CN213544836U - 基于obd与无线通讯的车载智能终端 - Google Patents
基于obd与无线通讯的车载智能终端 Download PDFInfo
- Publication number
- CN213544836U CN213544836U CN202021886907.XU CN202021886907U CN213544836U CN 213544836 U CN213544836 U CN 213544836U CN 202021886907 U CN202021886907 U CN 202021886907U CN 213544836 U CN213544836 U CN 213544836U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- vehicle
- obd
- axis
- intelligent terminal
- wireless communication
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Navigation (AREA)
Abstract
本实用新型公开了基于OBD与无线通讯的车载智能终端，涉及车联网技术领域，具体为基于OBD与无线通讯的车载智能终端，包括车载OBD总线通讯芯片、卫星接收机芯片、六轴MEMS惯性测量传感器、主控制器、下位机和三轴磁力计。该基于OBD与无线通讯的车载智能终端，通过将各个测量元件有机组合，实现了结构简单，操作方便、无安装角度的要求，并且主控制器采用特定的算法可以防止导航数据的漂移。
Description
技术领域
本实用新型涉及车联网技术领域，具体为基于OBD与无线通讯的车载智能终端。
背景技术
汽车电子广泛应用于汽车各个领域，从刚开始的发动机燃油电子控制、电子点火技术到高级驾驶辅助系统(ADAS)，汽车电子的价值占比不断攀升，甚至可高达整车成本的48％以上，且随着汽车智能网联、电动化趋势的不断发展，汽车电子价值占比将会继续提高。随着交通路况的复杂程度越来越高，传统GPS在树荫下、高楼群、高架桥下、隧道、地下停车场等弱信号环境下无法提供准确定位信息的弊端逐渐显现。本实用新型专利设计了一种基于汽车车载自动诊断系统(On-Board Diagnostics，简称OBD)与4G通讯的车载智能终端，该装置将对发动机、自动变速箱等汽车电子系统的运行状况实时监控，同时利用车载智能终端内集成的卫星定位与惯性导航模块组成的组合导航单元，可以实现无卫星导航信号或多种复杂路况条件下的精确定位，一旦车辆发生故障，该终端将会通过4G通讯发出相应的故障代码与位置信息至网络服务后台。同时，该智能终端也可以实时监控车辆工作状态与行驶轨迹，实现车辆远程监控。车载智能终端是一种基于微机电系统的高性能惯性测量单元，旨在满足包括自动驾驶、无人机、自主地面车辆、通用航空、工业设备、机器人、无人驾驶船、勘测/测绘、稳定平台和运输等不同应用领域对惯性导航的使用需求。
实用新型内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本实用新型提供了基于OBD与无线通讯的车载智能终端，解决了上述背景技术中提出的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：1.基于OBD 与无线通讯的车载智能终端，其特征在于，包括车载OBD总线通讯芯片、卫星接收机芯片、六轴MEMS惯性测量传感器、主控制器、下位机和三轴磁力计所述；
所述车载OBD总线通讯芯片被配置为采集车辆运行信息，并将车辆运行信息传递至主控制器分析处理；
卫星接收机芯片包括BDS和GPS数据接口，可接收串口BDS/GPS定位数据，形成BDS-IMU组合导航INS单元；
卫星接收机芯片被配置为通过BDS和GPS数据接口传递当前车辆位置信息；
六轴MEMS惯性测量传感器包括高精度三轴陀螺仪和三轴加速度计，三轴陀螺仪输出的角速度经积分后可计算出车辆的姿态信息，三轴加速度计的信息积分后可计算出车辆的运行速度；
六轴MEMS惯性测量传感器被配置为当车辆丢失卫星信号时，在较长时间内单独对车辆进行高精度定位、测速和测姿；
主控制器被配置为对六轴MES惯性测量传感器的输入数据进行积分计算；
主控制器还被配置为对六轴MES惯性测量传感器的误差进行计算和分析，并给出最优的配置；
下位机被配置为对主控制器计算出的姿态信息进行滤波解算。
可选的，所述加速度计的量程为-4g～4g,陀螺仪的量程设置为500度/秒。
可选的，所述主控制器采用STM32F405RET6芯片，配置Cortex-M4内核，主频为168MHz。
可选的，所述下位机的解算周期为5ms。
可选的，所述的六轴MES惯性测量传感器的误差包括正交误差、温度漂移和陀螺零漂。
(三)有益效果
本实用新型提供了基于OBD与无线通讯的车载智能终端，具备以下有益效果：
该基于OBD与无线通讯的车载智能终端，通过将各个测量元件有机组合，实现了结构简单，操作方便、无安装角度的要求，并且主控制器采用特定的算法可以防止导航数据的漂移。
附图说明
图1为本实用新型六轴MEMS惯性测量系统电路结构示意图；
图2为本实用新型主控制器电路结构示意图；
图3为本实用新型下位机工作流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
请参阅图1至图3，本实用新型提供技术方案：基于OBD与无线通讯的车载智能终端，其特征在于，包括车载OBD总线通讯芯片、卫星接收机芯片、六轴MEMS惯性测量传感器、主控制器、下位机和三轴磁力计；
所述车载OBD总线通讯芯片被配置为采集车辆运行信息，并将车辆运行信息传递至主控制器分析处理；
卫星接收机芯片包括BDS和GPS数据接口，可接收串口BDS/GPS定位数据，形成BDS-IMU组合导航INS单元；
卫星接收机芯片被配置为通过BDS和GPS数据接口传递当前车辆位置信息；
六轴MEMS惯性测量传感器包括高精度三轴陀螺仪和三轴加速度计，三轴陀螺仪输出的角速度经积分后可计算出车辆的姿态信息，三轴加速度计的信息积分后可计算出车辆的运行速度，三轴加速度计的量程为-4g～4g,陀螺仪的量程设置为500度/秒；
六轴MEMS惯性测量传感器被配置为当车辆丢失卫星信号时，在较长时间内单独对车辆进行高精度定位、测速和测姿；
主控制器被配置为对六轴MES惯性测量传感器的输入数据进行积分计算，主控制器采用STM32F405RET6芯片，配置Cortex-M4内核，主频为168MHz；
主控制器还被配置为对六轴MES惯性测量传感器的误差进行计算和分析，并给出最优的配置，六轴MES惯性测量传感器的误差包括正交误差、温度漂移和陀螺零漂；
下位机被配置为对主控制器计算出的姿态信息进行滤波解算，下位机的解算周期为5ms。
车载智能终端是基于高性能九轴惯性测量单元、面向车载导航领域的OBD 车载智能导航定位终端单元，系统包含支持北斗和GPS的卫星接收机芯片、车载OBD总线通讯芯片、三轴陀螺仪、三轴加速度计等，通过在线的自适应组合导航算法与定位服务云平台，车载智能终端可提供实时亚米级的车辆定位，以及实时测速、测姿信息，并可以在定位服务云平台上实时进行车辆位置、里程、油量等车体信息的实时监控，当GNSS系统的信号精度降低甚至丢失卫星信号时，车载智能终端可利用纯惯性导航技术在较长时间内单独对车辆进行高精度定位、测速和测姿。
车载智能终端中包含微机电系统的高精度三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴磁力计，系统通过采用多种屏蔽、隔离设计手段抑制外界环境的多种干扰，并通过多种信号动态滤波算法、数据补偿预处理、动力学解算、与数据处理算法，能够在动态环境下有效降低测量噪声、提高测量精度，并快速求解出模块当前的实时运动姿态，从而保证产品能够满足最苛刻用户的应用需求，该终端具有众多的可选配置工业标准通信接口和宽广的输入电压范围，因此易于集成到各种系統中，同时拥有体积小、功耗低、精度高的特点，该终端具备BDS与GPS定位数据接口，可接收串口BDS/GPS定位数据，形成BDS- IMU组合导航INS单元。
六轴MEMS惯性测量传感器组件是车载导航系统的关键器件，其包含三轴陀螺仪和三轴加速度计，陀螺仪传感器输出的角速度信息积分后能够计算出载体的姿态信息，加速度积分后能够计算出载体的运行速度，和行驶位置信息，汽车在正常的行驶过程中，其行驶加速度大小一般不会超过4g，角速度大小一般不超过500°/s，因此该芯片在使用的过程中，设置加速度计的量程为±4g，陀螺仪的量程设置为500°/s，那么，加速度计的输出精度可以达到 0.12mg，陀螺仪的输出精度能够达到0.0153°/s。
主控制器用于采集六轴MEMS传感器的数据，并对采集的传感器数据进行滤波，同时进行姿态解算以及导航信息计算，由于惯性导航计算数据信息是依靠陀螺仪和加速度计计算得到，需要进行大量的积分运算，因此采集间隔时间越短，其积分误差就越小，那么就要求主控制器的计算性能要高。
车辆在行驶过程中会产生大量的震动，这些震动信息对于加速度计来说是一种噪声的引入，为了减小震动产生的加速度对加速度计传感器有效数据的影响，可采用内部减振或者外部减振的方法进行安装处理，为了达到更好的滤波效果，需要进行软件滤波配合处理，以获取高精度的加速度计数据信息。
软件主要进行传感器数据的采集、滤波以及姿态解算。为了使得六轴惯性导航系统计算出的姿态误差尽量小，需要姿态解算的周期尽可能短，这里设置解算周期为5ms，下位机软件的设计流程如图3所示。
在产品上电后，首先检测是否有程序需要进行更新，若检测到有新程序更新，则将新程序加载到运行flash空间内，加载完成后进行软复位，重新运行程序，之后进行传感器相关补偿参数的加载，以及陀螺仪零偏及漂移参数的自校准，完成后启动定时器，设置定时周期为5ms，检测到5ms定时到来后，采集传感器的陀螺仪和加速度计信息，得到传感器的原始数据后，需要进行零偏补偿以及温度补偿，再进行正交误差补偿，最终得到较为准确的传感器数据。
由于采集的传感器数据包含有振动等其他噪声，因此需要对传感器数据进行卡尔曼滤波处理，处理后利用旋转矢量法计算载体姿态信息，再根据载体姿态以及加速度计信息计算导航信息，得到最终的速度、位置和姿态信息。最后若GPS数据有效，则需要融合GPS数据，得到更加精准的导航信息。
加速度计轴间的正交误差可通过9位置旋转标定法进行标定，标定后可得到三轴之间的不正交角度γ1、γ2、γ3，在进行姿态解算前，利用不正交角度进行矩阵变换得到正交的加速度计传感器数据，减少耦合误差，以提高导航信息解算精度。
无论加速度计还是陀螺仪都会受到温度的影响，要减小温度对惯性导航的影响，可以通过进行温度试验，得到温漂曲线，在软件处理时利用查表法减小温漂对传感器精度的影响，以提高姿态解算精度。其中温度信息通过读取传感器内部寄存器获得。
由于陀螺仪上电后存在零偏，因此在模块上电后需要进行陀螺仪传感器初始零偏进行校准。
本实用新型的工作原理及有益效果：该基于OBD与无线通讯的车载智能终端，通过将各个测量元件有机组合，实现了结构简单，操作方便、无安装角度的要求，并且主控制器采用特定的算法可以防止导航数据的漂移。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.基于OBD与无线通讯的车载智能终端，其特征在于，包括车载OBD总线通讯芯片、卫星接收机芯片、六轴MEMS惯性测量传感器、主控制器、下位机和三轴磁力计所述；
所述车载OBD总线通讯芯片被配置为采集车辆运行信息，并将车辆运行信息传递至主控制器分析处理；
卫星接收机芯片包括BDS和GPS数据接口，可接收串口BDS/GPS定位数据，形成BDS-IMU组合导航INS单元；
卫星接收机芯片被配置为通过BDS和GPS数据接口传递当前车辆位置信息；
六轴MEMS惯性测量传感器包括高精度三轴陀螺仪和三轴加速度计，三轴陀螺仪输出的角速度经积分后可计算出车辆的姿态信息，三轴加速度计的信息积分后可计算出车辆的运行速度；
六轴MEMS惯性测量传感器被配置为当车辆丢失卫星信号时，在较长时间内单独对车辆进行高精度定位、测速和测姿；
主控制器被配置为对六轴MES惯性测量传感器的输入数据进行积分计算；
主控制器还被配置为对六轴MES惯性测量传感器的误差进行计算和分析，并给出最优的配置；
下位机被配置为对主控制器计算出的姿态信息进行滤波解算。
2.根据权利要求1所述的基于OBD与无线通讯的车载智能终端，其特征在于：所述三轴加速度计的量程为-4g～4g,陀螺仪的量程设置为500度/秒。
3.根据权利要求1所述的基于OBD与无线通讯的车载智能终端，其特征在于：所述主控制器采用STM32F405RET6芯片，配置Cortex-M4内核，主频为168MHz。
4.根据权利要求1所述的基于OBD与无线通讯的车载智能终端，其特征在于：所述下位机的解算周期为5ms。
5.根据权利要求1所述的基于OBD与无线通讯的车载智能终端，其特征在于：所述的六轴MES惯性测量传感器的误差包括正交误差、温度漂移和陀螺零漂。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202021886907.XU CN213544836U (zh) | 2020-09-02 | 2020-09-02 | 基于obd与无线通讯的车载智能终端 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202021886907.XU CN213544836U (zh) | 2020-09-02 | 2020-09-02 | 基于obd与无线通讯的车载智能终端 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN213544836U true CN213544836U (zh) | 2021-06-25 |
Family
ID=76490636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202021886907.XU Active CN213544836U (zh) | 2020-09-02 | 2020-09-02 | 基于obd与无线通讯的车载智能终端 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN213544836U (zh) |
-
2020
- 2020-09-02 CN CN202021886907.XU patent/CN213544836U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103791916B (zh) | 一种基于mems惯导的组合车载导航系统 | |
| JP6506302B2 (ja) | モバイルプラットフォームを操作するための方法及び装置 | |
| CN1322311C (zh) | 车载快速定位定向系统 | |
| CN112505737B (zh) | 一种gnss/ins组合导航方法 | |
| CN201561759U (zh) | 惯性姿态方位测量装置 | |
| CN105300395A (zh) | 一种导航定位方法及装置 | |
| CN102087110B (zh) | 微型水下运动体自主姿态检测装置及方法 | |
| CN108051839A (zh) | 一种车载三维定位装置及三维定位的方法 | |
| CN111121766A (zh) | 一种基于星光矢量的天文与惯性组合导航方法 | |
| CN103411605B (zh) | 一种车载无盲区定位导航和行车姿态测量装置及测量方法 | |
| CN112904396A (zh) | 一种基于多传感器融合的高精度定位方法及系统 | |
| CN108415054A (zh) | 基于智能终端和钥匙的车辆定位系统 | |
| CN103994766A (zh) | 一种抗gps失效固定翼无人机定向方法 | |
| CN111380516A (zh) | 基于里程计测量信息的惯导/里程计车辆组合导航方法及系统 | |
| CN111781624B (zh) | 通用组合导航系统与方法 | |
| CN112731317A (zh) | 车辆雷达标定方法、装置、设备、介质和自动驾驶车辆 | |
| CN105444764A (zh) | 一种基于车辆里程计辅助的姿态测量方法 | |
| CN116337053A (zh) | 车辆导航方法、装置、电子设备及存储介质 | |
| US20230051377A1 (en) | Mobility movemennt information acquiring method and mobility movement information acquiring apparatus | |
| CN111415532A (zh) | 基于物联网的运输冲击记录仪及其记录方法 | |
| CN213544836U (zh) | 基于obd与无线通讯的车载智能终端 | |
| CN104833529A (zh) | 基于惯性导航汽车运动性能测试系统及其测试方法 | |
| CN204630738U (zh) | 基于惯性导航汽车运动性能测试系统 | |
| RU2298832C2 (ru) | Устройство для регистрации информации о транспортном средстве | |
| CN112649001B (zh) | 一种小型无人机姿态与位置解算方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |