玻璃处，用来获取GPS定位信息；

所述显示模块包括显示器，安装在仪表旁并便于驾驶员观看的位置,用于将数字地图与定位信息匹配，并显示到所述显示器上；

所述微处理器模块用来分析定位数据，当检测到汽车进入隧道时，将所述的码盘数据分析模块分析得到的定位数据发送至显示模块，当检测到汽车离开隧道时，将所述的GPS数据分析模块分析得到的定位数据发送至显示模块。

所述微处理器处理码盘定位信息方程如下：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ω}}_r=\frac{{\mathrm{d\θ}}_r}{dt}\\ {\mathrm{\ω}}_l=\frac{{\mathrm{d\θ}}_l}{dt}\end{array}\right.$

θ_r、θ_l、ω_r、ω_l分别为右前轮的角位移、左前轮的角位移、右前轮的角速度、左前轮的角速度。

$\left\{\begin{array}{c}d{s}_r=v_{r}dt\\ d{s}_l=v_{l}dt\end{array}\right.$

$\left\{\begin{array}{c}{v}_r=\frac{{\mathrm{\ω}}_{r}R}{2}\\ v_l=\frac{{\mathrm{\ω}}_{l}R}{2}\end{array}\right.$

v_r、v_l分别为右前轮的线速度、左前轮的线速度，其中R为汽车车轮的直径。

s_r、s_l分别为右前轮的实际行驶位移、左前轮的实际行驶位移。θ为汽车的实际转向角度，其中k为汽车的宽。

假定汽车在水平面某一固定笛卡儿坐标系(XOY)中运动，(x,y)为汽车的质心。

$\left\{\begin{array}{c}dx=cos\mathrm{\θ}\frac{{\mathrm{ds}}_r+{\mathrm{ds}}_l}{2}\\ dy=sin\mathrm{\θ}\frac{{\mathrm{ds}}_r+{\mathrm{ds}}_l}{2}\end{array}\right.$

对上式进行积分得到汽车位置：

$\left\{\begin{array}{c}x=\∫dx\\ y=\∫dy\end{array}\right..$

本发明的有益效果:定位准确，操作简单，有效地弥补了现有定位系统对隧道中的行驶汽车定位的不足。

附图说明

图1为本发明所述定位方法中定位系统的结构示意图。

图2为本发明所述定位方法工作流程图。

具体实施方式

结合附图说明如下:

一种隧道中行驶汽车准确定位方法，其定位系统包括:微处理器模块(1)，与微处理器模块(1)相连接用于获取左右前车轮的角位移的码盘模块(2)，与微处理器模块(1)相连接用于获取GPS定位信息的GPS模块(3)，与微处理器模块(1)相连接用于显示定位信息的显示模块(4)，其中所述显示模块(4)包括显示器(11)。

所述微处理器模块(1)由码盘数据分析模块(5)、GPS数据分析模块(6)和信号切换模块(7)组成；

所述微处理器模块(1)中的码盘数据分析模块(5)负责处理码盘模块(2)发送来的数据，所述的微处理器模块(1)中的GPS数据分析处理模块(6)负责处理GPS模块(3)发送来的数据。

所述微处理器模块(1)中的信号切换模块(7)负责处理信号切换，当检测到汽车进入隧道时，将所述的码盘数据分析模块(5)分析得到的定位数据发送至显示模块(4)，当检测到汽车离开隧道时，将所述的GPS数据分析模块(6)分析得到的定位数据发送至显示模块(4)。

所述码盘模块(2)由安装在左前轮的码盘(8)和安装在右前轮的码盘(9)组成。

所述码盘模块(2)中的安装在左前轮的码盘(8)用于在隧道中获取左前轮的角位移数据，并发送所述微处理器模块(1)；所述码盘模块(2)中的安装在右前轮的码盘(9)用于在隧道中获取右前轮的角位移数据，并发送至所述的微处理器模块(1)。

所述GPS模块(3)由GPS接收机(10)组成。

所述GPS模块(3)中的GPS接收机(10),用于在隧道外GPS定位数据，并发送至所述微处理器模块(1)。

所述显示模块(4)由显示器(11)组成，安装在仪表旁并方便驾驶员观看的位置,用于将数字地图与定位信息匹配，并显示到到所述显示器(11)上。

Claims (1)

1.一种隧道中行驶汽车的准确定位方法,其特征在于:所述定位方法中定位系统结构包括:码盘模块、微处理器模块、GPS模块和显示模块；

所述微处理器模块的输入端连接码盘模块和GPS模块，其输出端连接显示模块；

所述微处理器模块(1)由码盘数据分析模块(5)、GPS数据分析模块(6)和信号切换模块(7)组成；

所述微处理器模块(1)中的码盘数据分析模块(5)负责处理码盘模块(2)发送来的数据，所述的微处理器模块(1)中的GPS数据分析处理模块(6)负责处理GPS模块(3)发送来的数据；

所述微处理器模块(1)中的信号切换模块(7)负责处理信号切换，当检测到汽车进入隧道时，将所述码盘数据分析模块(5)分析得到的定位数据发送至显示模块(4)，当检测到汽车离开隧道时，将所述GPS数据分析模块(6)分析得到的定位数据发送至显示模块(4)；

所述码盘模块是一种角位移传感器，分别设置在左前轮与右前轮，用来测量左前轮和右前轮的角位移；

所述GPS模块由GPS接收机组成，安装在前挡风玻璃处，用来获取GPS定位信息；

所述显示模块包括显示器，安装在仪表旁并便于驾驶员观看的位置,用于将数字地图与定位信息匹配，并显示到所述显示器上；

所述微处理器模块用来分析定位数据，当检测到汽车进入隧道时，将所述的码盘数据分析模块分析得到的定位数据发送至显示模块，当检测到汽车离开隧道时，将所述GPS数据分析模块分析得到的定位数据发送至显示模块；

所述微处理器处理码盘定位信息方程如下：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ω}}_r=\frac{{\mathrm{d\θ}}_r}{dt}\\ {\mathrm{\ω}}_l=\frac{{\mathrm{d\θ}}_l}{dt}\end{array}\right.$

θ_r、θ_l、ω_r、ω_l分别为右前轮的角位移、左前轮的角位移、右前轮的角速度、左前轮的角速度；

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{ds}}_r=v_{r}dt\\ {\mathrm{ds}}_l=v_{l}dt\end{array}\right.$

$\left\{\begin{array}{c}{v}_r=\frac{{\mathrm{\ω}}_{r}R}{2}\\ v_l=\frac{{\mathrm{\ω}}_{l}R}{2}\end{array}\right.$

v_r、v_l分别为右前轮的线速度、左前轮的线速度，其中R为汽车车轮的直径；

s_r、s_l分别为右前轮的实际行驶位移、左前轮的实际行驶位移。θ为汽车的实际转向角度，其中k为汽车的宽；

假定汽车在水平面某一固定笛卡儿坐标系(XOY)中运动，(x,y)为汽车的质心；

$\left\{\begin{array}{c}dx=cos\mathrm{\θ}\frac{{\mathrm{ds}}_r+{\mathrm{ds}}_l}{2}\\ dy=sin\mathrm{\θ}\frac{{\mathrm{ds}}_r+{\mathrm{ds}}_l}{2}\end{array}\right.$

对上式进行积分得到汽车位置：

$\left\{\begin{array}{c}x=\∫dx\\ y=\∫dy\end{array}\right..$