CN111879309A - 一种车载定位数据集成装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车载定位数据集成装置及其方法，该装置包括嵌入式控制器、本地存储器和通信模块，本地存储器的输入端连接至嵌入式控制器，嵌入式控制器与通信模块双向连接，通信模块还连接至地面差分基站和远控端，嵌入式控制器还与轮速传感器、惯性传感器和GNSS模块连接，嵌入式控制器接收来自轮速传感器、惯性传感器、GNSS模块以及通信模块的数据，并对接收的数据进行解析，得到车载定位数据，以分别传输给本地存储器和通信模块；通信模块用于将来自地面差分基站的差分数据传输给嵌入式控制器，并将嵌入式控制器输出的车载定位数据传输给远控端。与现有技术相比，本发明能够实现本地及远程数据存储记录，具有数据信息源覆盖面广、精简易用的优点。

Description

一种车载定位数据集成装置及其方法
技术领域
本发明涉及车载定位技术领域，尤其是涉及一种车载定位数据集成装置及其方法。
背景技术
当前，智能汽车已然成为汽车相关领域的一大研究热点，其中一项重要技术就是车辆定位技术。由于单一传感器存在各自的缺陷，无法完全满足车辆复杂多样的运行工况，所以车辆定位技术常常需要对多种传感器的信息进行融合，以求解出车辆的速度、位置和姿态等信息，为规划及控制智能汽车提供必要的数据支撑。
当前对于车载定位系统的试验常常需要在实车上进行，通过分别采集各个传感器的信息后进行离线分析。但由于当前车载定位系统的相关技术尚不成熟，缺乏集成度高、便于使用的数据管理设备，导致目前相关试验设备复杂分散、试验流程复杂且成本较高。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种车载定位数据集成装置及其方法，以实现集成管理车载定位数据的目的。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种车载定位数据集成装置，包括嵌入式控制器、本地存储器和通信模块，所述本地存储器的输入端连接至嵌入式控制器，所述嵌入式控制器与通信模块双向连接，所述通信模块还连接至地面差分基站和远控端，所述嵌入式控制器还分别连接有轮速传感器、惯性传感器和GNSS模块，所述轮速传感器、惯性传感器和GNSS模块均安装在实车上，所述嵌入式控制器用于接收来自轮速传感器、惯性传感器、GNSS模块以及通信模块的数据，并对接收的数据进行数据解析后分别传输给本地存储器和通信模块；
所述通信模块用于将来自地面差分基站的差分数据传输给嵌入式控制器，并将嵌入式控制器输出的解析数据传输给远控端。
进一步地，所述嵌入式控制器分别通过CAN总线接口与轮速传感器连接、通过第一COM口与惯性传感器连接、通过第二COM口与GNSS模块连接、通过SDIO通信接口与本地存储器连接。
进一步地，所述CAN总线接口采用CAN协议与嵌入式控制器通信连接，所述第一COM口和第二COM口均采用RS232协议与嵌入式控制器通信连接。
进一步地，所述通信模块采用RS232协议与嵌入式控制器双向连接
进一步地，所述通信模块具体为4G-DTU模块。
进一步地，所述通信模块通过移动通信网络分别与地面差分基站和远控端连接。
进一步地，所述本地存储器具体为SD内存卡。
一种车载定位数据集成方法，包括以下步骤：
S1、嵌入式控制器分别直接从轮速传感器获取车辆车轮转速信息、从惯性传感器获取IMU(Inertial measurement unit，惯性测量单元)数据、从GNSS模块获取GNSS(GlobalNavigation Satellite System，全球卫星导航系统)数据；
S2、通信模块通过移动通信网络从地面差分基站获取差分数据，并将该差分数据传输给嵌入式控制器；
S3、嵌入式控制器分别对IMU数据、GNSS数据和差分数据进行解析，得到解析数据；
S4、嵌入式控制器将解析数据以及车辆车轮转速信息传输给本地存储器进行存储，并将解析数据以及车辆车轮转速信息通过通信模块传输给远控端进行数据在线分析。
进一步地，所述步骤S3具体包括以下步骤：
S31、嵌入式控制器对IMU数据进行解析，得到X轴加速度低位数据、X轴加速度高位数据、Y轴加速度低位数据、Y轴加速度高位数据、Z轴加速度低位数据、Z轴加速度高位数据以及IMU温度数据；
S32、嵌入式控制器对GNSS数据进行解析，得到时间戳(TimeStamp)、航迹角(CourseAngle)、航向角(HeadingAngle)、GNSS测量车速(Velocity)、纬度小数部分(Latitude_Dec)、纬度整数部分(Latitude_Int)、经度小数部分(Longitude_Dec)、经度整数部分(Longitude_Int)、水平精度因子(HDOP)、垂直精度因子(VDOP)、接收标志(ReceiveFlag)、纬度均方根误差(LatitudeRMS)、经度均方根误差(LongtitudeRMS)、高度均方根误差(HightRMS)以及卫星数(solnSVs)、定位质量(Quality)、定位状态(Status)、固定类型(Fixmode)；
S33、嵌入式控制器对差分数据进行解析，得到伪距(PseudoRange)、伪距均方根误差(PseudorangeRMS)、载波相位(CarrierPhase)、信噪比(SNR)以及失锁指数(LossLockIndex)。
进一步地，所述步骤S4具体包括以下步骤：
S41、嵌入式控制器将解析数据以及车辆车轮转速信息一起传输给本地存储器和通信模块；
S42、本地存储器对接收的数据信息进行存储；
S43、通信模块将接收的数据信息转换为TCP/IP数据包后再发送至远控端。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一、本发明采用嵌入式控制器，配合本地存储器、通信模块的设置，通过将嵌入式控制器与实车上的轮速传感器、惯性传感器、GNSS模块连接，并通过通信模块能够与地面差分基站连接，使得本发明能够实现全面覆盖多源数据信息的集成管理，结构简单易用、降低了车载定位系统试验时的复杂度。
二、本发明分别利用CAN总线接口、COM口和SDIO通信接口实现嵌入式控制器的外围连接，基于CAN报文形式以及RS232协议，能够保证数据信息准确及时地传输，结合通信模块与远控端的设计，使得远控端能够实时对车载定位数据进行在线分析。
附图说明
图1为本发明的车载定位数据集成装置结构示意图；
图2为本发明的车载定位数据集成方法流程示意图；
图中标记说明：1、嵌入式控制器，100、CAN总线接口，101、第一COM口，102、第二COM口，103、SDIO通信接口，2、本地存储器，3、通信模块，4、地面差分基站，5、远控端，6、轮速传感器，7、惯性传感器，8、GNSS模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1所示，一种车载定位数据集成装置，包括用于处理接收数据和发送数据的嵌入式控制器1、用于在本地存储数据的本地存储器2、用于通过移动通信网络接收和发送数据的通信模块3，其中，嵌入式控制器1分别通过CAN总线接口100与轮速传感器6连接，以接收车轮轮速信息；
通过第一COM口101与惯性传感器7连接，以接收IMU数据；
通过第二COM口102与GNSS模块8连接，以接收GNSS数据；
通过SDIO通信接口103与本地存储器2连接，以将输出的车载定位数据传输给本地存储器2；
此外，通信模块3分别与地面差分基站4和远控端5连接，以将来自地面差分基站4的差分数据传输给嵌入式控制器1、将嵌入式控制器1输出的车载定位数据数据传输给远控端5。
具体的，通信模块3通过串口通信与嵌入式控制器1进行连接；CAN总线接口100通过CAN协议与嵌入式控制器1连接；第一COM口101和第二COM口102均通过RS232协议连接到嵌入式控制器1。
本实施例中，本地存储器2具体为SD内存卡，通信模块3采用4G-DTU模块。
将上述装置应用于实际，其具体工作过程如图2所示，包括以下步骤：
S1、嵌入式控制器1分别直接从轮速传感器6获取车辆车轮转速信息、从惯性传感器7获取IMU数据、从GNSS模块8获取GNSS数据；
S2、通信模块3通过移动通信网络从地面差分基站4获取差分数据，并将该差分数据传输给嵌入式控制器1；
S3、嵌入式控制器1分别对IMU数据、GNSS数据和差分数据进行解析，得到解析数据；
S4、嵌入式控制器1将解析数据以及车辆车轮转速信息传输给本地存储器2进行存储，并将解析数据以及车辆车轮转速信息通过通信模块3传输给远控端5进行数据在线分析。
由此可知，本发明在进行车载定位数据的集成管理时，主要包括：
1、数据解析：嵌入式控制器1将按照CAN协议对CAN总线接口100接收到的CAN报文进行解析获得轮速数据WheelVelocity；嵌入式控制器1按照RS232协议对第一COM口101接收到的IMU信息进行解析，获得IMU相关数据，包括：X轴加速度低位数据、X轴加速度高位数据、Y轴加速度低位数据、Y轴加速度高位数据、Z轴加速度低位数据、Z轴加速度高位数据以及IMU温度数据；嵌入式控制器1按照RS232协议对第二COM口102接收到的GNSS数据进行解析，获得GNSS相关数据，包括：TimeStamp、CourseAngle、HeadingAngle、PitchAngle、Velocity、Latitude_Dec、Latitude_Int、Longitude_Dec、Longitude_Int、Altitude、HDOP、ReceiveFlag、HightRMS、LatitudeRMS、LongtitudeRMS、Quality、Status、PossNum、PseudorangeRMS、VDOP、Fixmode；嵌入式控制器1依据RS232协议对通信模块3接收到的差分数据进行解析，获得：PseudoRange、CarrierPhase、SNR、LossLockIndex。
2、本地储存：在嵌入式控制器1中刷写相应程序：嵌入式控制器1在解析到上述定位数据后，通过SDIO程序将上述数据以txt文件格式写入到本地存储器2中，从而完成本地存储。
3、远程记录、在线分析：嵌入式控制器1解析到上述定位数据后，利用中断通过RS232协议将上述数据发送到通信模块3，通信模块3将上述数据转换为TCP/IP数据包通过移动无线通信网络实时发送给远控端5，从而实现远程记录以及在线分析。

Claims (10)

1.一种车载定位数据集成装置，其特征在于，包括嵌入式控制器(1)、本地存储器(2)和通信模块(3)，所述本地存储器(2)的输入端连接至嵌入式控制器(1)，所述嵌入式控制器(1)与通信模块(3)双向连接，所述通信模块(3)还连接至地面差分基站(4)和远控端(5)，所述嵌入式控制器(1)还分别连接有轮速传感器(6)、惯性传感器(7)和GNSS模块(8)，所述轮速传感器(6)、惯性传感器(7)和GNSS模块(8)均安装在实车上，所述嵌入式控制器(1)用于接收来自轮速传感器(6)、惯性传感器(7)、GNSS模块(8)以及通信模块(3)的数据，并对接收的数据进行数据解析，得到车载定位数据，以分别传输给本地存储器(2)和通信模块(3)；
所述通信模块(3)用于将来自地面差分基站(4)的差分数据传输给嵌入式控制器(1)，并将嵌入式控制器(1)输出的车载定位数据传输给远控端(5)。
2.根据权利要求1所述的一种车载定位数据集成装置，其特征在于，所述嵌入式控制器(1)分别通过CAN总线接口(100)与轮速传感器(6)连接、通过第一COM口(101)与惯性传感器(7)连接、通过第二COM口(102)与GNSS模块(8)连接、通过SDIO通信接口(103)与本地存储器(2)连接。
3.根据权利要求2所述的一种车载定位数据集成装置，其特征在于，所述CAN总线接口(100)采用CAN协议与嵌入式控制器(1)通信连接，所述第一COM口(101)和第二COM口(102)均采用RS232协议与嵌入式控制器(1)通信连接。
4.根据权利要求1所述的一种车载定位数据集成装置，其特征在于，所述通信模块(3)采用RS232协议与嵌入式控制器(1)双向连接。
5.根据权利要求1所述的一种车载定位数据集成装置，其特征在于，所述通信模块(3)具体为4G-DTU模块。
6.根据权利要求5所述的一种车载定位数据集成装置，其特征在于，所述通信模块(3)通过移动通信网络分别与地面差分基站(4)和远控端(5)连接。
7.根据权利要求1所述的一种车载定位数据集成装置，其特征在于，所述本地存储器(2)具体为SD内存卡。
8.一种应用权利要求1所述车载定位数据集成装置的车载定位数据集成方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、嵌入式控制器(1)分别直接从轮速传感器(6)获取车辆车轮转速信息、从惯性传感器(7)获取IMU数据、从GNSS模块(8)获取GNSS数据；
S2、通信模块(3)通过移动通信网络从地面差分基站(4)获取差分数据，并将该差分数据传输给嵌入式控制器(1)；
S3、嵌入式控制器(1)分别对IMU数据、GNSS数据和差分数据进行解析，得到解析数据；
S4、嵌入式控制器(1)将解析数据以及车辆车轮转速信息传输给本地存储器(2)进行存储，并将解析数据以及车辆车轮转速信息通过通信模块(3)传输给远控端(5)进行数据在线分析。
9.根据权利要求8所述的一种车载定位数据集成方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括以下步骤：
S31、嵌入式控制器(1)对IMU数据进行解析，得到X轴加速度低位数据、X轴加速度高位数据、Y轴加速度低位数据、Y轴加速度高位数据、Z轴加速度低位数据、Z轴加速度高位数据以及IMU温度数据；
S32、嵌入式控制器(1)对GNSS数据进行解析，得到时间戳、航迹角、航向角、GNSS测量车速、纬度小数部分、纬度整数部分、经度小数部分、经度整数部分、水平精度因子、垂直精度因子、接收标志、纬度均方根误差、经度均方根误差、高度均方根误差以及卫星数、定位质量、定位状态、固定类型；
S33、嵌入式控制器(1)对差分数据进行解析，得到伪距、伪距均方根误差、载波相位、信噪比以及失锁指数。
10.根据权利要求8所述的一种车载定位数据集成方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括以下步骤：
S41、嵌入式控制器(1)将解析数据以及车辆车轮转速信息一起传输给本地存储器(2)和通信模块(3)；
S42、本地存储器(2)对接收的数据信息进行存储；
S43、通信模块(3)将接收的数据信息转换为TCP/IP数据包后再发送至远控端(5)。
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