低速纯电动物流车定位系统的制作方法

本发明涉及一种物流车定位装置，尤其其涉及一种低速纯电动物流车定位系统。

背景技术：

随着速递的发展，越来越多的人开始使用，随之而来的就是速递员应用各种交通工具穿梭于大街小巷，为大家提供物流服务。

电动车越来越多的被速递员使用，特别是微面纯电动物流汽车的出现，更是受到更多速递公司的青睐。这些纯电动物流车主要穿行在楼群等固定区域的城市环境中，车速不高，行驶距离不太远。

但是如何能够比较准确的确定纯电动物物流车的位置，确成为了新的问题，传统的车辆定位系统大都依赖于GPS卫星定位，但是鉴于物流车的特点，确经常无法获取有效定位信息,卫星定位最重要是获取同时大于等于4个以上多个卫星的数据，当接收天线受到建筑物\高架路\树林等障碍物遮挡时就无法正确定位了，而物流车恰恰就穿梭在这样的城市环境中，物流公司希望获取这些车辆定位数据进行管理，特别是有些物流公司采购纯电动汽车，租给速递员使用，这样他们就更关心物流车的位置和车况信息。

GSM基站定位是通过移动运营商的网络获取移动终端的用户位置信息(经纬度坐标)，在电子地图平台的支持下，向用户提供数据，一般而言，移动台测量的基站数目越多，测量精度越高，定位性能改善月明显。GSM定位由于基于手机通信基站，受环境影响较大，在郊区和农村可以将移动定位在10-20米，在城市由于高大建筑物较多，电波传播环境不好，定位精度差。

GPS定位+GSM基站定位+陀螺仪模式定位可以很好的解决在复杂环境下的物流车辆的定位问题，由于使用陀螺仪模式可以知道当前车辆的行驶方向，此时再结合电动车内总线送出的速度信息，就可以知道定位信息，因此是适应物流车定位需求的系统。

技术实现要素：

本发明提供了一种低速纯电动物流车定位系统，解决在楼群集中地区的纯电动物流车辆的定位问题，既有GPS定位，在GPS失效后又有GSM定位，在GSM定位出现问题后还有陀螺仪惯性定位。同时也接入到整车车内总线上，获取车辆准确速度信息和电池信息，并将信息发送到远程中心，远程中心再次进行位置处理，达到对物流车辆的管理。

本系统包括监控中心平台和加装在车上的远程三模定位监控模块，这个远程三模定位监控模块上接入有GSM移动模块用于基站定位，GPS模块获取卫星定位数据和陀螺仪功能模块用于当前汽车姿态获取，获取当前车辆的位置相关综合信息，远程三模定位监控模块还接入纯电动汽车的整车车内can总线获取车辆的速度信息和电池信息，通过获取综合的位置数据信息,结合车辆的行驶速度，确定车辆所在的位置和行动轨迹。

现有车辆GPS在遇到楼群或者高架桥下或者树林下面后，由于遮挡无法看到多个卫星，就无法有效获取准确定位，结合GSM网络的基站定位会解决很大的问题，确认大致的位置，如果再结合陀螺仪功能，获取当前车辆的姿态，就可以解决在GSM信号不好或者GSM短暂脱网状态下，车辆位置信息。

其技术方案如下所述：

一种低速纯电动物流车定位系统，包括监控中心平台和加装在车上的远程三模定位监控模块，所述远程三模定位监控模块包括GSM移动模块、GPS模块和陀螺仪功能模块，用于获取当前车辆的位置相关综合信息，所述远程三模定位监控模块还连接到纯电动汽车的整车车内can总线，用于获取车辆的速度信息和电池信息，所述远程三模定位监控模块通过结合车辆的行驶速度，确定车辆所在的位置和行动轨迹。

所述远程三模定位监控模块设置有MCU控制器，所述MCU控制器还连接有定位计算单元、定位数据有效性判断单元、数据存储单元和数据发送控制单元，所述定位数据有效性判断单元根据GSM移动模块、GPS模块和陀螺仪功能模块的定位数据信息，判断使用哪个信息来确定为当前车辆所在位置的准确信息。

所述陀螺仪功能模块通过SPI数据口接获取车辆的当前X\Y\Z三轴坐标信息和角度信息。

所述定位计算单元用于计算从上一个有确定位置的GPS和GSM基站定位信息到当前时间段，在三轴坐标系中的角度方向行驶的距离；所述数据存储单元用于存储当前需要设定的参数，以及存储当前最新有效的600秒内的600次定位信息，每个定位信息包括当前GPS经纬度信息、GSM基站信息、陀螺仪角度信息、速度信息，以及通过陀螺仪定位计算后的经纬度信息。

所述远程三模定位监控模块在开始定位后，每10秒向监控中心平台发送一次10秒的定位数据，并且每10秒接收一次中心的定位纠偏数据，同时每秒采集一次GPS数据、GSM基站数据、陀螺仪数据。

所述监控中心平台设置有显示低速纯电动物流车的位置信息的电子地图，若收到低速纯电动物流车的有效地GPS定位，就直接在电子地图显示；若没有，但是有不少于4个基站的基站位置信息，就连接电子地图获得当前的位置信息；若基站少于4个，就采用陀螺仪计算出的定位信息作为当前的定位信息。

所述远程监控模块装在车的仪表台下，其电源线连到车内的蓄电池上；设置有GSM移动模块的GPS天线装在前挡风玻璃下方；设置有GPS模块的GSM天线装在前挡风玻璃上方；设置有所述陀螺仪功能模块的陀螺仪固定在仪表台的平面上；车内CAN总线连到远程监控模块上；将sim卡插在远程监控模块上，并将监控中心平台的IP设置到远程监控模块上。

本发明具有下列功能：第一、GSM网络拨号、GPRS网络信息传输的功能，GSM基站定位的LAC\LOC信息，发送到中心；第二、GPS的定位信息获取；第三、陀螺仪获取的车辆行驶方向；第四、车内总线提取整车速度汽车电池信息；第五、收到的GPS信息和陀螺仪计算初始点的校准；第六、使用陀螺仪计算的当前方向,行驶时间和整车速度，计算在这段时间与上一次GPS定位之间的位置间距和角度间距，并上传到中心；第七、中心收到GSM定位数据\GPS定位数据\陀螺仪定位数据进行有效位置选择；第八、中心收到信息结合每辆车的速递件内容，向用户提供信息。

附图说明

图1是本发明的系统框图；

图2是所述远程三模定位监控终端框图；

图3是陀螺仪定位的参考坐标示意图；

图4是所述远程三模定位监控模块的工作示意图；

图5是所述监控中心平台的工作示意图；

图6是所述远程三模定位监控模块的安装示意图。

具体实施方式

如图1所示，所述低速纯电动物流车定位系统，包括监控中心平台和加装在车上的远程三模定位监控模块，所述远程三模定位监控模块包括GSM移动模块、GPS模块和陀螺仪功能模块，用于获取当前车辆的位置相关综合信息，所述远程三模定位监控模块还连接到纯电动汽车的整车车内can总线，用于获取车辆的速度信息和电池信息，所述远程三模定位监控模块通过结合车辆的行驶速度，确定车辆所在的位置和行动轨迹。

其中，基站定位是指在GSM模块中，插入SIM卡后，GSM在工作过程中会与基站进行信息交互，可以获得移动信号，例如：

MCC，Mobile Country Code，移动国家代码(中国的为460)；

MNC，Mobile Network Code，移动网络号码(中国移动为0，中国联通为1，中国电信为2)；

LAC，Location Area Code，位置区域码；

CID，Cell Identity，基站编号；

BSSS，Base station signal strength，基站信号强度。

由于获取这些信号输入到电子地图平台上，就可以获得以基站定位为依据的经纬度信息。

如图2所示，所述远程三模定位监控模块设置有MCU控制器，所述MCU控制器还连接有定位计算单元、定位数据有效性判断单元、数据存储单元和数据发送控制单元，所述定位数据有效性判断单元根据GSM移动模块、GPS模块和陀螺仪功能模块的定位数据信息，判断使用哪个信息来确定为当前车辆所在位置的准确信息。

其中，GPS定位接收模块是用于接收卫星的定位数据的，他的时间是1秒钟1次，信息中提示有效的卫星数量,数据是否可用。如果发现数据不可用,或者卫星数量少于4个，应该认为该定位数据无效。

陀螺仪模块数据获取单元通过SPI口获取车辆的当前X\Y\Z三轴坐标信息，和角度信息。

定位数据有效性判断单元要根据当前3个定位数据信息，来判断使用哪个信息来确定为当前车辆所在位置的准确信息。

Can数据接收单元，从车内总线获取当前车辆的准确的速度信息和电池信息

定位计算单元，用于计算从上一个有确定位置的GPS和GSM基站定位信息。到当前时间段，在三轴坐标系中的角度方向行驶的距离。

数据存储单元要存储当前必须要设定的参数,还要存储当前的最新有效的600秒内的600次定位信息，每个定位信息包括当前GPS经纬度信息(含是否有效信息)、GSM基站信息、陀螺仪角度信息、速度信息，陀螺仪定位计算后的经纬度信息。

数据发送控制单元每十秒向中心发送一次10秒内的定位信息。同时每组信息带有时间序号，并且等待中心回送的定位校正数据。如果收到有效的对应时间的校正数据，所有数据将初始复位到这个最新数据继续进行定位操作。

由于物流车走走停停，且GSM手机网络也很发达，所以完全不能定位的地点也比较少，时间也比较短，所以可以随时纠偏，那么偏差也就少。

如图4是所述远程三模定位监控模块的运行框图。远程三模定位监控模块在开始定位后，每10秒向中心发送一次10秒的定位数据，每10秒接收一次中心的定位纠偏数据，同时每秒采集一次GPS数据，GSM基站数据，陀螺仪数据。如果收到有效的GPS卫星，则将陀螺仪定位计算初始参照点数据复位到这个经纬度上；在收到下一次定位有效数据之前，按照陀螺仪计算公式进行计算。

如果GPS无效，由于陀螺仪一直在计算，所以仍然可以得到当前的经纬度，每一秒的参考点经纬度可用粗略方式估算。A是原始出发的参考点，B是当前坐标点，如图3所示，已知A点坐标，BAX的角度为α，AB的距离为Z。Z可以通过速度得到。α角度是根据陀螺仪送上的角度值得到

B点的经度应该是A.经度+Z*COS(α)；

B点的纬度应该是B.纬度+Z*Sin(α)。

然后把将这个1秒钟的值作为新的参考点坐标，继续计算，直到第10秒钟。

由于纯电动物流车在送货地点相应比较集中，所以可以按照上述直角坐标系的算法进行计算，而不必考虑地球的曲面问题。

如图5所示，所述监控中心平台在定位方面主要是要利用电子地图的位置信息功能，如果收到有效地GPS定位，就直接在电子地图显示，如果没有，但是有多于4个基站的基站位置信息，就连接电子地图获得当前的位置信息，如果基站少于4个，就用陀螺仪计算出的定位信息作为当前的定位信息。

本产品在解决物流车的定位方面的问题，当GPS可以收到4颗以上卫星的数据时，就以GPS为准，如否，则当GSM有4个以上基站时，以GSM为准，但是无论怎样都回利用陀螺仪获取的角度和整车速度计算位置，并不断调校。由于GSM脱网后或者传输故障，定位信息及中心发出的定位调偏信息都无法获得，因此在监控模块中有存储功能，存储600秒，10分钟的信息，一旦网络恢复，可将拖网后的信息立即发往中心，减少定位信息的丢失。

由于物流车在城市中穿行，基本都有手机网络覆盖，极端情况不会很长，所以完全依赖陀螺仪的情况也很短时间，因此对陀螺仪的精度要求不高，这样总成本不高，利于推广实用。物流公司对于物流车在哪个小区或者路段范围能够控制，就可以达到实用要求了。

由于安装本设备，可以保证纯电动物流车车在多种城市环境里进行有效的定位操作,无论车在楼群里还是在树下,还是在接近地下室环境的条件下，中心都能看到这辆车的位置信息，中心还可以读取到车辆关于电池电量的信息，对车辆还有多少度电的情况提醒速递员合理安排行程，因此对于速递公司的运营管理大有益处。

使用时按照图6中将远程监控模块1装在车的仪表台下，电源线联到车内的蓄电池上，再将gps天线2和gsm天线3分别装在前挡风玻璃下方和上方，陀螺仪4固定在仪表台的平面上，车内can总线联到远程监控模块1上。sim卡插在远程监控模块上，将中心的IP设置到远程监控模块上，重新上电即可，中心收到数据或者发送数据。