专利名称：基于传感器的惯性导航系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及汽车导航和车辆跟踪系统，具体涉及一种惯性导航系统。
背景技术：
目前全球定位系统(GlcAal Position System，简称“GPS”)技术已经广泛地应用于汽车导航和车辆跟踪系统中。有效的汽车导航和车辆跟踪应用只能在GPS接收机提供准确的位置信息与导航软件提供实时的地图数据库的前提下才能实现。GPS接收机所提供的位置信息需要覆盖街道，小巷，隧道，地下通道，高架桥下的道路，室内和地下停车场等各种环境。GPS系统包括卫星的数量超过M颗，在6个不同的轨道面运行。GPS接收机至少要收到4颗以上(包括4颗)的卫星信号才能计算出准确的位置信息。然而目前城市中高度密集的建筑物会阻挡卫星信号，使得GPS接收机可接收到其数据的卫星数量小于4颗，并且， 由于GPS信号在建筑物中经过多次折射和反射传播，会使GPS信号产生多径效应，从而会降低GPS接收机输出的位置信息的准确度。更严重的情况是在隧道，室内和地下停车场等环境中，GPS信号强度太低而导致GPS接收机基本上不能接收到卫星数据因而无法输出位置 fn息ο提高GPS接收机本身的灵敏度和消除多径效应的影响并不能完全解决上述问题。 因此，需用提供一种有效的导航系统来改善GPS接收机的有效位置覆盖范围和位置输出精度。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种基于传感器的惯性导航系统，该惯性导航系统是将惯性导航技术与GPS技术相结合的车载导航终端。惯性导航技术是基于一个已知的位置点P(n)，并通过终端设备的位置偏移量(偏移的距离和偏移的方向)来判断下一个位置点 P(n+1)的一种定位方法，汽车电子传感器可以提供方向和距离信息。GPS接收机可以在卫星信号强度较好的情况下使用卫星数据定位，在GPS卫星信号强度较低的情况下通过传感器数据定位，也可以将通过卫星信号计算的位置信息与传感器计算的位置信息结合起来， 从而取得更准确的位置信息。根据本实用新型的一方面，提出了一种基于传感器的惯性导航系统，其特征在于， 包括主控�？椤PS接收�？�、CAN总线控制�？�、陀螺仪传感器、速度脉冲传感器、轮胎转速差传感器，其中所述陀螺仪传感器、速度脉冲传感器、轮胎转速差传感器通过CAN总线与CAN总线控制器双向连接，用于将包括汽车转向角度、汽车速度、汽车轮胎转速差的信息传送给所述 CAN总线控制器；所述CAN总线控制器通过SPI接口与GPS接收�？樗蛄樱糜谠诮ㄆ底蚪嵌�、汽车速度、汽车轮胎转速差的信息转换成GPS接收�？榭梢允侗鸬腢BX指令之后，将所述指令传送给所述GPS接收�？椋籟0008]所述GPS接收�？橥ü齍ART接口与主控�？樗蛄樱糜谠诮铀鯟AN总线控制器获取的包括汽车转向角度、汽车速度、汽车轮胎转速差的信息与所述GPS接收�？樽陨斫邮盏紾PS卫星数据相结合并计算出所述惯性导航系统的包括地理位置信息、时间信息、卫星参数的信息之后，将所述惯性导航系统的包括地理位置信息、时间信息、卫星参数的信息传送给所述主控�？椋凰鲋骺啬？橛胨鱿允局斩松璞杆蛄樱糜谠诮鯣PS接收�？榈玫降牡乩砦恢煤褪奔湫畔⒂氲赝己偷己饺砑嘟岷现螅龅乩砦恢煤褪奔湫畔⑾允驹谒鱿允局斩松璞干�。在一优选实施例中所述GPS接收�？槭莡-bl0X 6代LEA-6R�？椤Ｔ谝挥叛∈凳├兴鐾勇菀谴衅魇荅PSON VX-8000C。在一优选实施例中，所述速度传感器与轮胎转速差传感器为汽车电子系统自带传感器。在一优选实施例中，所述主控�？榘⊿amsung处理器S3C2440。在一优选实施例中，所述主控�？榛拱║ART接口和显示屏接口，所述UART接口连接所述GPS接收�？榈腢ART接口并与所述处理器S3C2440双向连接，所述显示屏接口与所述处理器S3C2440双向连接。在一优选实施例中，所述主控模块还包括TF接口，通过所述TF接口连接外接数据源。在一优选实施例中，所述显示终端设备是触摸式显示终端设备。在一优选实施例中，还包括与所述主控�？樗蛄拥拇娲⑵鳎龃娲⑵靼ㄋ婊娲⑵鳌⑸链�。本实用新型由于采用以上技术方案，GPS接收机在不能正常接收足够多的GPS卫星信号的情况下，利用传感器给出的汽车转向角度，速度和轮胎转速差等信息，持续输出终端信息，主控�？榻恢眯畔⒂氲赝己偷己饺砑嘟岷希谙允旧璞干舷允境隼矗佣行У馗纳艷PS接收机的有效位置覆盖范围和位置输出精度。
图1是本实用新型的基于传感器的惯性导航系统的一个实施例的结构框图。图2是图1中的惯性导航系统的GPS接收�？榈囊桓鍪凳├慕峁箍蛲�。图3是图1中的惯性导航系统的主控�？榈囊桓鍪凳├慕峁箍蛲�。
具体实施方式
为让本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作详细说明。首先需要说明的是，本实用新型的具体实施方式
并不限于下述实施方式，本领域的技术人员应该从下述实施方式所体现的精神来理解本实用新型，各技术术语可以基于本实用新型的精神实质来作最宽泛的理解。如图1所示，在一个实施例中，基于传感器的惯性导航技术与GPS技术相结合的惯性导航系统100包括主控�？�110、GPS接收�？�120、显示终端设备130、控制器局域网络 (Controller Area Network，简称“CAN”)总线控制器140、诸如闪存(Flash) 160和同步动态随机存储器(SDRAM) 150的存储器、陀螺仪传感器170、速度脉冲传感器180以及轮胎转速差传感器190。惯性导航系统100可为车载导航终端或者车载监控终端。如图所示，陀螺仪传感器170、速度脉冲传感器180、轮胎转速差传感器190通过 CAN总线与CAN总线控制器140双向连接，其用于将包括汽车转向角度、汽车速度、汽车轮胎转速差的信息传送给CAN总线控制器140。陀螺仪传感器170，速度脉冲传感器180，轮胎转速差传感器190为本系统传感器部分，为实行惯性导航功能的实现提供相关参数。在本实例中，陀螺仪传感器170采用EPSON公司提供的)(C-8000V，速度脉冲传感器180，轮胎转速差传感器190为汽车电子系统中自带传感器。陀螺仪传感器170可以输出车辆转弯的角度信息，速度脉冲传感器180可以输出当前车辆运行的速度信息，轮胎转速差传感器可以输出汽车前进或后退信息和汽车车轮旋转角度信息。传感器信息通过汽车电子系统中的CAN 总线与CAN总线控制器140双向连接，并将车辆转向信息，速度信息和请进后退信息等传送给CAN总线140。CAN总线控制器140通过串行外设接口 Serial Peripheral Interface，简称 “SPI”)接口与GPS接收�？�120双向连接，用于在将包括汽车转向角度、汽车速度、汽车轮胎转速差的信息转换成GPS接收模块120可以识别的UBX (GPS芯片供应商U-BLOX的简称) 指令之后，将指令传送给GPS接收�？�120。GPS接收�？�120通过通用异步接收/发送装置(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，简称“UART”)接口与主控�？�110双向连接，用于在将从CAN总线控制器140获取的汽车转向角度、汽车速度、汽车轮胎转速差等信息与GPS接收�？�120自身接收到GPS卫星数据相结合，并计算出车载导航终端的地理位置信息、时间信息、卫星参数等之后，将这些信息传送给主控�？�110。如图2所示，在一个实施例中，GPS接收�？�120的型号例如采用U-blox公司开发的第六代GPS接收�？長EA-6H，该�？橹С制底蛐畔ⅲ俣刃畔⒌却衅餍畔⒌氖淙牒徒馕�。GPS接收模块120依次包括天线的阻抗匹配网络121、低噪声放大器(LNA) 122、 IF滤波器123、GPS/feiliIeo引擎1M、ARM7CPU 125，这些�？榉直鹩靡越邮誈PS卫星信号， 并通过阻抗匹配、低噪声放大、滤波、解调、解码和运算处理。此外GPS接收�？�120还可包括R0M(只读存储器)126a、RAM(随机存储器)U6b、外部接口 127、以及电源管理�？�128。 GPS接收�？�120通过外部接口 127中的UART串口与主控�？�110连接，经由该接口发送位置信息。GPS接收�？�120通过SPI接口与CAN总线控制器140连接。GPS接收�？�120 接收到CAN总线控制器140发送来的UBX指令后，解析出车辆转向角度a，车辆速度ν等信息。根据惯性导航原理，在二维平面内，已知前一个定位点的位置为(Χ (η)，Y (η))，经过时间间隔t后，下一个定位点的位置为(X (n)+vXt X cos (a), Y (η)+vX t X sin (a)) 0在用惯性导航方法计算位置信息的同时，GPS接收�？�120也会用卫星数据来计算位置信息。如果卫星数据强度不足而不能定位，GPS接收�？�120会直接输出惯性导航位置信息，如果卫星强度足够大，GPS接收�？�120会输出卫星数据计算位置信息。如果卫星数据轻度较差但是位置信息能够输出，GPS接收�？�120会用惯性导航位置信息来修正卫星数据位置信息。主控�？�110通过数据电缆与显示终端设备130双向连接，用于在将GPS接收�？�120得到的地理位置和时间信息与地图和导航软件相结合之后，将地理位置和时间信息显示在显示终端设备130上，数据电缆可诸如VGA电缆、HDMI电缆、DVI电缆等。主控�？�110是整个系统的控制部分，通过主控�？�110来读取GPS接收�？�120发送的位置信息，并将该位置信息与在主控模块110中运行的地图和导航软件相结合，然后在显示终端设备中显示位置信息和地图信息。如图3所示，在一个实施例中，主控�？�110主要是采用Samsung公司的32位微处理器芯片S3C2440111为核心的电路板。主控�？�110主要完成GPS数据和图像采集的处理功能，还可用于处理用户介面、人机对话等。主控模块110主要包括ARM920T内核、通用MMU以及各种接口如UART、USB、LCD、ADC、MMC、照相机接口、JTAG、存储控制器接口、IIC、 IIS、SPI、AC97、GPI0等。其中UART接口用于从GPS接收�？�120的UART接口接收GPS数据，IXD接口(为并口)和ADC接口用于连接显示终端设备180，照相机接口用于从照相机获取图像数据，JTAG接口是整个系统最基础的调试途径。此外，系统100还可包括其他输入/输出接口，如TF存储卡接口，通过这些输入/ 输出接口连接其他外接数据源。这些外接数据源包括来自CF卡、SD卡、其他存储器以及网络的数据。采用以上技术方案，GPS接收机在不能正常接收足够多的GPS卫星信号的情况下， 利用传感器给出的汽车转向角度，速度和轮胎转速差等信息，持续输出终端信息，主控�？榻恢眯畔⒂氲赝己偷己饺砑嘟岷希谙允旧璞干舷允境隼矗佣行У馗纳艷PS接收机的有效位置覆盖范围和位置输出精度。本领域的技术人员应理解，虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，但本实用新型可实施成其它特定形式，而不脱离其精神或实质特征。上述实施例在所有方面都将被理解成仅仅是示例性的和非限制性的。因此，本实用新型的范围由所附的权利要求书而不是前面的说明书来限定。所有落入权利要求书等效物的含义和范围内的改变都将包含在权利要求书的范围之内。
权利要求1.一种基于传感器的惯性导航系统，其特征在于，包括主控�？椤⑷蚨ㄎ幌低矴PS 接收�？�、控制器局域网络CAN总线控制�？�、陀螺仪传感器、速度脉冲传感器、轮胎转速差传感器，其中所述陀螺仪传感器、速度脉冲传感器、轮胎转速差传感器通过CAN总线与CAN总线控制器双向连接，用于将包括汽车转向角度、汽车速度、汽车轮胎转速差的信息传送给所述CAN 总线控制器；所述CAN总线控制器通过串行外设SPI接口与GPS接收�？樗蛄樱糜谠诮ㄆ底蚪嵌�、汽车速度、汽车轮胎转速差的信息转换成GPS接收模块可以识别的指令之后，将所述指令传送给所述GPS接收�？椋凰鯣PS接收�？橥üㄓ靡觳浇邮�/发送装置UART接口与主控�？樗蛄樱糜谠诮铀鯟AN总线控制器获取的包括汽车转向角度、汽车速度、汽车轮胎转速差的信息与所述GPS接收模块自身接收到GPS卫星数据相结合，并计算出所述惯性导航系统的包括地理位置信息、时间信息、卫星参数的信息之后，将所述的惯性导航系统的包括地理位置信息、时间信息、卫星参数的信息传送给所述主控�？椋凰鲋骺啬？橛胨鱿允局斩松璞杆蛄樱糜谠诮鯣PS接收�？榈玫降牡乩砦恢煤褪奔湫畔⒂氲赝己偷己饺砑嘟岷现螅龅乩砦恢煤褪奔湫畔⑾允驹谒鱿允局斩松璞干�。
2.如权利要求1所述的基于传感器的惯性导航系统，其特征在于，所述陀螺仪传感器是 EPSON VX-8000C。
3.如权利要求1所述的基于传感器的惯性导航系统，其特征在于，所述速度传感器与轮胎转速差传感器为汽车电子系统自带传感器。
4.如权利要求1所述的基于传感器的惯性导航系统，其特征在于，所述GPS接收�？槭� u-blox 6 代 LEA-6R 模块。
5.如权利要求1所述的基于传感器的惯性导航系统，其特征在于，所述主控�？榘� Samsung 处理器 S3C2440。
6.如权利要求5所述的基于传感器的惯性导航系统，其特征在于，所述主控模块还包括UART接口和显示屏接口，所述UART接口连接所述GPS接收�？榈腢ART接口并与所述处理器S3C2440双向连接，所述显示屏接口与所述处理器S3C2440双向连接。
7.如权利要求1所述的基于传感器的惯性导航系统，其特征在于，所述主控�？榛拱═F存储卡接口，通过所述TF存储卡接口连接外接数据源。
8.如权利要求1所述的基于传感器的惯性导航系统，其特征在于，所述显示终端设备是触摸式显示终端设备。
9.如权利要求1所述的基于传感器的惯性导航系统，其特征在于，还包括与所述主控�？樗蛄拥拇娲⑵鳎龃娲⑵靼ㄋ婊娲⑵�、闪存。
专利摘要本实用新型涉及一种基于传感器的惯性导航系统，该惯性导航系统是一种将惯性导航技术与GPS技术相结合的车载导航终端，包括主控�？�、GPS接收�？�、CAN总线控制�？�、陀螺仪传感器、速度脉冲传感器、轮胎转速差传感器等。该惯性导航系统将传感器所得的汽车转向角度、汽车速度和汽车轮胎转速差等信息与GPS定位信息相结合并将位置信息显示在显示终端设备上，从而改善了GPS接收机的有效位置覆盖范围和位置输出精度。
文档编号G01C21/26GK202229766SQ201120375110
公开日2012年5月23日 申请日期2011年9月28日 优先权日2011年9月28日
发明者席小海 申请人:上海旗迹通信科技有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
