专利名称：一种基于航位推算技术的车载定位系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及车载定位技术相关技术领域，特别是一种基于航位推算技术的车载定位系统。
背景技术：
车载航位推算技术是通过结合除全球定位系统(Global Positioning System,GPS)定位信息以外的多个传感器信息，包括行车速度信息，行车方向信息，车辆上下坡加速度信息，气压信息等，通过数学模型和算法演算出车辆的行车轨迹，从而达到定位效果。此技术充分利用原车的行驶状态信息来进行定位，使得定位更加准确可靠。并且可以在没有GPS信号情况下实现定位，是定位系统更加安全可靠。目前航位推算技术与车辆通常采用专车专用的方式进行设计，产品开发重复投入 大；由于器件的更新换代难以控制，器件的更改导致产品的可靠性和稳定性受到影响；在产品化过程由于局部电路更改，可能导致传感器性能受到影响；由于硬件设计和表现的一致性存在差异，导致软件算法设计本身需要针对个体产品匹配，导致算法模块无法深入优化，一定程度上阻碍了车载航位推算技术的深入发展。
发明内容
本发明提供一种基于航位推算技术的车载定位系统，以解决现有的基于航位推算技术的车载定位系统软硬件耦合性太高的技术问题。。一种基于航位推算技术的车载定位系统，包括运行操作系统的操作系统端和用于采集车辆运行数据的数据采集端，在所述操作系统上运行航位推算算法模块，在数据采集端上设置数据采集模块、陀螺仪、加速度传感器和车辆速度采集模块，陀螺仪向所述数据采集模块传输陀螺仪数据，加速度传感器向所述数据采集模块传输加速度传感器数据，车辆速度采集模块向所述数据采集模块传输速度脉冲信号数据，所述数据采集模块转发陀螺仪数据、加速度传感器数据和车辆速度脉冲信号数据到运行在操作系统端的航位推算算法模块，航位推算算法模块根据接收到的陀螺仪数据、加速度传感器数据和车辆速度脉冲信号数据计算出车辆的行车轨迹。进一步的，所述数据采集模块对陀螺仪数据、加速度传感器数据和车辆速度脉冲信号数据进行封装并转发到航位推算算法模块，所述航位推算算法模块对接收到的数据进行解封装，得到陀螺仪数据、加速度传感器数据和车辆速度脉冲信号数据。进一步的，在数据采集模块与陀螺仪之间以及在数据采集模块与加速度传感器之间均设有信号过滤单元。进一步的，所述操作系统端和数据采集端采用UART连接方式进行通信。UART全称为 Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,是一种通用异步接收 / 发送装置，UART是一个并行输入成为串行输出的芯片，通常集成在主板上，多数是16550AFN芯片。进一步的，操作系统端和数据采集端的通信，采用随机数进行加密和解密校验。
进一步的，还包括运行在操作系统上的定位数据处理模块和导航模块。更进一步的，所述航位推算算法模块和导航模块之间通过内存数据共享的方式进行数据交换。再进一步的，所述航位推算算法模块和导航模块之间的数据交换设有数据缓冲机制。本发明可以非常便利的对航位推算系统进行移植；同时可以将定位系统数据交互协议标准化，方便的与不同的导航软件系统进行配合使用，从而达到系统的高重用性。通过将算法设计和数据采集部署在两个独立的系统中，可以将软硬件设计解耦，使算法设计和硬件系统设计具有更独立的发展空间，可以对软硬件系统进行不断优化。同时也保证了算法和数据采集的实时性处理需求。
图I为本发明实施例的模块框图。图2为本发明实施例操作系统端和数据采集端的通信示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。如图I所示为本发明实施例的模块框图。本实施例包括运行操作系统的操作系统端I和用于采集车辆运行数据的数据采集端2。在本实施例中，操作系统为微软公司的Windows CE操作系统，实际上也可以采用其他的各种操作系统，包括嵌入式或者非嵌入式的操作系统。在Windows CE操作系统上运行航位推算算法模块11、定位数据处理模块12和导航模块13，其中，定位数据处理模块12主要从GPS模块14中获取并处理GPS定位数据，用于对航位推算算法模块11计算的行车轨迹进行数据补充，实际上在某些实现方式中，也可以去掉定位数据处理模块12而仅仅采用航位推算算法模块11的计算结果进行导航。航位推算软件模块11和导航模块13通过内存数据共享的方式进行数据交换。在数据交换过程通过系统事件通知方式通知对方数据更新。此方式避免持续询问导致系统性能消耗。通过内存数据共享方式可以提高数据传输的可靠性和数据获取的速度。在数据获取过程中采用数据缓冲机制，保证数据能够及时的保存和完整的使用，保证定位数据传输的可靠性。在数据采集端2上设置数据采集模块21、陀螺仪22、加速度传感器23和车辆速度采集模块24，陀螺仪22向数据采集模块21传输陀螺仪数据，加速度传感器23向数据采集模块21传输加速度传感器数据，车辆速度采集模块24向数据采集模块21传输速度脉冲信号数据。数据采集端2通过UART连接方式与操作系统端I链接，降低数据传输对距离的依赖性，以便可以较方便的移植和复用。数据采集模块21对陀螺仪数据、加速度传感器数据和车辆速度脉冲信号数据进行封装并发送到运行在操作系统端I的航位推算算法模块11，航位推算算法模块11对从数据采集模块21接收到的数据进行解封装得到陀螺仪数据、力口速度传感器数据和车辆速度脉冲信号数据，并根据陀螺仪数据、加速度传感器数据和车辆速度脉冲信号数据计算出车辆的行车轨迹。
操作系统端I的航位推算算法模块11主要负责算法设计，而数据采集端2主要负责数据采集，由于操作系统端I和数据采集端2为两个独立系统，因此通过将算法设计和数据采集部署在两个子系统中，可以将软硬件设计解耦，使算法设计和硬件系统设计具有更独立的发展空间，可以对软硬件系统进行不断优化。同时也保证了算法和数据采集的实时性处理需求。数据采集端2内部的传感器(如加速度传感器和陀螺仪)更改或升级不影响外部操作系统端I的应用，因此模块相对独立便于推广。通过此方案，可以非常便利的对航位推算系统进行移植；同时可以将定位系统数据交互协议标准化，方便的与不同的导航软件系统进行配合使用，从而达到系统的高重用性。其中，在数据采集模块21与陀螺仪22之间以及在数据采集模块21与加速度传感器23之间均设有信号过滤单元25。因此对器件信号的分析和过滤可在数据采集端2完成，为操作系统端I提供稳定、可靠的信号，以免问题影响扩大化。操作系统端I (主要是航位推算软件模块11)与数据采集端2 (主要是数据采集 模块21)之间的通信进行通讯校验，如图2所示。X为系统随机数生成数，H(X)为数据采集端2采用X对封装数据进行加密，H’ (x)表示操作系统端I采用X对封装数据进行解密及校验，X为系统随机数生成数，G(X)为操作系统端I采用X对发送给数据采集端2的响应信息进行加密，G’ (x)表示数据采集端2采用X对接收到的响应信息进行解密及校验。采用随机数进行加密和解密校验可以防止通过UART进行数据窃取，并模拟固定数据发送，进行破解的方式，从而起到对技术的保护作用。
权利要求
1.一种基于航位推算技术的车载定位系统，其特征在于，包括 运行操作系统的操作系统端和用于采集车辆运行数据的数据采集端，在所述操作系统上运行航位推算算法模块，在数据采集端上设置数据采集模块、陀螺仪、加速度传感器和车辆速度采集模块，陀螺仪向所述数据采集模块传输陀螺仪数据，加速度传感器向所述数据采集模块传输加速度传感器数据，车辆速度采集模块向所述数据采集模块传输速度脉冲信号数据，所述数据采集模块转发陀螺仪数据、加速度传感器数据和车辆速度脉冲信号数据到运行在操作系统端的航位推算算法模块，航位推算算法模块根据接收到的陀螺仪数据、加速度传感器数据和车辆速度脉冲信号数据计算出车辆的行车轨迹。
2.根据权利要求I所述的车载定位系统，其特征在于，所述数据采集模块对陀螺仪数据、加速度传感器数据和车辆速度脉冲信号数据进行封装并转发到航位推算算法模块，所述航位推算算法模块对接收到的数据进行解封装，得到陀螺仪数据、加速度传感器数据和车辆速度脉冲信号数据。
3.根据权利要求I所述的车载定位系统，其特征在于，在数据采集模块与陀螺仪之间以及在数据采集模块与加速度传感器之间均设有信号过滤单元。
4.根据权利要求I所述的车载定位系统，其特征在于，所述操作系统端和数据采集端采用UART连接方式进行通信。
5.根据权利要求I所述的车载定位系统，其特征在于，操作系统端和数据采集端的通信，采用随机数进行加密和解密校验。
6.根据权利要求I所述的车载定位系统，其特征在于，还包括运行在操作系统上的定位数据处理模块和导航模块。
7.根据权利要求6所述的车载定位系统，其特征在于，所述航位推算算法模块和导航模块之间通过内存数据共享的方式进行数据交换。
8.根据权利要求7所述的车载定位系统，其特征在于，所述航位推算算法模块和导航模块之间的数据交换设有数据缓冲机制。
全文摘要
本发明涉及车载定位技术相关技术领域，特别是一种基于航位推算技术的车载定位系统，包括操作系统端和数据采集端，在所述操作系统上运行航位推算算法模块，在数据采集端上设置数据采集模块、陀螺仪、加速度传感器和车辆速度采集模块，数据采集模块转发陀螺仪数据、加速度传感器数据和车辆速度脉冲信号数据到运行在操作系统端的航位推算算法模块，航位推算算法模块根据接收到的陀螺仪数据、加速度传感器数据和车辆速度脉冲信号数据计算出车辆的行车轨迹。本发明可以非常便利的对航位推算系统进行移植；同时可以将定位系统数据交互协议标准化，方便的与不同的导航软件系统进行配合使用，从而达到系统的高重用性。
文档编号G01C21/34GK102721418SQ20121020347
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月20日 优先权日2012年6月20日
发明者黄锦昌 申请人:惠州市德赛西威汽车电子有限公司