专利名称：车载导航系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉一种车载导航系统，尤其是涉及将基于传感器的惯性导航技术与 GPS技术相结合的车载导航系统。
背景技术：
目前GPS技术已经广泛的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，使对GPS接收机可见的卫星数量小于4颗，并且会使GPS信号产生多径效应(GPS信号在建筑物中经过多次折射和反射传播)，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下，GPS信号强度太低而导致GPS接收机基本不能接收到卫星数据，因而无法输出位置信息。而且提高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。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种车载导航系统，可以在GPS接收机不能接收到足够多的有效卫星的情况下持续保持定位信息输出。本实用新型为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种车载导航系统，包括主控模块、GPS接收模块、CAN总线控制模块、陀螺仪传感器、速度脉冲传感器、轮胎转速差传感器等。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，并将汽车转向角度、汽车速度、以及汽车轮胎转速差传给CAN总线控制器。CAN总线控制器通过SPI接口与GPS模块双向连接，并将并将汽车转向角度、汽车速度、 以及汽车轮胎转速差转换成UBX指令后再传给GPS模块。GPS接收模块通过UART接口与主控模块双向连接，并向主控模块传输地理位置信息、时间信息、以及卫星参数。主控模块把位置和时间信息与地图和导航软件相结合并将位置信息显示在显示系统设备上。在上述的车载导航系统中，所述的GPS接收模块是u-blox 6代LEA-6H模块。在上述的车载导航系统中，所述的陀螺仪传感器是EPSON公司的VX-8000C。在上述的车载导航系统中，所述的速度传感器与车轮速度差传感器为汽车电子系统配置的传感器。在上述的车载导航系统中，所述的主控模块包括Samsung处理器S3C2440。在上述的车载导航系统中，所述的主控模块还包括TF接口，通过所述TF接口连接外接数据源。在上述的车载导航系统中，还包括显示器，连接所述主控模块。[0011 ] 在上述的车载导航系统中，所述显示器是触摸式显示器。在上述的车载导航系统中，还包括与所述主控模块双向连接的存储器，所述的存储器包括随机存储器、闪存。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卫星的情况下，利用传感器给出的汽车转向角度、速度和车轮速度差等信息，持续输出系统信息，主控模块将位置信息与地图和导航软件相结合，在显示设备上显示出来。
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，其中图1是本实用新型一个实施例的车载导航系统中结构框图。图2是图1所示系统一个实施例的GPS接收模块的结构框图。图3是图1所示系统一个实施例的主控模块的结构框图。
具体实施方式
概要地说，本实用新型是将惯性导航技术与GPS技术相结合，以改善GPS接收机的有效位置覆盖范围和位置输出精度。惯性导航技术是基于一个已知的位置点P (Π)，并通过系统设备的位置偏移量(偏移的距离和偏移的方向)来判断下一个位置点P(η+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。首先请参阅图1所示，本实用新型一实施例的结合惯性导航技术与GPS技术的车载导航系统100，包括主控模块110、GPS接收模块120、显示器130、CAN总线控制器140、诸如闪存(Flash) 150和同步动态随机存储器(SDRAM) 160的存储器、陀螺仪传感器170、速度脉冲传感器180以及车轮转速差传感器190。主控模块110是整个系统的控制部分，通过主控模块110来读取GPS接收模块120 输出的系统位置信息，并显示位置信息。在一实施例中，主控模块110可以将位置信息与地图和导航软件相结合，通过软件的界面在显示器中显示位置信息和地图信息。陀螺仪传感器170、速度脉冲传感器180，以及轮胎速度差传感器190为本系统传感器部分，为惯性导航功能的实现提供相关参数。在一个实例中，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、轮胎速度差传感器190为汽车电子系统中普遍配置的传感器。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。轮胎速度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。各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、速度信息和前进/后退信息等传给CAN总线控制器 140。CAN总线控制器140将车辆转向信息、速度信息和前进/后退信息等编译成UBX指令，并通过SPI接口将这些信息传给GPS接收模块120。[0023]在一个实施例中，GPS接收模块120的型号例如采用U-blox公司开发的第六代GPS接收模块LEA-6H，该模块支持汽车转向信息、速度信息等传感器信息的输入和解析。请参照图2所示，GPS接收模块120依次包括天线的阻抗匹配网络121、低噪声放大器仏嫩)122、正滤波器123、6 5/&11丨160引擎1244冊7 CPU 125，这些模块分别用以接收GPS 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接收模块 120还可包括ROM (只读存储器)U6a、RAM(随机存储器)U6b、外部接口 127、以及电源管理模块128。GPS接收模块120通过外部接口 127中的UART串口与主控模块110连接，经由该接口发送位置信息。GPS接收模块120通过SPI接口与CAN总线控制器140连接。GPS 接收模块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(X(n)， Y (η))，经过时间间隔t后，下一个定位点的位置为(X (n) +v*t*cos (a), Y (η) +v*t*sin (a)) 0 在用惯性导航方法计算位置信息的同时，GPS接收模块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接收模块120会直接输出惯性导航位置信息， 如果卫星强度足够大，GPS接收模块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接收模块120会用惯性导航位置信息来修正卫星数据位置信息。请参阅图3，其示出主控模块110的一个实施例。主控模块110主要是采用 Samsung公司的32位微处理器芯片S3C2440 111为核心的电路板。主控模块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, Camera、JTAG, Memory、IIC、IIS、SPI、AC97、GPI0 等。其中 UART 接口用于从 GPS 接收模块 120 的 UART 接口接收GPS数据，IXD接口(为并口)和ADC接口用于连接显示器180，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。虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本实用新型的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
权利要求1.一种车载导航系统，其特征在于包括主控模块、GPS接收模块、CAN总线控制模块、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，并将汽车转向角度、汽车速度、汽车轮胎转速差信息传给CAN总线控制器；所述CAN总线控制器通过SPI接口与GPS接收模块双向连接，并将汽车转向角度、汽车速度、汽车轮胎转速差信息转换成GPS接收模块可以识别的UBX指令后，再将该指令传给 GPS接收模块；所述GPS接收模块通过UART接口与主控模块双向连接，并将从CAN总线控制器获取的汽车转向角度、汽车速度、汽车轮胎转速差信息与GPS接收模块自身接收到GPS卫星数据相结合，计算出所述车载导航系统的地理位置信息、时间信息、以及卫星参数并传给主控模块；所述主控模块把通过所述GPS接收模块得到的位置信息显示在一显示器。
2.如权利要求1所述的车载导航系统，其特征在于，所述的GPS接收模块是u-blox6 代LEA-6H模块。
3.如权利要求1所述的车载导航系统，其特征在于，所述的陀螺仪传感器是EPSON VX-8000C。
4.如权利要求1所述的车载导航系统，其特征在于，所述的速度传感器与车轮速度差传感器内置于汽车电子系统中。
5.如权利要求1所述的车载导航系统，其特征在于，所述的主控模块包括Samsung处理器 S3CM40。
6.如权利要求1所述的车载导航系统，其特征在于，所述的主控模块还包括TF接口，通过所述TF接口连接外接数据源。
7.如权利要求1所述的车载导航系统，其特征在于，所述的主控模块还包括显示器接口，所述的主控模块通过所述显示器接口连接所述显示器。
8.如权利要求7所述的车载导航系统，其特征在于，所述显示器是触摸式显示器。
9.如权利要求1所述的车载导航系统，其特征在于，还包括与所述主控模块双向连接的存储器，所述的存储器包括随机存储器和/或闪存。
专利摘要本实用新型涉及一种车载导航系统，包括主控模块、GPS接收模块、CAN总线控制模块、陀螺仪传感器、速度脉冲传感器、以及轮胎转速差传感器。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，并将汽车转向角度、汽车速度、汽车轮胎转速差等信息传给CAN总线控制器。CAN总线控制器通过SPI接口与GPS模块双向连接，并将并将汽车转向角度、汽车速度、汽车轮胎转速差等信息转换成UBX指令后再传给GPS接收模块。GPS接收模块通过UART接口与主控模块双向连接，并向主控模块传输地理位置信息、时间信息、卫星参数等。主控模块把地理位置和时间信息与地图和导航软件相结合并将位置信息显示在显示系统设备上。
文档编号B60R16/02GK202083396SQ20112013276
公开日2011年12月21日 申请日期2011年4月28日 优先权日2011年4月28日
发明者吴坚, 王淼 申请人:上海全一通讯技术有限公司