CN106772526B - 一种汽车辅助定位系统及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
一种汽车辅助定位系统及其工作方法。涉及汽车定位系统领域。提出了一种结构精巧、工作步骤清晰且稳定性好，可借用汽车原有系统，并进行结合计算，从而对汽车进行精确定位的汽车辅助定位系统及其工作方法。所述汽车包括GNSS模块、ABS模块和陀螺仪，所述ABS模块包括速度传感器，所述陀螺仪包括倾角测量传感器方向传感器，所述GNSS模块包括卫星信号接收器；所述辅助定位系统包括计算中心和显示模块；所述ABS模块为四通道式ABS。本发明从整体上具有结构精巧、工作步骤清晰且稳定性好的特点。
Description
技术领域
本发明涉及汽车定位系统领域。
背景技术
目前，大多车辆的车载导航大多基于GNSS技术，GNSS的全称是全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System)，它是泛指所有的卫星导航系统，包括全球的、区域的和增强的，如美国的GPS、俄罗斯的Glonass、欧洲的Galileo、中国的北斗卫星导航系统，以及相关的增强系统，如美国的WAAS(广域增强系统)、欧洲的EGNOS(欧洲静地导航重叠系统)和日本的MSAS(多功能运输卫星增强系统)等，还涵盖在建和以后要建设的其他卫星导航系统。国际GNSS系统是个多系统、多层面、多模式的复杂组合系统。
然而，人们在实际使用时发现了以下情况：一、随着城市建设的发展，当车辆在高楼、地库、隧道等地行驶时，车辆将无法通过GNSS获取出实际的垂直高度，即对楼层、隧道层等数据无法进行精确判断；二、随着道路建设的发展，当车辆处于无卫星信号的地域行驶时，GNSS将处于失效状态，从而使得导航无法获取车辆的具体位置。
因而，当车辆处于上述两种情况时，一方面车载导航将无法正常工作，给人们的日常出行带来了极大的不便；另一方面，一旦车辆大型停车场内时，将给人们的找车、取车带来极大的困扰。
发明内容
本发明针对以上问题，提出了一种结构精巧、工作步骤清晰且稳定性好，可借用汽车原有系统，并进行结合计算，从而对汽车进行精确定位的汽车辅助定位系统及其工作方法。
本发明的技术方案为：所述汽车包括GNSS模块、ABS模块和陀螺仪，所述ABS模块包括速度传感器，所述陀螺仪包括倾角测量传感器方向传感器，所述GNSS模块包括卫星信号接收器；
所述辅助定位系统包括计算中心和显示模块；
所述GNSS模块、ABS模块、陀螺仪均连接所述计算中心，所述计算中心用于接收GNSS模块、ABS模块、陀螺仪传入的数据，并计算出车辆的实际位置；所述计算中心连接所述显示模块，所述显示模块用于显示车辆的实际位置。
所述计算中心包括依次连接的数据接收模块、数据计算模块和数据输出模块，所述数据接收模块用于接GNSS模块、ABS模块、陀螺仪传入的数据，所述数据计算模块用于计算车辆的实际位置，所述数据输出模块用于将车辆的实际位置传入至显示模块中。
所述ABS模块为四通道式ABS。
按以下步骤进行工作：
1)、判断汽车是否通电：是则进入下一步，否则结束；
2)、判断是否收到卫星信号：是则进入步骤3)，否则进入步骤7)；
3)、水平定位：通过GNSS模块获取车辆当前的经度和纬度，并传入计算中心中；
4)、高度定位：通过陀螺仪获取车辆当前的海拔，并传入计算中心中；
5)、结合计算：通过计算中心结合车辆当前的经度、纬度、海拔与当前所在建筑物的高度，推算出汽车所在的楼层；
6)、显示：计算中心将汽车所在的楼层发送至显示模块进行显示；返回步骤1)；
7)、建立立体网格：通过计算中心以车辆位置为中心，建立立体网格；
8)、数据读取：对车辆0.25s内的数据进行读取；
8.1)、读取ABS数据：通过ABS模块中的速度传感器，测出汽车的平均速度V，并传入计算中心中；
8.2)、读取陀螺仪数据：通过陀螺仪测出汽车的转角θ和汽车1s内的垂直升降高度α，并传入计算中心中；
9)、模拟运算：以汽车为中心，对汽车当层以及上下两层进行标号，从上到下依次为A1～A25、B1～B25、C1～C25、D1～C25、E1～E25，其中单格的长宽为2m，高为1m，此时汽车位于C13中，车头朝向C23；此后按表2对0.25s后的汽车位置进行计算：
表2
所述表2中当车辆左转时θ为正、右转时θ为负；这样，当θ＜-90°时θ为负大，-90°≤θ＜0°时θ为负小，0°＜θ≤90°时θ为正小，90°＜θ时θ为正大；
所述表2中当车辆前进时V为正、后退时V为负；这样，当V＜-25km/h时V为负大，-25km/h≤V＜0km/h时V为负小，0km/h＜V≤25km/h时V为正小，25km/h＜V时V为正大；
所述表2中当车辆上升时α为正、下降时α为负；这样，当α＜-1m时α为负大，-1m≤α＜0m时α为负小，0m＜α≤1m时α为正小，1m＜α时α为正大；
10)、收取最后一次定位信息：通过GNSS模块和陀螺仪，获取出最后一次获得卫星信号时的经度、纬度和海拔，并传入计算中心；
11)、综合计算：计算中心将步骤7)至步骤10)中传入的数据进行综合计算，并与当前所在建筑物的高度结合，从而估算出汽车的位置和所在的楼层；
12)、显示：计算中心将估算出的汽车的位置和所在的楼层发送至显示模块进行显示；返回步骤1)。
本发明使用时，可借用车辆现有的ABS模块、陀螺仪、GNSS模块读取或测量出车辆的速度V、转角θ、垂直升降高度α和定位信息，并通过计算中心的计算，精准、有效的计算出车辆的实际位置以及所在的高度。从而使得原有导航显示内容更精确、丰富，并确保车载导航显示无盲区，从整体上具有结构精巧、工作步骤清晰且稳定性好的特点。
具体来说：在卫星信号正常的时候，1.可以通过卫星信号来标定车身信号计算的误差，2.可以通过陀螺仪确定车辆的垂直升降高度以及海拔，特别是在大型商场、交通枢纽中心的立体停车场、山区的盘山公路、城市的立交桥能定位出车辆所处的实际楼层。
当不能有效接收到卫星信号的时候，可通过模拟运算估算出车辆的实际位置，从而在无卫星信号覆盖的大型停车场中对车辆进行精确的定位，再结合现有技术中车辆与手机、钥匙的互联系统，将车辆的实际位置发送至手机或钥匙上，即有效解决了人们取车难、找车难的问题。
附图说明
图1是本案的结构示意图，
图2是本案的工作流程图，
图3是本案模拟运算时对汽车当层以及上下两层进行标号的立体网格图。
具体实施方式
本发明如图1-3所示，所述汽车包括GNSS模块、ABS模块和陀螺仪，所述ABS模块包括速度传感器，所述陀螺仪包括倾角测量传感器方向传感器，所述GNSS模块包括卫星信号接收器；其特征在于，
所述辅助定位系统包括计算中心和显示模块(可在车内安装一额外的显示模块，也可借用车载导航的显示模块)；
所述GNSS模块、ABS模块、陀螺仪均连接所述计算中心，所述计算中心用于接收GNSS模块、ABS模块、陀螺仪传入的数据，并计算出车辆的实际位置；所述计算中心连接所述显示模块，所述显示模块用于显示车辆的实际位置。
本发明使用时，可借用车辆现有的ABS模块、陀螺仪、GNSS模块读取或测量出车辆的速度V、转角θ、垂直升降高度α和定位信息，并通过计算中心的计算，精准、有效的计算出车辆的实际位置以及所在的高度。从而使得原有导航显示内容更精确、丰富，并确保车载导航显示无盲区，从整体上具有结构精巧、工作步骤清晰且稳定性好的特点。
所述计算中心包括依次连接的数据接收模块、数据计算模块和数据输出模块，所述数据接收模块用于接GNSS模块、ABS模块、陀螺仪传入的数据，所述数据计算模块用于计算车辆的实际位置，所述数据输出模块用于将车辆的实际位置传入至显示模块中。
所述ABS模块为四通道式ABS。ABS的全称是制动防抱死系统(antilock brakesystem)。作用就是在汽车制动时，自动控制制动器制动力的大小，使车轮不被抱死，处于边滚边滑(滑移率在20％左右)的状态，以保证车轮与地面的附着力在最大值。
其中，四通道ABS有四个轮速传感器，在通往四个车轮制动分泵的管路中，各设一个制动压力调节器装置，进行独立控制，构成四通道控制形式。
按以下步骤进行工作：
1)、判断汽车是否通电：是则进入下一步，否则结束；
2)、判断是否收到卫星信号：是则进入步骤3)，否则进入步骤7)；
3)、水平定位：通过GNSS模块获取车辆当前的经度和纬度，并传入计算中心中；
4)、高度定位：通过陀螺仪获取车辆当前的海拔，并传入计算中心中；
5)、结合计算：通过计算中心结合车辆当前的经度、纬度、海拔与当前所在建筑物的高度，推算出汽车所在的楼层；
6)、显示：计算中心将汽车所在的楼层发送至显示模块进行显示；返回步骤1)；
7)、建立立体网格：通过计算中心以车辆位置为中心，建立立体网格；
8)、数据读取：对车辆0.25s内的数据进行读取；
8.1)、读取ABS数据：通过ABS模块中的速度传感器，测出汽车的平均速度V，并传入计算中心中；
8.2)、读取陀螺仪数据：通过陀螺仪测出汽车的转角θ和汽车1s内的垂直升降高度α，并传入计算中心中；
9)、模拟运算：如图3所示，以汽车为中心，对汽车当层以及上下两层进行标号，从上到下依次为A1～A25、B1～B25、C1～C25、D1～C25、E1～E25，其中单格的长宽为2m，高为1m，此时汽车位于C13中，车头朝向C23；此后按表3对0.25s后的汽车位置进行计算：
表3
所述表3中当车辆左转时θ为正、右转时θ为负；这样，当θ＜-90°时θ为负大，-90°≤θ＜0°时θ为负小，0°＜θ≤90°时θ为正小，90°＜θ时θ为正大；
所述表3中当车辆前进时V为正、后退时V为负；这样，当V＜-25km/h时V为负大，-25km/h≤V＜0km/h时V为负小，0km/h＜V≤25km/h时V为正小，25km/h＜V时V为正大；
所述表3中当车辆上升时α为正、下降时α为负；这样，当α＜-1m时α为负大，-1m≤α＜0m时α为负小，0m＜α≤1m时α为正小，1m＜α时α为正大；
10)、收取最后一次定位信息：通过GNSS模块和陀螺仪，获取出最后一次获得卫星信号时的经度、纬度和海拔，并传入计算中心；
11)、综合计算：计算中心将步骤7)至步骤10)中传入的数据进行综合计算，并与当前所在建筑物的高度结合，从而估算出汽车的位置和所在的楼层；
12)、显示：计算中心将估算出的汽车的位置和所在的楼层发送至显示模块进行显示；返回步骤1)。
本发明在使用过程中一方面如步骤3)-步骤6)所示，可通过水平定位、高度定位以及结合运算在车辆进入高楼、地库、隧道等地时，精确测出车辆的海拔，从而推算出车辆所在的楼层，进而最终与由卫星信号转换而来的实际位置相结合，通过显示模块显示给用户。
另一方面如步骤7)-步骤12)所示，在车辆处于无卫星信号的地域时，可每0.25秒一次对车辆的实际位置进行模拟运算，从而最终通过显示模块将车辆的实际位置显示给用户。这样，在人们将车停入无卫星信号覆盖的大型停车场后，可结合现有技术中车辆与手机、钥匙的互联系统，将车辆的实际位置发送至手机或钥匙上，有效解决了人们取车难、找车难的问题。。
从整体上起到了使原有导航显示内容更精确、丰富，以及确保车载导航可持续显示且无盲区的特点，给人们的正常出行带来了极大的保障，并由于定位精确度的提升，给找车、取车以及道路救援工作带来了极大的便利。
Claims (3)
1.一种汽车辅助定位系统的工作方法，所述汽车包括GNSS模块、ABS模块和陀螺仪，所述ABS模块包括速度传感器，所述陀螺仪包括倾角测量传感器方向传感器，所述GNSS模块包括卫星信号接收器；其特征在于，
所述辅助定位系统包括计算中心和显示模块；
所述GNSS模块、ABS模块、陀螺仪均连接所述计算中心，所述计算中心用于接收GNSS模块、ABS模块、陀螺仪传入的数据，并计算出车辆的实际位置；所述计算中心连接所述显示模块，所述显示模块用于显示车辆的实际位置；
按以下步骤进行工作：
1)、判断汽车是否通电：是则进入下一步，否则结束；
2)、判断是否收到卫星信号：是则进入步骤3)，否则进入步骤7)；
3)、水平定位：通过GNSS模块获取车辆当前的经度和纬度，并传入计算中心中；
4)、高度定位：通过陀螺仪获取车辆当前的海拔，并传入计算中心中；
5)、结合计算：通过计算中心结合车辆当前的经度、纬度、海拔与当前所在建筑物的高度，推算出汽车所在的楼层；
6)、显示：计算中心将汽车所在的楼层发送至显示模块进行显示；返回步骤1)；
7)、建立立体网格：通过计算中心以车辆位置为中心，建立立体网格；
8)、数据读取：对车辆0.25s内的数据进行读取；
8.1)、读取ABS数据：通过ABS模块中的速度传感器，测出汽车的平均速度V，并传入计算中心中；
8.2)、读取陀螺仪数据：通过陀螺仪测出汽车的转角θ和汽车1s内的垂直升降高度α，并传入计算中心中；
9)、模拟运算：以汽车为中心，对汽车当层以及上下两层进行标号，从上到下依次为A1～A25、B1～B25、C1～C25、D1～C25、E1～E25，其中单格的长宽为2m，高为1m，此时汽车位于C13中，车头朝向C23；此后按表1对0.25s后的汽车位置进行计算：
表1
所述表1中当车辆左转时θ为正、右转时θ为负；这样，当θ＜-90°时θ为负大，-90°≤θ＜0°时θ为负小，0°＜θ≤90°时θ为正小，90°＜θ时θ为正大；
所述表1中当车辆前进时V为正、后退时V为负；这样，当V＜-25km/h时V为负大，-25km/h≤V＜0km/h时V为负小，0km/h＜V≤25km/h时V为正小，25km/h＜V时V为正大；
所述表1中当车辆上升时α为正、下降时α为负；这样，当α＜-1m时α为负大，-1m≤α＜0m时α为负小，0m＜α≤1m时α为正小，1m＜α时α为正大；
10)、收取最后一次定位信息：通过GNSS模块和陀螺仪，获取出最后一次获得卫星信号时的经度、纬度和海拔，并传入计算中心；
11)、综合计算：计算中心将步骤7)至步骤10)中传入的数据进行综合计算，并与当前所在建筑物的高度结合，从而估算出汽车的位置和所在的楼层；
12)、显示：计算中心将估算出的汽车的位置和所在的楼层发送至显示模块进行显示；返回步骤1)。
2.根据权利要求1所述的一种汽车辅助定位系统的工作方法，其特征在于，所述计算中心包括依次连接的数据接收模块、数据计算模块和数据输出模块，所述数据接收模块用于接GNSS模块、ABS模块、陀螺仪传入的数据，所述数据计算模块用于计算车辆的实际位置，所述数据输出模块用于将车辆的实际位置传入至显示模块中。
3.根据权利要求1所述的一种汽车辅助定位系统的工作方法，其特征在于，所述ABS模块为四通道式ABS。
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