CN2731468Y

CN2731468Y - 基于卫星定位的车辆多模定位设备

Info

Publication number: CN2731468Y
Application number: CNU2004200961388U
Authority: CN
Inventors: 何铁; 徐亚卿
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-09-27
Filing date: 2004-09-27
Publication date: 2005-10-05
Anticipated expiration: 2014-09-27

Abstract

本实用新型涉及一种基于卫星定位的车辆多模定位设备，包括有GPS接收模块、角速度测量元件、汽车里程和倒车信号匹配接收电路、微处理器、计算机通信口、电源管理模块。本实用新型利用卫星定位信号为主，结合地图匹配定位、信标机定位和航位推算定位，通过基于参数估计的多传感器信息融合技术可有效地确定移动车辆的精确位置，具有较好的自主性和可靠的精度。

Description

基于卫星定位的车辆多模定位设备

技术领域

本实用新型涉及一种车辆定位和车辆卫星导航设备，特别是指一种适用于大都市、丛林等GPS卫星信号质量不好的地区的基于卫星定位的车辆多模定位设备。

背景技术

在现代车辆卫星导航和定位的技术中，广泛使用了卫星技术，例如美国的全球定位系统(GPS)、俄罗斯的GLONASS、中国的北斗定位系统，卫星定位的药理相似，使用广泛；其中使用最多的是GPS；只要在车辆上装载GPS接收机，如果能保证良好地接受到4个卫星信号，就能准确知道车辆位置、速度、运动方向等要素，软件系统能比照电子地图，实现导航；在传统的姿态控制中使用了角速度传感器和加速度传感器用于飞行器等定位、导航；由于汽车的普及和低成本压电陀螺出现，角速度传感器和加速度传感器开始应用于车辆黑匣子，记录车辆的运动形态和车辆的控制。

由于汽车的普及和卫星定位的成熟，汽车使用的卫星导航系统越来越多，车辆卫星导航系统的基础是能准确连续地对汽车定位，但在实际应用中，由于大都市高架、隧道、立交桥等原因，许多地区卫星信号接受不到；而且由于城市大建筑物带来的无线电波多路效应，大大降低了卫星的定位精度；在从林地区或则树木高大的城市，由于树叶对无线电波的影响，在雨天时，会造成卫星的定位不可靠；这样的后果是不能提供连续准确的车辆定位，影响了卫星导航系统的使用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提出一种基于卫星定位的车辆多模定位设备。

本实用新型的目的可以通过以下措施来达到：一种基于卫星定位的车辆多模定位设备，含有GPS接收模块，所述的定位设备还有角速度测量元件、汽车里程和倒车信号匹配接收电路、微处理器、计算机通信口、电源管理模块，所述的微处理器分别与GPS接收模块、角速度测量元件、汽车里程和倒车信号匹配接收电路、计算机通信口、电源管理模块相连接，所述的电源管理模块与角速度测量元件相连接。

进一步地，所述的定位设备还有定位信标机，定位信标机与所述的微处理器相连接。

进一步地，所述的微处理器使用的是16位单片微机。

进一步地，所述的角速度测量元件是低成本的压电陀螺。

进一步地，所述的电源管理模块有自动延时关电部件，所述自动延时关电部件含有继电器、双刀开关和与所述的微处理器相连的控制信号接点。

本实用新型相比现有技术具有如下优点：

本发明所要解决的技术问题在于连续准确地对车辆进行定位，在卫星信号良好时，以卫星定位为主，在卫星信号不良/没有时，以最后准确的卫星定位信号为基础点，根据车辆运行状态，推算出车辆定位信息，送给车载导航系统；也可以从外部导航系统例如信标机、地图匹配系统接受数据，作为车辆定位的基准点；这样就能得到稳定、连续、准确的车辆定位信息。

该设备是一种新型的车辆定位设备，它利用卫星定位信号为主、结合电子地图匹配定位、信标机定位、和航位推算定位，通过基于参数估计的多传感器信息融合技术可有效地确定移动车辆的精确位置，具有较好的自主性和可靠的精度。

如果能在车辆上加装车辆角度的变化和速度变化的测量设备，我们就能自主确定车辆的位置，同时为了消除累计误差带来的影响，可以根据卫星信号良好接收时的定位数据进行校准，也可以根据电子地图，利用地图匹配技术校准车辆位置和运动方向；还可以利用接收位置固定的信标机信号来校正定位数据；

采用了屏蔽信号，该信号由车辆驾驶人员在离开道路时给出，这个功能的增加避免了车辆不在道路上行驶电子地图匹配带来的误装订。

对陀螺来说，短期稳定度较高，而长期稳定度较差，而在定位设备中，陀螺是长时间工作，这样累计误差会随时间增加而增大。高成本的陀螺，例如液浮陀螺、绕性陀螺、光纤陀螺误差很小，在一般车辆行驶时间内，陀螺设备本身能保证定位的精度；而低成本的陀螺就不能保证这点；在本设备中，通过自适应补偿，对应低成本的压电输出特性和V/F电路带来的变化，这样就保证了定位的精度。

目前飞速发展的智能车路系统(IVHS)和智能交通系统ITS中都要求移动车辆提供连续可靠地定位数据，因此本设备定位在未来的导航定位技术发展中将占有十分重要的地位。

附图说明

图1为本实用新型的原理图；

图2为本实用新型的接口线路图；

图3为电源管理模块的自动延迟手动关机原理图。

图示说明：

1……主电源 2……受控电源 3……继电器 4……控制信号

具体实施方式

下面结合附图说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，GPS接收模块将接受的GPS电文传送给MCU中央处理器；除了能接受GPS卫星信号以外，还能接受DGPS的信号；

角速度传感器为陀螺仪，陀螺信号为角度位移信号，为了准确计算角度，经V/F变换后送到MCU中央处理器；

里程表信号提供车辆的位移信号，信号经整理后送到MCU中央处理器；

外部导航计算机的信号通过接口电路送到MCU中央处理器；

MCU采用16位微处理器，能降低功耗，保证运算速度；

除了能接受外部导航计算机的地图匹配信号外，MCU中央处理器还可以接受信标机的信号，用于定位基准点修正；

MCU中央处理器对卫星电文进行分析和处理，当卫星信号稳定，定位精度满足定位条件时，本设备通过计算机接口向外部送出定位数据信号，同时保留当前的测量值作为MCU中央处理器推算定位数据的基准；

MCU中央处理器一直在对里程表信号和陀螺仪信号进行处理和转换，并根据前次的定位数据推算当前位置；

当卫星信号不好、接受困难、完全被遮挡时，MCU中央处理器将判断出定位精度不够或者卫星定位失效；这时，MCU中央处理器将根据前次位置推算出当前的位置，并将此结果通过结算机接口输出；

如果长时间收不到GPS信号或者说GPS定位无效，本设备能通过计算机接口接受导航计算机的电子地图匹配数据校准，即使用外部指定的定位数据做定位基准点；也可以接收信标机的位置信号做定位基准点。

为了保证车辆在没有道路的地方行使(例如野外、地下车库)，增加了屏蔽信号，在该信号有效时，DR航位推算将不接受电子地图匹配数据的校准；

设备设有独特的电源管理模块，为整个设备供电，特别是给陀螺仪供电和自动延时关电电路，包括自适应延时关机来保留定位数据，提高再次上电时定位速度和再次上电时能马上给出准确的定位信号。

如图2所示，MCU中央处理器型号为“INTEL 80C196KD”，陀螺信号、里程表、倒车信号、屏蔽信号依次与MCU中央处理器上的HSO0、HSO1、P1、P1接口相连接，而MCU中央处理器的TXD、RXD接口与接口电路连接，接口电路与计算机相接，信标机连接到MCU中央处理器的P1接口上。

如图3所示的自动延迟手动关机原理图，主电源通过一个继电器给设备供电，主电源开关为一双刀开关，一刀用于当主电源通断控制，一刀用于接通状态指示，当开关按下接通时，瞬间继电器导通，MCU工作，检测到开关处于接通状态，MCU检测开关处于接通状态，输出高电平控制信号保持继电器处于闭合状态，供电一直保存；在断电时，MCU检测到断电状态，这时MCU自动运行数据保存数据，在该过程结束后，送出低电平信号断开继电器，从而自动切断电源，实现自动延时手动关机功能。

Claims

1、一种基于卫星定位的车辆多模定位设备，包括有GPS接收模块，其特征在于：所述的车辆多模定位设备还包括有角速度测量元件、汽车里程和倒车信号匹配接收电路、微处理器、计算机通信口、电源管理模块，所述的微处理器分别与GPS接收模块、角速度测量元件、汽车里程和倒车信号匹配接收电路、计算机通信口、电源管理模块相连接，所述的电源管理模块与角速度测量元件相连接。

2、如权利要求1所述的基于卫星定位的车辆多模定位设备，其特征在于：所述的定位设备还有定位信标机，定位信标机与所述的微处理器相连接。

3、如权利要求1或2所述的基于卫星定位的车辆多模定位设备，其特征在于：所述的微处理器使用的是16位单片微机。

4、如权利要求1所述的基于卫星定位的车辆多模定位设备，其特征在于：所述的角速度测量元件是低成本的压电陀螺。

5、如权利要求1所述的基于卫星定位的车辆多模定位设备，其特征在于：所述的电源管理模块有自动延时关电部件，所述自动延时关电部件含有继电器、双刀开关和与所述的微处理器相连的控制信号接点。