CN201331348Y - 惯导组合gps车载终端 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种惯导组合GPS车载终端。它包括微控制器、GPS接收机、角速度传感器、A/D转换电路、单轴加速度传感器、数据接口、无线通信装置和DC/DC电源转换模块；GPS接收机、单轴加速度传感器和DC/DC电源转换模块分别与微控制器相连，角速度传感器通过A/D转换电路与微控制器相连，无线通信装置通过数据接口与微控制器相连。本实用新型利用GPS/DR组合进行车辆定位，在GPS定位基础上加入航位推算作为辅助定位手段，综合GPS与航位推算(DR)两种定位技术的优势，解决了在城市复杂环境中传统单纯依靠卫星定位的车载导航终端所出现的位置漂移甚至无法定位问题，实现了不间断导航和跟踪定位。
Description
技术领域：
本实用新型涉及一种惯导组合GPS车载终端。
背景技术：
在大城市中，因高大建筑物、高架路、树荫、隧道等对导航卫星信号的遮蔽和反射，使单纯依靠GPS的车载导航终端因可见卫星少于三颗而不能定位，或因多路径效应产生多达百米的定位误差；参与定位的星座在车辆运动中因遮挡不断变化使车辆行驶轨迹出现锯齿状漂移；受这些环境因素的影响，可能使定位和导航产生错误，而在隧道和地下停车场中，卫星定位装置完全无法工作。
实用新型内容：
本实用新型提供了一种惯导组合GPS车载终端，它利用GPS/DR组合进行车辆定位，在GPS定位基础上加入航位推算作为辅助定位手段，综合GPS与航位推算(DR)两种定位技术的优势，解决了在城市复杂环境中传统单纯依靠卫星定位的车载导航终端所出现的位置漂移甚至无法定位问题，实现了不间断导航和跟踪定位。
本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：它包括微控制器、GPS接收机、角速度传感器、A/D转换电路、单轴加速度传感器、数据接口、无线通信装置和DC/DC电源转换模块；GPS接收机、单轴加速度传感器和DC/DC电源转换模块分别与微控制器相连，角速度传感器通过A/D转换电路与微控制器相连，无线通信装置通过数据接口与微控制器相连。
本实用新型进一步的方案是，还包括开关量接口和里程表，里程表通过开关量接口与微控制器相连。
本实用新型进一步的方案是，还包括报警开关、点火开关和执行装置，报警开关、点火开关和执行装置分别与开关量接口相连。
所述角速度传感器为角速度陀螺。
所述无线通信装置为数字无线电台。
本实用新型采用上述结构的积极效果在于，选择低成本的航位推算传感器辅助GPS定位，利用各自的优点，取长补短，克服了GPS单独使用时的信号不佳和中断等情况无法定位的问题，确保了车辆在丢失卫星信号时仍能有效地确定车辆所在位置；使用里程表和单轴加速度传感器两种方式探测车辆速度，扩大了终端的使用范围，对于无法通过里程表得到车辆速度的用户，仍可通过单轴加速度传感器获得车辆速度和行驶里程信息，保证能为航位推算提供可靠的信息；在开关量接口上连接报警开关、点火开关和执行装置，当出现紧急情况时可通过微控制器向监控中心发送报警和位置信息；执行装置可接收监控中心经微控制器传送过来的控制命令，执行断油断电、声光报警动作。
附图说明：
图1为本实用新型的原理结构框图。
具体实施方式：
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。
如图中所示，本实用新型包括微控制器、GPS接收机、角速度传感器、A/D转换电路、单轴加速度传感器、数据接口、无线通信装置和DC/DC电源转换模块；GPS接收机、单轴加速度传感器和DC/DC电源转换模块分别与微控制器相连，角速度传感器通过A/D转换电路与微控制器相连，无线通信装置通过数据接口与微控制器相连。
本实用新型进一步的方案是，还包括开关量接口和里程表，里程表通过开关量接口与微控制器相连。
本实用新型进一步的方案是，还包括报警开关、点火开关和执行装置，报警开关、点火开关和执行装置分别与开关量接口相连。
所述角速度传感器为角速度陀螺。
所述无线通信装置为数字无线电台。
微控制器是数据处理和控制中心，用于设定GPS接收机的工作参数，接收GPS接收机传送来的多种数据包并从中提取位置信息、卫星信号强度和定位精度因子、日期时间等，接收GPS接收机输出的秒脉冲信号作为内部定时器的时间基准；定时采样角速度传感器和单轴加速度传感器输出的信号，经航位推算和卡尔曼局部滤波得出下一时刻的车辆位置；根据卫星信号强度和定位精度因子确定信息权重，通过卡尔曼主滤波器融合GPS接收机和航位推算得到的位置数据，形成最终位置速度信息，通过数据接口经无线通信装置向监控中心发送定位信息；根据GPS定位数据、卫星信号强度和定位精度因子自动校正角速度传感器和单轴加速度传感器的标度因子，微控制器内的温度传感器可随时根据环境温度补偿角速度传感器和单轴加速度传感器的零点漂移；采样开关量接口的输入，确定报警开关、点火开关的状态并将相关信息通过数据接口经无线通信装置传送至监控中心；采样里程表数据信息，作为航位推算中一个补充信息；解释从监控中心经无线通信装置、数据接口传送来的命令，通过开关量接口输出动作脉冲，控制执行装置完成断油断电、声光报警等动作；监视外接电源供电状况。角速度传感器和单轴加速度传感器用于感知车辆运动状态的改变，并将信息传送至微控制器，角速度陀螺检测车辆沿垂直轴的偏转速率，它的输出经A/D转换电路变换后送入微控制器经数字滤波和积分得到航向角度变化量，单轴加速度传感器测量沿车辆行驶方向的加速度送入微控制器经二次积分得到行驶距离，推算出下一时刻的车辆位置。GPS接收机模块连接GPS天线，接收GPS卫星广播数据并将其传送至微控制器。开关量接口和数据接口连接微控制器和外部工作模块，起到电平转换、驱动和隔离保护作用。DC/DC电源转换模块外接车辆电源，为各模块提供工作电压，还向微控制器提供输入电压监控信号。
具体工作过程如下：GPS接收机通过接收天线接收卫星信号，并将定位信号传送至微控制器；对角速度传感器和单轴加速度传感器的输出信号进行采样并辅助采样里程表信息进行处理输出DR定位信号传送至微控制器；将GPS定位信号和DR定位信号分别送入微控制器内的联合卡尔曼滤波器中，使用联合卡尔曼滤波器算法，根据接收到的卫星数量、信号强度、定位精度因子等确定两个系统定位数据在融合时的权重，得到最优结果，当GPS信号不好精度较差时，加大航位推算数据在融合中的比例，当GPS信号很好时，则采用GPS定位数据作为最终结果并对航位推算系统的工作参数做校正，融合结果和校正参数再反馈至联合卡尔曼滤波器中。当微控制器中定时器时间到或收到监控中心的查询命令时，将定位信息通过数据接口经无线通信装置传送到监控中心。
定位数据、监控中心下发的文字信息和一些工作参数还可通过数据接口送出，在外接数据显示屏或自导航终端上显示。
微控制器通过开关量接口监测各开关量输入口，当出现报警时可向监控中心发送报警和位置信息。监控中心下发的控制命令经无线通信装置、数据接口进入微控制器，经微控制器译码后通过开关量接口控制执行装置进行相应动作。
DC/DC电源转换模块除了为各个模块提供不同的工作电压外，还采样外接电源电压给微控制器，微控制器通过监测这个电压避免对汽车电瓶的过度放电，保证汽车的正常使用。
本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。
Claims (5)
1、一种惯导组合GPS车载终端，其特征在于：包括微控制器、GPS接收机、角速度传感器、A/D转换电路、单轴加速度传感器、数据接口、无线通信装置和DC/DC电源转换模块；GPS接收机、单轴加速度传感器和DC/DC电源转换模块分别与微控制器相连，角速度传感器通过A/D转换电路与微控制器相连，无线通信装置通过数据接口与微控制器相连。
2、根据权利要求1所述的惯导组合GPS车载终端，其特征在于：还包括开关量接口和里程表，里程表通过开关量接口与微控制器相连。
3、根据权利要求2所述的惯导组合GPS车载终端，其特征在于：还包括报警开关、点火开关和执行装置，报警开关、点火开关和执行装置分别与开关量接口相连。
4、根据权利要求1或3所述的惯导组合GPS车载终端，其特征在于：所述角速度传感器为角速度陀螺。
5、根据权利要求1或3所述的惯导组合GPS车载终端，其特征在于：所述无线通信装置为数字无线电台。
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