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专利名称：基于bd、gps和dr的定位信息处理方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车辆定位技术，尤其是涉及一种基于BD、GPS和DR的定位信息处
理方法及装置。
背景技术：
在现代车辆卫星导航和定位的技术中，广泛使用了卫星定位技术，例如美国的全球定位系统(GPS)、俄罗斯的GL0NASS、中国的北斗定位系统(BD);特别是GPS，已经广泛使用，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。现有的产品技术状态如下I)尽管卫星定位技术日益成熟，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收不良，导致卫星定位信号漂移较大，特别是处于静止状态时。2)现在使用GPS卫星和航位推算方法(Dead-Reckoning,使用陀螺仪与车辆里程信号)技术来解决卫星定位盲区问题；但由于道路上下坡及转弯时车辆处于倾斜状态的实际道路状态影响，在隧道等地下建筑中，航位推算的误差比较大；3)现有航位推算产品中，还没有考虑北斗定位信息的融合；4)现有产品没有使用低成本的单晶硅陀螺仪和加速度计。

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连续准确地对车辆进行定位的基于BD、GPS和DR的定位信息处理方法及装置。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现一种基于BD、GPS和DR的定位信息处理方法，其特征在于，包括以下步骤I)开启，并初始化；2)开启接口管理模块，CPU向GPS接收机和BD接收机读取卫星定位报文信息；3) CPU同时读取角速度测量数据和速度测量数据，并通过航位推算算法来计算出自主定位数据；4) CPU判断卫星信号是否稳定，卫星定位精度是否小于设定的值，若卫星信号稳定或卫星定位精度小于设定的值，直接输出自主定位数据，否则执行步骤5)；5)CPU将卫星定位报文信息与自主定位数据转换到同一坐标下，采用卡尔曼滤波器滤波后输出组合定位信息，通过卫星定位报文信息来校准外部传感器。所述的角速度测量数据的获得如下 从陀螺仪中获得角速度信号，并通过三轴加速度计获得加速度信号进行测量补偿，得到每秒车辆角度变化值。所述的速度测量数据的获得如下
同时获取里程表的速度信号和三轴加速度计的加速度信号，并输出联合补偿后水平速度解算值。所述的自主定位数据包括车辆的位置信息、航向信息。所述的外部传感器包括陀螺仪、三轴加速度计、里程表。一种基于BD、GPS和DR的定位信息处理装置，其特征在于，包括CPU、角速度传感器、三轴加速度计、里程表、GPS接收机、GPS天线、BD接收机、LDO (低压差线性稳压器)、电平转换模块、里程信号耦合电路、倒车信号耦合电路，所述的CPU分别与角速度传感器、三轴加速度计、BD接收机、电平转换模块、里程信号耦合电路、倒车信号耦合电路连接，所述的LDO分别与GPS接收机、电平转换模块连接，所述的GPS接收机与电平转换模块连接，所述的里程表与里程信号耦合电路连接，所述的GPS接收机与GPS天线连接。还包括GPS天线过流检测模块、GPS天线开路检测模块，所述的GPS天线过流检测模块、GPS天线开路检测模块分别与CPU连接。所述的角速度传感器为单轴陀螺仪。所述的CPU还设有I2C总线，CPU通过I2C总线分别与角速度传感器、三轴加速度计连接。所述的CPU通过DI (数字信号输入)接口分别与里程信号耦合电路、倒车信号耦合电路、GPS天线过流检测模块、GPS天线开路检测模块连接，所述的CPU通过Al (模拟信号输入)接口与角速度传感器连接。与现有技术相比，本发明具有以下优点I)能够提供给车辆定位服务的任何终端集成使用。它利用陀螺传感器测量角度，利用三轴加速度计测量速度与姿态的同时，利用里程表测量速度，通过基于参数估计的多传感器信息融合技术有效地确定移动车辆的精确位置，具有自主性和可靠的精度，将在未来的卫星导航定位技术发展中占有十分重要的地位；2)连续准确地对车辆进行定位，在短时间内具有良好的定位精度，在卫星信号不好的地方，也能得到稳定、连续、准确的车辆定位信息；本发明具有接受电子地图匹配接受接口，来提高定位精度和大大延长车辆在卫星定位盲区有效定位时间；3)除了支持GPS卫星信号外，还融合了北斗定位信号，支持北斗定位信息与航位推算的融合；4)使用三轴加速度计与Z轴陀螺仪解算车辆姿态，用于航位推算的补偿，提高车辆处于坡道或者坡道转弯时水平位置测量精度和转弯角速度测量精度；5)使用三轴加速度计测量车辆的速度，联合陀螺仪测量的角速度，在没有车辆里程表信号的状态下，实现航位推算功能；6)本发明是一个完整的组合定位小系统，不仅内置卫星接收天线开路检测与短路自动保护电路，而且内置车辆里程信号、倒车信号的处理，可以直接连接车辆信号；7)本发明是小尺寸完整的组合定位装置，采用邮票孔焊接连接方式与主机连接，尺寸为25. 5*25. 4*3. 5，方便系统集成使用。


图I为本发明的流程图；、
图2为本发明的硬件结构示意图；图3为本发明的航位推算算法示意图。
具体实施例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I所示，一种基于BD、GPS和DR的定位信息处理方法，包括以下步骤步骤101、开启，并初始化；
步骤102、开启接口管理模块，CPU向GPS接收机和BD接收机读取卫星定位报文信息；步骤103、CPU同时读取角速度测量数据和速度测量数据，并通过航位推算算法来计算出自主定位数据；步骤104、CPU判断卫星信号是否稳定，卫星定位精度是否小于设定的值，若卫星信号稳定或卫星定位精度小于设定的值，直接输出自主定位数据，否则执行步骤105 ；步骤105、CPU将卫星定位报文信息与自主定位数据转换到同一坐标下，采用卡尔曼滤波器滤波后输出组合定位信息，通过卫星定位报文信息来校准外部传感器。所述的角速度测量数据的获得如下从陀螺仪中获得角速度信号，并通过三轴加速度计获得加速度信号进行测量补偿，得到每秒车辆角度变化值。所述的速度测量数据的获得如下同时获取里程表的速度信号和三轴加速度计的加速度信号，并输出联合补偿后水平速度解算值。所述的自主定位数据包括车辆的位置信息、航向信息。所述的通过航位推算算法来计算出自主定位数据的过程如下以最后一次有效卫星定位点为推算的起始点，航位推算如图3所示知道起始点位置后，可以根据当前点与起始点间的位移和角度变化来推算出车辆当前点位置；每个当前点的位置都是下次推算的起始点。考虑推算距离通常在数公里以内，所以本发明算法中不考虑地球的弧度，而假定地球平面是水平的；每秒推算一次，这样每秒变化的距离和角度值就等于当前的速度值和角速度值；假定从(XN，Yn)点到(XN+1，Yn+1)点车辆实际速度为Vn，角度变化为An，Bn为车辆倾斜角，Cn为车辆俯仰角，Dn为车辆滚动角。修正的航位推算公式为XN+1 = Xn+Snm*C0SAnmYn+1 — Yn+Snm*SINAnm其中SNM为车辆在N时刻水平运动距离AnmS车辆在N时刻水平方向变化角度在推算中，使用车辆姿态数据修正车辆水平位移和水平角度值S丽=Vn*C0SBn*1 秒=Vn*C0SBnAnm = 3*An/ (b*C0SBN+c*CosCN+d*C0SDN)b、c、d是常数，需要实测进行标定得到的位置推算值，转换成规定的地球经纬度值，经过联合滤波处理后输出给上位计算机。
如图2所示，一种基于BD、GPS和DR的定位信息处理装置，包括CPU1、角速度传感器2、三轴加速度计3、里程表、GPS接收机4、GPS天线5、BD接收机6、LD07、电平转换模块
8、里程信号耦合电路9、倒车信号耦合电路10、GPS天线过流检测模块11、GPS天线开路检测模块12，所述的CPUl分别与角速度传感器2、三轴加速度计3、BD接收机6、电平转换模块8、里程信号耦合电路9、倒车信号耦合电路10连接，所述的LD07分别与GPS接收机4、电平转换模块8连接，所述的GPS接收机4与电平转换模块8连接，所述的里程表与里程信号耦合电路9连接，所述的GPS接收机4与GPS天线5连接。所述的GPS天线过流检测模块IUGPS天线开路检测模块12分别与CPUl连接。所述的角速度传感器2为MEMS单轴陀螺 仪。所述的CPUl还设有I2C总线，CPUl通过I2C总线分别与角速度传感器2、三轴加速度计3连接。选用ENERGY公司M3架构32位微处理器EFM32G210F128为本发明CPUl ;在CPUl中运行本发明的应用软件。选用MEMS单轴陀螺仪的型号为SSZ0304或SSZ0104，测量角度变化范围100度/秒，该陀螺仪输出角速度模拟值送到CPUl的Al端口 ；该陀螺仪的角速度测量信号也通过I2C总线送到CPUl。选用Freescale公司MMA7455或MMA8452三轴加速度计3测量车辆速度信号和车辆的姿态，加速度计测量信号通过I2C总线送给CPUl。；选用GPS接收机4型号为Jupiter F2，该GPS接收机4内置在本组合定位模块上，GPS接收机4输出定位电文通过串行口送到CPU1。选用型号CC100-BG的BD接收机6作为本发明外接北斗定位接收机，北斗的定位电文通过串行口送到CPUl。内置3. 3V到I. 8VLD0 7，为模块内置GPS接收机4提供电源；使用电平转换模块完成I. 8V与3. OV接口逻辑的兼容。使用车辆本体里程表信号，通过里程信号耦合模块9送到CPU I数字输入端口。使用车辆本体倒车信号，通过倒车信号耦合模块10送到CPUl数字输入端口。本发明通过串行口与主机相连接，这个串口不仅用于本发明的定位数据输出，而且通过这个串口，上位机可以配置管理本发明的参数设定，还可以用于接收地图匹配数据，实现模块电子地图匹配定位。
权利要求
1.一种基于BD、GPS和DR的定位信息处理方法，其特征在于，包括以下步骤 .1)开启，并初始化； . 2)开启接口管理模块，CPU向GPS接收机和BD接收机读取卫星定位报文信息； .3)CPU同时读取角速度测量数据和速度测量数据，并通过航位推算算法来计算出自主定位数据； . 4)CPU判断卫星信号是否稳定，卫星定位精度是否小于设定的值，若卫星信号稳定或卫星定位精度小于设定的值，直接输出自主定位数据，否则执行步骤5)； .5)CPU将卫星定位报文信息与自主定位数据转换到同一坐标下，采用卡尔曼滤波器滤波后输出组合定位信息，通过卫星定位报文信息来校准外部传感器。
2.根据权利要求I所述的一种基于BD、GPS和DR的定位信息处理方法，其特征在于，所述的角速度测量数据的获得如下 从陀螺仪中获得角速度信号，并通过三轴加速度计获得加速度信号进行测量补偿，得到每秒车辆角度变化值。
3.根据权利要求I所述的一种基于BD、GPS和DR的定位信息处理方法，其特征在于，所述的速度测量数据的获得如下 同时获取里程表的速度信号和三轴加速度计的加速度信号，并输出联合补偿后水平速度解算值。
4.根据权利要求I所述的一种基于BD、GPS和DR的定位信息处理方法，其特征在于，所述的自主定位数据包括车辆的位置信息、航向信息。
5.根据权利要求I所述的一种基于BD、GPS和DR的定位信息处理方法,其特征在于，所述的外部传感器包括陀螺仪、三轴加速度计、里程表。
6.一种基于BD、GPS和DR的定位信息处理装置，其特征在于，包括CPU、角速度传感器、三轴加速度计、里程表、GPS接收机、GPS天线、BD接收机、LDO、电平转换模块、里程信号耦合电路、倒车信号耦合电路，所述的CPU分别与角速度传感器、三轴加速度计、BD接收机、电平转换模块、里程信号耦合电路、倒车信号耦合电路连接，所述的LDO分别与GPS接收机、电平转换模块连接，所述的GPS接收机与电平转换模块连接，所述的里程表与里程信号耦合电路连接，所述的GPS接收机与GPS天线连接。
7.根据权利要求6所述的一种基于BD、GPS和DR的定位信息处理装置，其特征在于，还包括GPS天线过流检测模块、GPS天线开路检测模块，所述的GPS天线过流检测模块、GPS天线开路检测模块分别与CPU连接。
8.根据权利要求6所述的一种基于BD、GPS和DR的定位信息处理装置，其特征在于，所述的角速度传感器为单轴陀螺仪。
9.根据权利要求6所述的一种基于BD、GPS和DR的定位信息处理装置，其特征在于，所述的CPU还设有I2C总线，CPU通过I2C总线分别与角速度传感器、三轴加速度计连接。
10.根据权利要求6所述的一种基于BD、GPS和DR的定位信息处理装置，其特征在于，所述的CPU通过DI接口分别与里程信号耦合电路、倒车信号耦合电路、GPS天线过流检测模块、GPS天线开路检测模块连接，所述的CPU通过Al接口与角速度传感器连接。
全文摘要
本发明涉及一种基于BD、GPS和DR的定位信息处理方法及装置，其中方法包括1)开启，并初始化；2)开启接口管理模块，CPU向GPS接收机和BD接收机读取卫星定位报文信息；3)CPU同时读取角速度测量数据和速度测量数据，并通过航位推算算法来计算出自主定位数据等步骤；其中装置包括CPU、角速度传感器、三轴加速度计、里程表、GPS接收机、GPS天线、BD接收机、LDO、电平转换模块、里程信号耦合电路、倒车信号耦合电路。与现有技术相比，本发明具有连续准确地对车辆进行定位等优点。
文档编号G01S19/49GK102645665SQ201110042949
公开日2012年8月22日 申请日期2011年2月17日 优先权日2011年2月17日
发明者何铁, 王喜超 申请人:上海航鼎电子科技发展有限公司