专利名称：一种面向应急救援的车载定位导航终端的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种面向应急救援的车载定位导航终端。
技术背景目前，用于应急救援的设备主要是无线电通信设备。当紧急情况发生时，调度中心 首先需要通过无线电通信设备询问各个车辆的驾驶员，得到各个车辆当前所在的位置， 综合考虑之后再由调度员决定要参加救援的车辆，以口头命令的形式通知各个驾驶员紧 急情况发生的位置(以下称为警报点)，之后各个驾驶员再各自行驶到警报点。根据上面所述的当前应急救援的基本流程，有以下几种情况可能延误救援时间(1) 由于调度中心需要通过无线电设备询问驾驶员得到各个车辆当前所在的位置， 询问的过程将延误一定的时间，若驾驶员对其所在的地区不熟悉，耽误的时间将会更多；(2) 警报点是以口头命令的形式通知到驾驶员的，没有任何可供査看的文字或图 像资料，驾驶员需要牢记警报点，增大了驾驶员的负担；若如驾驶员忘记了警报点，则 需要再次询问调度中心；(3) 在驾驶员驶往警报点的过程中，需要驾驶员根据自身对某地区的了解，自主 的选择路径，如果驾驶员对当前地区不熟悉，则会在前往警报点的过程中花费大量的时 间，甚至无法找到警报点。由于当前的应急救援存在的以上所述的问题，因此需要一种更直观、更方便使用、 更高效的新的应急救援方式。调度中心能够迅速的得到各个车辆所在的位置，免去询问 的时间；调度信息能够更直观，在调度中心和车辆上都能有据可査，减轻驾驶员负担； 警报点能以图形方式标明，并生成从当前位置到警报点的导航路径，免去驾驶员寻找警 报点的时间。 发明内容本发明的技术解决问题克服现有系统的不足，提供一种面向应急救援的车载定位 导航终端，该终端可以向调度中心提供实时准确的车辆位置信息，以便调度中心进行及时有效的车辆调度；此外，本发明还可以提供实现报警、自动更新等多种导航功能。本发明的技术解决方案 一种面向应急救援的车载定位导航终端，其特征在于包括 主机模块、电源模块、GPS卫星定位模块和GPRS无线通信模块和采用液晶显示触摸屏模 块；通过液晶触摸屏对终端进行操作，主机模块是整个车载导航调度终端的核心，接受其他所有模块的输入，并向GPRS无线通信模块和液晶显示触摸屏模块提供输出；电源 模块和车辆的电瓶相连，获取车辆的启动信号，在车辆打火后立即向主机模块提供电源， 实现主机模块的自动启动，在车辆熄火后则通知主机模块进行休眠；GPS卫星定位模块 通过接口和主机模块相连，主机模块启动之后，GPS卫星定位模块将连接GPS定位卫星， 获得当前车辆的位置、速度和方向等信息，送至主机模块，实现车辆自身的定位；GPRS 无线通信模块通过串口与主机模块相连，通过GPRS网络进行无线通信向调度中心报告 车辆自身位置信息，并接受调度中心的调度指令；液晶显示触摸屏模块通过接口主机模 块相连，用于显示电子地图，并显示调度中心发出的调度信息，可根据调度中心提供的 警报点自动的计算并显示前往目的地的最短路径，驾驶员可以通过触摸屏和调度中心进 行一定程度的交互，同时电子地图还具备縮放、漫游、图层控制、地址查询功能。本发明与现有技术相比的优点在于(1) 车辆的即时准确定位。在车辆打火之后主机获得供电，系统自动启动，GPS卫 星定位模块和GPRS无线通信模块实现自动连接，无需任何人工操作，减轻驾驶员和工 作人员的工作强度，使其可以专心于其他事务，较少错误发生的概率，提高工作效率； GPS卫星定位模块可自动连接最多12颗卫星，在资源可用的情况下获得十分准确的车辆 位置信息；(2) 响应调度命令及车辆导航。调度中心可以对车辆进行两种调度， 一种是发送 文字信息，显示在车载液晶屏上；另一种是发送警报点信息，即调度中心发现紧急情况 后，可以设置警报点，通过GPRS无线通信模块将警报点位置发往距离警报点最近的车 辆或所有车辆，收到警报点位置信息的车辆将在液晶显示触摸屏上及时的显示警报点的 位置，同时系统将每隔一个时间间隔动态的计算车辆当前位置和警报点之间的最短路 径，实现自动导航，驾驶员只需按路径行驶即可；驾驶员也可以手动设置目的地位置， 系统将按某一时间间隔自动生成到目的地的最短路径，实现手动导航；(3) 另外本发明还具有禁区报警和超速报警两类报警功能。禁区报警功能包括禁行 区(不准进入)报警，禁停区(不准停留)报警和限定工作区(不准出)报警三种。当驾驶 员触发了禁区报警或超速报警时，终端都将以文字和声音的形式进行报警；(4) 本发明还具有就近资源查询。驾驶员通过查询就近资源，可以得到以车辆当 前位置为中心的一定范围内(默认为5公里)的某种资源列表(如水源、医院、高速公 路的出口等)，将资源的名称，距离和描述信息等显示在液晶屏上，驾驶员在选择要去 的某项资源后，系统将自动生成到目的地的最短路径，免去驾驶员手动寻找资源的时间；(5) 本发明还具有自动更新功能。当终端程序检测到调度中心提供有新的终端程序版本或新的电子地图时，通过GPRS无线通信模块，终端可以自动下载最新版本的文件，实现终端程序的智能升级和电子地图的自动更新。
图1为本发明的结构示意图；图2为本发明的主机模块功能框图及其与各模块的关系示意图；图3为本发明主机模块中的看门狗子模块实现流程图；图4为本发明主机模块中的报警子模块实现流程图；图5为本发明主机模块中的FTP更新子模块实现流程图；图6为本发明的GPS数据获取格式，绿色部分为终端需要采集的数据；图7为车辆位置定位示意图；图8为导航示意图；图9为本发明的禁行区报警功能示意图；图io为本发明的资源搜索示意图。
具体实施方式
如图1所示，该发明由主机模块K电源模块2、 GPS卫星定位模块3、 GPRS无线通信 模块4、液晶显示触摸屏5组成。主机模块1是一台低功耗的PC机，上面安装有精简版 的Windows XP操作系统，是整个车载导航调度终端的核心，接受其他所有模块的输入， 并向GPRS无线通信模块4和液晶显示触摸屏模块5提供输出。电源模块2和车辆的电 瓶相连，获取车辆的启动信号，在车辆打火后立即向主机模块1提供12V电源，实现主 机模块1的自动启动，在车辆熄火后则通知主机模块1进行休眠；GPS卫星定位模块3 通过USB2.0接口和主机模块1相连，主机模块l启动之后，GPS卫星定位模块3将连接 GPS定位卫星，获得当前车辆的位置、速度和方向等信息，送至主机模块1，实现车辆 自身的定位；GPRS无线通信模块4通过串口与主机模块1相连，通过GPRS网络进行无 线通信向调度中心报告车辆自身位置信息，并接受调度中心的调度指令；液晶显示触摸 屏模块5通过VGA 口和USB2.0接口和主机模块1相连，该模块用于显示电子地图，并 显示调度中心发出的调度信息，可根据调度中心提供的警报点自动的计算并显示前往目 的地的最短路径，驾驶员可以通过触摸屏和调度中心进行一定程度的交互，同时电子地 图还具备縮放、漫游、图层控制、地址査询功能。如图2所示，本发明的主机模块l包括看门狗子模块、导航子模块、报警子模块和 FTP更新子模块。看门狗子模块负责以某个时间间隔检查FTP更新子模块和导航子模块 是否已启动，若没有启动则启动导航子模块和FTP更新子模块；导航模块实现导航、调度中心的信息交互、资源查询功能；FTP更新子模块每隔一个对间间隔(30分钟)连接 到调度中心，下载新的文件，实现智能升级。报警子模块，对从导航子模块得到车辆GPS 信息，包括位置、速度和方向，如果车辆进入某个不被允许进入的区域，或离开某个特 定区域，或者速度超过某个区域所设定的值，报警子模块将以文字和声音的形式进行报 警，报警信息将在液晶触摸显示屏5上进行显示，并由导航子模块通过GPRS无线通信 模块4上报到调度中心。如图3所示，主机模块1中的看门狗子模块的实现流程如下-(1)当车辆未熄火时，看门狗子模块以10秒为间隔重复得到导航子模块、报警子 模块和FTP更新子模块的状态信息；三个子模块均在正常运行状态，则不进行任何处理； 若有任何一个或多个已关闭，则重新启动已关闭的子模块；(2)当获得车辆熄火信号后，看门狗子模块将导航子模块、报警子模块和FTP更 新子模块关闭，并向主机模块l上安装的Windows XP操作系统发出休眠信号，Windows XP操作系统将休眠；当获得车辆打火信号后，主机模块1上安装的Windows XP操作系 统从休眠状态恢复，看门狗子模块正常运行。主机模块1中的导航子模块的实现流程如下-.(1) GPS卫星定位模块3不断的获取GPS信息(包括车辆的位置、速度和方向等)， 提供给导航模块；导航模块以5秒为时间间隔处理一次GPS信息，并将车辆的位置在液 晶触摸显示屏5上进行更新；(2) 驾驶员在液晶触摸显示屏进行了地图操作时(包括拖动地图、放大或縮小地图、 点击菜单选项等)，导航子程序将接受该触摸信息，并针对不同的操作进行对应的响应。如图4所示，主机模块1中的报警子模块实现流程如下从导航子模块得到车辆GPS 信息(位置、速度和方向等)，如果车辆进入某个不被允许进入的区域，或离开某个特 定区域，或者速度超过某个区域所设定的值，报警子模块将以文字和声音的形式进行报 警，报警信息将在液晶触摸显示屏5上进行显示，并由导航子模块通过GPRS无线通信 模块4上报到调度中心。如图5所示，主机模块l中的FTP更新子模块的实现流程如下-调度中心服务器上保存了最新的电子地图和终端程序，当有新版本的文件发布时， 更新的文件列表将保存在KeyFile. txt文件中；FTP更新子模块将以30分钟为时间间隔 从调度中心服务器上下载KeyFile. trt文件，进行以下操作-(1) 读取一个文件名；(2) 得到调度中心服务器上该文件名对应的文件的版本号，并和主机模块(1)上8该文件名对应的文件的版本号进行比较。若调度中心服务器上该文件的版本号较新，则 下载该文件并保存到临时目录中，否则不进行处理；(3)检查KeyFile.txt文件列表中的所有文件是否处理完毕，若未处理完，则回 到第(1)步，否则在该终端平台下一次从休眠状态恢复时，将所有临时目录中的新版 本的文件覆盖旧版本的文件，实现电子地图的智能更新和主机模块(1)中导航子模块 和报警子模块的智能升级。本发明中的GPRS无线通信模块5由GPRS调制解调器(支持GSM和CDMA网络)、 一张具有上网功能的SIM卡、12V转7.5V的电源和一根天线组成。电源直接连到车辆的 电瓶上，为GPRS调制解调器提供7. 5V供电；SIM卡插在GPRS调制解调器的SIM卡插槽 中；天线连接到GPRS调制解调器的天线接口上，GPRS调制解调器通过串口连接到主机 模块l，为主机模块l提供无线上网功能。本发明的具体工作过程(1) 终端初始化及车辆的定位当驾驶员启动车辆时，电源模块2获得车辆打火信号，立即向主机提供12V的供电，主 机从休眠状态恢复，之后看门狗子模块将导航子模块和FTP更新子模块启动。导航子模块在 启动时，首先会通过读取数据库文件得到车辆自身的信息和地图信息，之后通过GPS卫星定 位模块3得到车辆此时的速度、方向和经纬度等信息(GPS数据获取格式见图6)，并初始 化导航数据和网络连接，向调度中心上报自身所在的位置和速度等信息；导航子模块启动以后，通过GPS卫星定位模块3不间断的得到车辆的位置等信息，每秒 钟刷新一次车辆所在的位置和地图信息，根据车辆行进的方向，液晶显示触摸屏上的地图会 自动进行旋转(可选)，保证地图上车辆的方向和实际车辆行进方向一致，图7上黄色箭头 表示车辆，箭头所指的方向即车辆行进的方向；调度中心可以给不同的车辆设置不同的GPS 数据上报时间间隔，各个车辆将按照设置好的时间间隔向调度中心报告自身所在的位置和速 度等信息，调度中心可以得到各个车辆在某个时间段的准确位置；(2) 响应调度命令和车辆导航 调度中心可以对车辆进行两种方式的调度，即文字调度和警报点调度。当调度中心往某台车辆发送文字信息时，信息会在车载液晶屏上自动显示出来，提示驾驶员收到了新信息；当某个位置发生了事故，调度中心往某台(些)车辆发送警报点信息，要求车辆尽快赶到警报点，导航程序会解析收到的调度信息，得到警报点的位置，并根据车辆当前位置计算并显示到警报点位置的最短路径，驾驶员需要通过液晶触摸屏对调度信息进行确认。所有的调度信息在加密后通过GPRS无线通信模块4发送到指定车辆，保证了信息的安全。车辆导航有两种方式自动导航和手动导航。自动导航当有紧急事件发生时，调度中心可以根据事件发生的位置，向距离事件发生 地最近的车辆以某一报文格式发送警报点的位置等信息，收到该信息的车辆上的导航程序会 在液晶显示触摸屏上自动显示警报点的位置，并生成从当前位置到警报点的最短路径，在地 图上显示出来，驾驶员按显示的路径行驶即可；同时导航程序还会以某个时间间隔动态的生 成当前位置和警报点的最短路径。手动导航驾驶员选择"手动导航"后，通过液晶显示触摸屏在地图上选择一个目的地， 导航程序将自动生成从车辆当前位置到目的地的最短路径，实现手动导航；随着车辆的行进， 导航程序会自动的计算和更新该最短路径；响应警报点调度可以看成是手动导航的一种形 式。如图8所示，不论是自动导航还是手动导航，当导航子程序得到目的地的信息后，都会 生成一条从车辆当前位置到目的地的最短路径，并以黄色线条在液晶显示触摸屏显示出来。 (3)报警功能本发明的报警子模块从导航子模块得到车辆GPS信息(位置、速度和方向等)。当 驾驶员触发禁行区(不准进入)报警、禁停区(不准停留)报警、限定工作区(不准出)报 警或超速报警时，报警子模块将以文字和声音的形式进行报警，报警信息将在液晶触摸 显示屏5上进行显示，并由导航子模块通过GPRS无线通信模块4上报到调度中心。如果车辆进入某个不被允许进入的区域，或离开某个区域，或者速度超过某个区域设定的 值，将以文字和声音的形式进行报警。本发明的车载终端提供了禁区报警和超速报警两类报警方式，禁区报警包括禁行区(不 准进入)报警、禁停区(不准停留)报警、限定工作区(不准出)报警三种。调度中心可以将某区域设为禁行区(规定某一类的车辆不能进入该区域)，或禁停区(某 一类的车辆不能在该区域内停留)，或限定工作区(某一类的车辆不能离开该区域)。当发 现有车辆违反了调度中心的设定时，调度中心和车载终端都将进行报警，提示驾驶员尽快回到正常驾驶状态。调度中心也可以对不同的路段进行限速。通过GPRS无线通信模块(4)，车载终端可 以得到当前路段的最高限速，调度中心可以得到车辆当前所在的位置和速度。当有车辆超速 时，调度中心和车载终端都将报警，以提醒驾驶员按规定行驶。禁行区报警示意图如图9所示。调度中心划定了某个区域，该区域禁止某类车辆驰入。 当该类车辆进入该区域时，终端上将以文字的形式显示"警戒区！请离开！"报警，并以声音的形式提示驾驶员，同时调度中心也会发出警报信息。(4) 资源搜索当某台车辆对一起事故实施了紧急救援之后，可能需要一些必要的资源，如水源、医院、 最近的高速路出口等，此时驾驶员可以选择"资源搜索"，搜索需要的资源(如图IO所示)。 驾驶员通过在液晶显示触摸屏上点击某一项资源，终端程序会自动显示出以当前位置为中 心，以一公里为半径的一个圆内所有可用的该种资源列表(按距离远近排序)，之后驾驶员 可以点击列表中的某一项，终端程序将自动生成从车辆当前位置到目的地的最短路径，最大 限度的节省寻找资源的时间，并能减少因人工操作带来的错误。(5) 终端程序升级和电子地图的自动更新终端支持通过GPRS进行电子地衝的更新以及终端程序的升级功能。每隔一个时间间隔， FTP终端升级程序都会连接到调度中心，下载keyfile.txt文件，得到所有文件的名称和路 径，并逐个将本地文件的版本和中心上文件的版本进行比较，当发现中心上的文件版本更高 时，就将新版本的文件下载到本地的临时文件目录中。当所有文件都检查完毕后，如果下载 了新版本的文件，则在下次终端程序启动时，用新版本文件替换掉旧版本的文件，实现程序 的智能升级和电子地图的自动更新。
权利要求
1、一种面向应急救援的车载定位导航终端，其特征在于包括主机模块(1)、电源模块(2)、GPS卫星定位模块(3)和GPRS无线通信模块(4)和采用液晶显示触摸屏模块(5)；通过液晶触摸屏(5)对终端进行操作，主机模块(1)是整个车载导航调度终端的核心，接受其他所有模块的输入，并向GPRS无线通信模块(4)和液晶显示触摸屏模块(5)提供输出；电源模块(2)和车辆的电瓶相连，获取车辆的启动信号，在车辆打火后立即向主机模块(1)提供电源，实现主机模块(1)的自动启动，在车辆熄火后则通知主机模块(1)进行休眠；GPS卫星定位模块(3)通过接口和主机模块(1)相连，主机模块(1)启动之后，GPS卫星定位模块(3)将连接GPS定位卫星，获得当前车辆的位置、速度和方向等信息，送至主机模块(1)，实现车辆自身的定位GPRS无线通信模块(4)通过串口与主机模块(1)相连，通过GPRS网络进行无线通信向调度中心报告车辆自身位置信息，并接受调度中心的调度指令；液晶显示触摸屏模块(5)通过接口主机模块(1)相连，用于显示电子地图，并显示调度中心发出的调度信息，可根据调度中心提供的警报点自动的计算并显示前往目的地的最短路径，驾驶员可以通过触摸屏和调度中心进行一定程度的交互，同时电子地图还具备缩放、漫游、图层控制、地址查询功能。
2、 根据权利要求1所述的面向应急救援的车载定位导航终端，其特征在于所述 的主机模块(1)包括看门狗子模块、FTP更新子模块、报警子模块和导航子模块；看门 狗子模块负责以某个时间间隔检查另外的FTP子更新模块和导航子模块是否己启动，若 没有启动则启动FTP更新子模块和导航子模块；FTP更新子模块每隔一个时间间隔连接 到调度中心，下载新的文件，实现智能升级；导航子模块实现车辆定位、和调度中心的 信息交互、导航、资源查询功能；报警子模块负责对从导航子模块得到车辆GPS信息， 包括位置、速度和方向进行判断，如果车辆进入某个不被允许进入的区域，或离开某个 特定区域，或者速度超过某个区域所设定的值，报警子模块将以文字和声音的形式进行 报警，报警信息将在液晶触摸显示屏5上进行显示，并由导航子模块通过GPRS无线通 信模块4上报到调度中心。
3、 根据权利要求2所述的面向应急救援的车载定位导航终端，其特征在于所述 的主机模块(1)的看门狗子模块的实现流程如下-(1)当车辆未熄火时，看门狗子模块以所规定的时间间隔重复得到导航子模块、 报警子模块和FTP更新子模块的状态信息；所述的三个子模块均在正常运行状态，则不进行任何处理；若有任何一个或多个已关闭，则重新启动己关闭的子模块；(2)当获得车辆熄火信号后，看门狗子模块将导航子模块、报警子模块和FTP更 新子模块关闭，并向主机模块(1)上安装的操作系统发出休眠信号，操作系统将休眠; 当获得车辆打火信号后，主机模块(1)上安装的操作系统从休眠状态恢复，看门狗子 模块正常运行。
4、 根据权利要求2所述的面向应急救援的车载定位导航终端，其特征在于所述 的主机模块(1)上的导航子模块的实现流程如下(1) GPS卫星定位模块(3)不断的获取GPS信息，包括车辆的位置、速度和方向 信息，并提供给导航子模块；导航子模块以所规定的时间间隔处理一次GPS信息，并将 车辆的位置在液晶触摸显示屏(5)上进行更新；(2) 驾驶员在液晶触摸显示屏(5)进行了地图操作时，导航子模块将接受该触摸 信息，并针对不同的操作进行对应的响应。
5、 根据权利要求6所述的面向应急救援的车载定位导航终端，其特征在于所述 的主机模块(1)上的报警子模块实现流程如下从导航子模块得到车辆GPS信息，包括位置、速度和方向，如果车辆进入某个不被允许进入的区域，或离开某个特定区域， 或者速度超过某个区域所设定的值，报警子模块将以文字和声音的形式进行报警，报警信息将在液晶触摸显示屏(5)上进行显示，并由导航子模块通过GPRS无线通信模块(4) 上报到调度中心。
6、 根据权利要求2所述的一种面向应急救援的车载定位导航终端，其特征在于 所述的主机模块(1)上的FTP更新子模块的实现流程如下调度中心服务器上保存了最新的电子地图和终端程序，当有新版本的文件发布时，更新的文件列表将保存在文件中；FTP更新子模块将以所规定的时间间隔从调度中心服务器上下载该文件，进行以下操作(1) 读取一个文件名；(2) 得到调度中心服务器上该文件名对应的文件的版本号，并和主机模块(1)上 该文件名对应的文件的版本号进行比较，若调度中心服务器上该文件的版本号较新，则 下载该文件并保存到临时目录中，否则不进行处理；(3) 检查该文件列表中的所有文件是否处理完毕，若未处理完，则回到第(1)步， 否则在该终端平台下一次从休眠状态恢复时，将所有临时目录中的新版本的文件覆盖旧 版本的文件，实现电子地图的智能更新和主机模块(1)中导航子模块和报警子模块的 智能升级。
7、根据权利要求1所述的一种面向应急救援的车载定位导航终端，其特征在于 所述的GPRS无线通信模块(5)由支持GSM和CDMA网络的GPRS调制解调器、 一张具有 上网功能的SIM卡、电源和天线组成，电源直接连到车辆的电瓶上，为GPRS调制解调 器提供供电；SIM卡插在GPRS调制解调器的SIM卡插槽中；天线连接到GPRS调制解调 器的天线接口上。GPRS调制解调器通过串口连接到主机模块(1)，为主机模块(1)提 供无线上网功能。
全文摘要
一种面向应急救援的车载定位导航终端由主机模块、电源模块、GPS卫星定位模块和GPRS无线通信模块组成，采用液晶触摸屏对终端进行操作，通过GPS模块获得坐标、方向和速度等信息，通过GPRS无线网络与远程监控调度中心通讯，上报GPS信息或接受应急救援调度信息。本发明具有自主导航和受控导航两种导航方式，可实现从当前位置到一定范围内任意坐标位置的导航。此外，本发明还可以提供实现报警、自动更新等多种功能。
文档编号G01C21/26GK101261134SQ20081005565
公开日2008年9月10日 申请日期2008年1月4日 优先权日2008年1月4日
发明者挺 张, 曾罗成, 超 李, 璋 熊, 阳 赫 申请人:北京航空航天大学